Evo-Devo (biologie évolutive du développement)

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Egbert Haynes

La biologie évolutive du développement, généralement abrégé en evo-devo pour son acronyme en anglais, c'est un nouveau domaine de la biologie évolutionniste qui intègre la branche du développement dans l'évolution. L'un des objectifs les plus prometteurs de cette discipline est d'expliquer la diversité morphologique sur terre.

La synthèse moderne a cherché à intégrer la théorie de l'évolution de Darwin par sélection naturelle et les mécanismes d'héritage proposés par Mendel. Cependant, il a laissé de côté le rôle possible du développement dans la biologie évolutionniste. Par conséquent, evo-devo résulte du manque d'intégration du développement dans la synthèse.

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Le développement de la biologie moléculaire a permis la séquence des génomes et la visualisation de l'activité génétique, permettant de combler cette lacune dans la théorie de l'évolution.

Ainsi, la découverte des gènes impliqués dans ces processus a donné naissance à evo-devo. Les biologistes évolutionnistes du développement sont chargés de comparer les gènes qui régulent les processus de développement dans un large éventail d'organismes multicellulaires..

Index des articles

  • 1 Qu'est-ce que evo-devo?
  • 2 Perspective historique
    • 2.1 Avant les gènes Hox
    • 2.2 Après les gènes Hox
  • 3 Qu'étudie evo-devo?
    • 3.1 Morphologie et embryologie comparée
    • 3.2 Biologie du développement génétique
    • 3.3 Épigénétique expérimentale
    • 3.4 Programmes informatiques
  • 4 Eco-evo-devo
  • 5 Références

Qu'est-ce que evo-devo?

L'une des questions fondamentales de la biologie évolutive - et des sciences biologiques en général - est de savoir comment est née l'extraordinaire biodiversité des organismes qui peuplent la planète aujourd'hui..

Différentes branches de la biologie, telles que l'anatomie, la paléontologie, la biologie du développement, la génétique et la génomique fournissent des informations pour trouver la réponse à cette question. Cependant, au sein de ces disciplines, le développement.

Les organismes commencent leur vie comme une seule cellule et, à travers des processus de développement, la formation des structures qui les composent se produit, appelez cela tête, jambes, queues, entre autres..

Le développement est un concept central, car à travers ce processus, toute l'information génétique contenue dans un organisme est traduite dans la morphologie que nous observons. Ainsi, la découverte des bases génétiques du développement a révélé comment des changements peuvent être hérités, donnant naissance à evo-devo.

Evo-devo cherche à comprendre les mécanismes qui ont conduit à l'évolution du développement, en termes de:

- Processus de développement. Par exemple, comment une nouvelle cellule ou un nouveau tissu est responsable de nouvelles morphologies dans certaines lignées

- Processus évolutifs. Par exemple, quelles pressions sélectives ont favorisé l'évolution de ces nouvelles morphologies ou structures.

Perspective historique

Avant les gènes Hox

Jusqu'au milieu des années 1980, la plupart des biologistes supposaient que la diversité des formes était apparue grâce à des changements significatifs dans les gènes qui contrôlaient le développement de chaque lignée..

Les biologistes savaient qu'une mouche ressemblait à une mouche et qu'une souris ressemblait à une souris, grâce à leurs gènes. Cependant, on pensait que les gènes entre ces organismes morphologiquement disparates devraient refléter ces différences abyssales au niveau des gènes..

Après les gènes Hox

Études sur les mutants de la mouche des fruits, Drosophile, conduit à la découverte de gènes et de produits géniques impliqués dans le développement des insectes.

Ces travaux pionniers de Thomas Kaufman ont conduit à la découverte de gènes Hox - ceux chargés de contrôler le modèle des structures corporelles et l'identité des segments dans l'axe antéropostérieur. Ces gènes fonctionnent en régulant la transcription d'autres gènes..

Grâce à la génomique comparative, on peut conclure que ces gènes sont présents chez presque tous les animaux.

En d'autres termes, bien que les métazoaires diffèrent considérablement dans la morphologie (pensez à un ver, une chauve-souris et une baleine), ils partagent des voies de développement communes. Cette découverte choqua les biologistes de l'époque et conduisit à la prolifération de la science de l'evo-devo..

De cette manière, il a été conclu que les espèces avec des phénotypes très différents ont très peu de différences génétiques et que les mécanismes génétiques et cellulaires sont extrêmement similaires dans tout l'arbre de vie..

Qu'étudie evo-devo?

Evo-devo s'est caractérisé par le développement de multiples programmes de recherche. Muller (2007) en mentionne quatre, bien qu'il prévienne qu'ils se chevauchent.

Morphologie et embryologie comparée

Ce type d'étude cherche à clarifier les différences morphogénétiques qui distinguent l'ontogénie primitive des dérivées. Les informations peuvent être complétées par ce qui se trouve dans les archives fossiles.

Suivant cette ligne de pensée, différents modèles d'évolution morphologique peuvent être caractérisés à grande échelle, comme l'existence d'hétérochronies..

Ce sont des variations qui se produisent dans le développement, soit au moment de l'apparition dans le taux de formation du trait.

Biologie du développement génétique

Cette approche se concentre sur l'évolution de la machinerie génétique du développement. Parmi les techniques utilisées, on trouve le clonage et la visualisation de l'expression des gènes impliqués dans la régulation.

Par exemple, l'étude des gènes Hox et son évolution à travers des processus tels que la mutation, la duplication et la divergence.

Épigénétique expérimentale

Ce programme étudie l'interaction et la dynamique moléculaire, cellulaire et tissulaire affectent les changements évolutifs. Étudie les propriétés développementales qui ne sont pas contenues dans le génome de l'organisme.

Cette approche permet de corroborer que, bien que le même phénotype existe, il peut être exprimé différemment en fonction des conditions environnementales..

Logiciels d'ordinateur

Ce programme se concentre sur la quantification, la modélisation et la simulation de l'évolution du développement, y compris les modèles mathématiques pour l'analyse des données..

Eco-evo-devo

L'émergence de l'evo-devo a donné lieu à la formation d'autres disciplines qui ont cherché à continuer avec l'intégration de différentes branches de la biologie dans la théorie de l'évolution, c'est ainsi qu'est né eco-evo-devo..

Cette nouvelle branche cherche à intégrer les concepts de symbiose développementale, de plasticité développementale, d'accommodation génétique et de construction de niches..

En termes généraux, la symbiose développementale stipule que les organismes sont construits, en partie, grâce aux interactions avec leur environnement et sont des relations symbiotiques persistantes avec les micro-organismes. Par exemple, chez divers insectes, l'existence de bactéries symbiotiques produit un isolement reproductif.

Il ne fait aucun doute que la symbiose a eu un impact impressionnant sur l'évolution des organismes, de l'origine de la cellule eucaryote à l'origine de la multicellularité elle-même..

De même, la plasticité développementale consiste en la capacité des organismes à générer différents phénotypes, en fonction de l'environnement. Selon ce concept, l'environnement n'est pas exclusivement un agent sélectif, sans également façonner le phénotype.

Les références

  1. Carroll, S. B. (2008). Evo-devo et une synthèse évolutive en expansion: une théorie génétique de l'évolution morphologique. Cellule134(1), 25-36.
  2. Gilbert, S. F., Bosch, T. C. et Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: symbiose développementale et plasticité développementale comme agents évolutifs. Nature Reviews Génétique16(10), 611.
  3. Müller, G. B. (2007). Evo-devo: étendre la synthèse évolutive. La nature examine la génétique8(12), 943.
  4. Raff, R. A. (2000). Evo-devo: l'évolution d'une nouvelle discipline. Nature Reviews Génétique1(1), 74.
  5. Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. Dans Biologie évolutive du développement (p. 1-13). Éditions internationales Springer.

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