Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Изменения pax6 приводят к сходным фенотипическим изменениям морфологии и функции глаз у широкого круга видов.

В эволюционной биологии развития понятие глубокой гомологии используется для описания случаев, когда процессы роста и дифференциации регулируются генетическими механизмами, которые гомологичны и глубоко законсервированы у широкого круга видов .

История [ править ]

Дополнительная информация: Эволюционная биология развития.

В 1822 году французский зоолог Жоффруа Сент-Илер рассекали раки , обнаружив , что его тело организовано как позвоночные, но перевернутый живот к спине (дорсовентрально) : [1]

Я только что обнаружил, что все мягкие органы, то есть главные органы жизни, находятся у ракообразных и, следовательно, у насекомых, в том же порядке, в тех же отношениях и в том же порядке, что и их аналоги у высших позвоночных. животные ... Каково было мое удивление и, могу добавить, мое восхищение, увидев [такое] правило ... [1]

Гомологичные гены hox у таких разных животных, как насекомые и позвоночные, контролируют эмбриональное развитие и, следовательно, форму взрослых тел. Эти гены хорошо сохранились на протяжении сотен миллионов лет эволюции .

Теория гомологии Жоффруа была опровергнута ведущим французским зоологом того времени Жоржем Кювье , но в 1994 году было показано, что Жоффруа верна. [1] В 1915 году Сантьяго Рамон-и-Кахал нанес на карту нейронные связи зрительных долей мухи, обнаружив, что они напоминают таковые у позвоночных. [1] В 1978 году Эдвард Б. Льюис помог основать эволюционную биологию развития , обнаружив, что гомеотические гены регулируют эмбриональное развитие плодовых мух. [1]

В 1997 году термин «глубокая гомология» впервые появился в статье Нила Шубина , Клиффа Табина и Шона Б. Кэрролла , описывающих очевидное родство в генетических регуляторных аппаратах, что указывает на эволюционное сходство в разрозненных особенностях животных. [2]

Другой вид гомологии [ править ]

В то время как обычная гомология видна в структуре таких структур, как кости конечностей млекопитающих, которые очевидно связаны, глубокая гомология может применяться к группам животных, которые имеют совершенно разную анатомию: позвоночные (с эндоскелетами, состоящими из костей и хрящей ) и членистоногие (с экзоскелетами). сделаны из хитина ), тем не менее, имеют конечности, построенные по аналогичным рецептам или «алгоритмам». [2] [3] [4] [5]

В многоклеточных , гомеотические гены контролируют дифференциацию вдоль основных осей тела , а также гены Pax (особенно PAX6 ) помогают контролировать развитие глаз и других органов чувств . Глубокая гомология применяется по широко разделенным группам, например, в глазах млекопитающих и структурно совершенно различных сложных глазах от насекомых . [3]

Точно так же гены hox помогают сформировать модель сегментации животного. HoxA и HoxD, которые регулируют формирование пальцев рук и ног у мышей, контролируют развитие лучевых плавников у рыбок данио ; эти структуры до этого считались негомологичными. [6]

Существует возможная глубокая гомология среди животных, которые используют акустическую коммуникацию, таких как певчие птицы и люди, которые могут иметь неизмененные версии гена FOXP2 . [7]

Алгоритм [ править ]

В 2010 году команда под руководством Эдварда Маркотта разработала алгоритм, который идентифицирует глубоко гомологичные генетические модули в одноклеточных организмах, растениях и животных на основе фенотипов (таких как признаки и дефекты развития). Этот метод выравнивает фенотипы организмов на основе ортологии (типа гомологии) генов, участвующих в фенотипах. [8] [9]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Хелд, Льюис И. (февраль 2017 г.). Глубокая гомология ?: Странные сходства людей и мух, обнаруженные Evo-Devo . Издательство Кембриджского университета. С. 2–5. ISBN 978-1316601211.
  2. ^ a b Шубин, Нил; Табин, Клифф; Кэрролл, Шон (1997). «Ископаемые, гены и эволюция конечностей животных». Природа . Springer Nature. 388 (6643): 639–648. Bibcode : 1997Natur.388..639S . DOI : 10.1038 / 41710 . PMID 9262397 . S2CID 2913898 .  
  3. ^ a b Кэрролл, Шон Б. (2006). Бесконечные самые красивые формы . Вайденфельд и Николсон. С. 28, 66–69. ISBN 0-297-85094-6.
  4. ^ Гилберт, Скотт Ф. (2000). «Гомологические пути развития» . Биология развития (6-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 0-87893-243-7.
  5. Перейти ↑ Held, Lewis I. (февраль 2017 г.). Глубокая гомология ?: Странные сходства людей и мух, обнаруженные Evo-Devo . Издательство Кембриджского университета. стр. viii и повсюду. ISBN 978-1316601211.
  6. ^ Циммер, Карл (2016-08-17). «Из ласт в руки: ученые открывают глубокую эволюционную связь» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 21 октября +2016 .
  7. ^ Шарфф, Петри; Констанс, Джейн (июль 2011 г.). «Evo-Devo, Deep Homology и FoxP2: значение для эволюции речи и языка» . Филос. Пер. R. Soc. B . 366 (1574): 2124–2140. DOI : 10,1098 / rstb.2011.0001 . PMC 3130369 . PMID 21690130 .  
  8. Рианна Циммер, Карл (26 апреля 2010 г.). «Поиски генов ведут в неожиданные места» . Нью-Йорк Таймс .
  9. ^ МакГэри, KL; Park, TJ; Вудс, Джо; Cha, HJ; Уоллингфорд, JB; Маркотт, EM (апрель 2010 г.). «Систематическое открытие неочевидных моделей болезней человека через ортологичные фенотипы» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 107 (14): 6544–9. Bibcode : 2010PNAS..107.6544M . DOI : 10.1073 / pnas.0910200107 . PMC 2851946 . PMID 20308572 .   

См. Также [ править ]

  • План тела  - набор морфологических особенностей, общих для представителей определенного типа животных.