演化發育生物學

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演化演化論


现代生物分类群体从它们的
共同祖先遗传分化的图示。

關鍵議題

進化論介紹英语Introduction to evolution
共同起源
共同起源的證據

機制與過程

群体遗传学 · 遗传多样性
突變 · 自然选择 · 適應
遺傳漂變 · 基因流
物種形成 · 輻射適應
共同演化 · 趨異演化 · 趋同演化
平行演化 · 绝灭

研究與歷史

證據
歷史
現代綜合理論
社會影響

演化生物學領域与应用

社會生物學
演化人類學
生態遺傳學
演化發育生物學
演化語言學
演化心理學
人類演化
分子演化
種係發生學
系统发生学
人工選擇
群體遺傳學
系統分類學

生物學主題

演化發育生物學Evolutionary developmental biologyevo-devo)簡稱為演化發生學,是一个生物研究领域,比较了不同生物体发育过程,以推断它们之间的祖先关系以及发育过程如何演化

这个领域的成长从19世纪初开始,胚胎学面临一个谜:动物学家不知道胚胎发育分子水平上是如何被控制的。 查尔斯·达尔文指出,有相似的胚胎意味着共同的祖先,但是直到1970年代才有进展。然后,重组DNA技术最终将胚胎学与分子遗传学结合起来。一个关键的早期发现是在广泛真核生物中调控发育的同源基因

该领域的特点是一些关键概念,让生物学家感到惊奇。一个是深度同源性英语Deep homology,发现不同的器官,例如昆虫脊椎动物头足纲软体动物的眼睛,长期以来被认为是独立进化的,是被类似的基因如来自evo-devo基因工具包英语Evo-devo gene toolkitPAX6英语pax-6来控制。这些基因是古老的,在之间高度保守的; 它们产生形成胚胎的时间和空间的模式,并最终形成生物的身体计划英语Body plan。另一个是它们的结构基因如编码的那些物种没有多大差异; 不同的是受到工具包基因的基因表达调控英语Regulation of gene expression方式不同。这些基因在胚胎的不同部位和不同的发育阶段被重复使用,不改变,多次,形成了复杂的控制级联,以精确的模式开启和关闭其他调控基因以及结构基因。这种多重基因多效性重复使用解释了为什么这些基因是高度保守的,因为任何改变都具有自然选择会反对的许多不良后果。

当基因以新的模式表达时,或者当工具包基因获得附加功能时,新的形态学特征和最终的新物种是通过工具包的变化而产生的。另一种可能性是新拉马克主义理论的表观遗传变化在基因水平上得到巩固,这在多细胞生命历史早期可能已经很重要的。

历史[编辑]

复演[编辑]

恩斯特·海克尔对于个体发育种系遗传学的平行观察促使他提出了个体发育与进化过程中的因果关系的理论。这就是所谓的复演理论英语Recapitulation theory。今天这个理论已被推翻。

演化形态学[编辑]

现代演化综论[编辑]

乳糖操纵子[编辑]

乳糖操纵子。上图: 阻遏物, 下图:激活
1: RNA聚合酶, 2: 乳糖阻遏因子英语Lac repressor, 3: 啟動子, 4: Operator, 5: 乳糖, 6–8: 蛋白质编码基因, 被开关控制, 引起乳糖被消化。

1961年,賈克·莫諾(Jacques Monod),Jean-Pierre Changeux和方斯華·賈克柏(François Jacob)在细菌大肠杆菌中发现了乳糖操纵子。它是一簇基因,安排在反馈控制回路里面,使得其产品仅仅在当被环境刺激“开启”时被制造。这些产品之一是分裂一种糖乳糖一种酶;和乳糖本身就是启动这些基因的刺激。这是一个启示,因为它第一次显示出在甚至小到细菌的生物体中,基因是精细控制的主体。这意味还有许多其他基因也被精细调节[1]


参见[编辑]

延伸閱讀[编辑]

外部連結[编辑]

  1. ^ Monod, Jacques; Changeux, J.P.; Jacob, François. Allosteric proteins and cellular control systems. Journal of Molecular Biology. 1963, 6 (4): 306–329. PMID 13936070. doi:10.1016/S0022-2836(63)80091-1.