Heterokronie peramorfoza i pedomorfoza (z przykładami)



The heterochrony są zbiorem zmian morfologicznych - kluczowych w makroewolucji - które następują poprzez modyfikacje lub zmiany w szybkości i chronologii rozwoju. Są one podzielone na dwie duże rodziny: pedomorfozę i peramorfozę.

Pierwsza, pedomorfoza, odnosi się do zachowania aspektu młodzieńczego przez dorosłego, jeśli porównamy je z gatunkami poprzednimi. Natomiast w peramorfozie (zwanej również rekapitulacją) dorośli prezentują przesadne cechy u gatunków zstępujących.

Każda z tych rodzin heterochronów ma trzy mechanizmy, które wyjaśniają istnienie wyżej wymienionych wzorców. Pedomorfoza to progeneza, neoteny i przemieszczenie, podczas gdy mechanizmami peramorfozy są hipermorfoza, przyspieszenie i przemieszczenie.

Obecnie zrozumienie związku między wzorcami rozwoju a ewolucją jest jednym z najbardziej ambitnych celów biologów i dlatego rodzi się dyscyplina „evo-devo”. Heterokronie są kluczową koncepcją w tej branży.

Indeks

  • 1 Czym są heterochrony??
  • 2 Na jakim poziomie występują heterochrony??
  • 3 Jak się uczysz?
  • 4 procesy ontogenetyczne, które wpływają na szybkość wzrostu
    • 4.1 Pedormofoza
    • 4.2 Peramorfoza
  • 5 Przykłady
    • 5.1 Heterokronie w rozwoju drozofili
    • 5.2 Salamandry
    • 5.3 Ludzie
  • 6 referencji

Czym są heterochrony??

Tradycyjnie zwykle mówimy o dwóch poziomach zmian w biologii ewolucyjnej, mikroewolucji i makroewolucji. Pierwszy z nich jest szeroko badany i ma na celu zrozumienie zmian zachodzących w częstościach alleli u członków populacji.

W przeciwieństwie do tego, zgodnie z rodzajem zmiany, makroewolucja zakłada akumulację zmian mikroewolucyjnych, które prowadzą do dywersyfikacji. Słynny paleontolog i biolog ewolucyjny S. J. Gould wskazuje dwa główne sposoby, w jakie może nastąpić zmiana makroewolucyjna: innowacja i heterochronie.

Heterochrony to cały zestaw wariacji występujących podczas rozwoju ontogenetycznego jednostki, w odniesieniu do czasu pojawienia się postaci lub tempa jej powstawania. Ta zmiana ontogenetyczna ma konsekwencje filogenetyczne.

W świetle biologii ewolucyjnej heterochronia służy wyjaśnieniu szerokiego zakresu zjawisk i funkcji jako koncepcji łączącej model w celu wyjaśnienia różnorodności ze zjawiskami związanymi z rozwojem.

Obecnie koncepcja zyskała dużą popularność, a naukowcy stosują ją na różnych poziomach - nie obejmuje ona wyłącznie morfologii - w tym poziomów komórkowych i molekularnych.

Na jakim poziomie występują heterochrony??

Porównanie ustalone w heterochroniach jest dokonywane według potomków w porównaniu z ich przodkami. Innymi słowy, potomkowie grupy są porównywani do grupy zewnętrznej. Zjawisko to może występować na różnych poziomach - czy to populacji, czy gatunku.

Na przykład zdajemy sobie sprawę, że w naszych populacjach nie wszystkie zjawiska rozwojowe występują jednocześnie u wszystkich osób: wiek zmieniających się zębów nie jest jednorodny w populacji, a także nie jest to wiek pierwszej miesiączki u dziewcząt.

Kluczowym czynnikiem jest przedział czasowy wykorzystany w badaniu. Zaleca się, aby było to badanie czasowo ograniczone blisko spokrewnionej grupy.

Odwrotnie, porównania na wyższych poziomach (np. Na przykład) przy użyciu przybliżonego próbkowania okresów czasu, uwydatnią i ujawnią przerywane wzory różnic, których nie można wykorzystać do wnioskowania o procesach.

Jak się uczysz?

Najprostszym i najszybszym sposobem na wskazanie potencjalnych zdarzeń ewolucyjnych, które można wyjaśnić heterochroniami, jest obserwacja i analiza zapisu kopalnego. Ideą tej procedury jest rozpoznanie zmian, które zaszły pod względem wielkości i wieku.

Z punktu widzenia paleontologów heterochrony są kluczowymi procesami do zrozumienia ewolucji pewnej grupy i są w stanie prześledzić relacje filogenetyczne między nimi..

Procesy ontogenetyczne wpływające na tempo wzrostu

Pedormofoza

Pedomorphosis występuje, gdy formy dorosłe wykazują cechy lub cechy charakterystyczne dla młodych osobników.

Istnieją trzy zdarzenia, które mogą prowadzić do pedomorfozy. Pierwszą z nich jest progeneza, w której skraca się czas formowania cechy, zwykle spowodowany postępem w dojrzałości płciowej.

Neoteonia natomiast zmniejsza tempo zmian w rozwoju ontogenetycznym. Dlatego cechy dorosłego są zachowywane u dorosłych. Wreszcie post-przemieszczanie się wiąże się z rozwojem cechy, która zaczyna się z opóźnieniem.

Peramorfoza

Peramorfoza jest przesadą lub rozszerzeniem pewnej morfologii osoby dorosłej w porównaniu z jej przodkiem.

Podobnie jak w pedomorfozie, peramorfozę można wytłumaczyć trzema wydarzeniami. Hypermorphosis obejmuje opóźnienie w wieku dojrzewania, dlatego ciało rośnie, aż dojdzie do dojrzałości. Proces ten stanowi przedłużenie procesu ontogenetycznego.

Przyspieszenie odnosi się do wzrostu kursów wymiany. W przeciwieństwie do poprzedniego przypadku, w przyspieszeniu wiek dojrzałości płciowej jest taki sam dla przodków i potomków. Wreszcie, wstępne przemieszczenie odnosi się do najwcześniejszego pojawienia się cechy.

U kręgowców peramorfoza wydaje się bardziej modelem teoretycznym niż zdarzeniem występującym w rzeczywistości. Istnieją rzadkie dane i bardzo konkretne przypadki tego procesu.

Przykłady

Heterochrony w rozwoju Drosophila

Heterochrony można również badać na poziomie molekularnym i istnieją różne metodologie przeprowadzania tych badań.

Na przykład Kim i wsp. (2000) starali się zrozumieć heterochrony we wczesnym rozwoju różnych gatunków Drosophila - znany jako muszka owocowa.

Wyniki sugerują, że u trzech gatunków ocenianych (D. melanogaster, D. simulans, i D. pseudoobscura) występuje tymczasowe przemieszczenie trajektorii ontogenetycznej we wczesnych stadiach rozwoju. D. simulans pokazał wcześniejsze wzory ekspresji, a następnie D. melanogaster i kończąc na i D. pseudoobscura.

Skale czasowe, w których ekspresja genów między gatunkami była zróżnicowana, były krótsze niż pół godziny. Autorzy spekulują, że istnieją interakcje typu epigenetycznego między ekspresją badanych genów a synchronizacją cyklu komórkowego, które prowadzą do różnic morfologicznych istniejących między gatunkami.

Salamandry

Salamandry są klasycznym przykładem neoteny, a konkretnie gatunku Ambystoma mexicanum. Dorosłe postacie tego gatunku wykazują charakterystyczne skrzela, typowe dla stadiów młodzieńczych.

Człowiek

Przypuszcza się, że morfologia ludzi jest produktem zdarzenia neotenicznego. Jeśli porównamy na przykład struktury naszej czaszki, znajdziemy więcej podobieństw z młodocianą postacią naszego małpiego przodka niż z odmianami dla dorosłych.

Referencje

  1. Goswami, A., Foley, L. i Weisbecker, V. (2013). Wzory i implikacje rozległej heterochrony w mięsożernym zamknięciu szwów czaszkowych. Dziennik biologii ewolucyjnej, 26(6), 1294-1306.
  2. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw-Hill.
  3. Kardong, K. V. (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
  4. Kim, J., Kerr, J. Q. i Min, G. S. (2000). Heterochrony molekularne we wczesnym rozwoju Drosophila. Materiały z Narodowej Akademii Nauk, 97(1), 212-216.
  5. Smith, K. K. (2003). Strzałka czasu: heterochronia i ewolucja rozwoju. International Journal of Developmental Biology, 47(7-8), 613-621.