Глубокая гомология - Deep homology

чел6 Изменения приводят к сходным фенотипическим изменениям морфологии и функции глаз у широкого круга видов.

В эволюционная биология развития, Концепция чего-либо глубокая гомология используется для описания случаев, когда рост и дифференциация процессы регулируются генетическими механизмами, которые гомологичный и глубоко консервированный по широкому кругу разновидность.

История

Дальнейшая информация: Эволюционная биология развития

В 1822 г. французский зоолог Этьен Жоффруа Сен-Илер вскрыл рак, обнаружив, что его тело устроено как у позвоночного, 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]

Гомологичный hox гены у таких разных животных, как насекомые и позвоночные контроль эмбриональное развитие и, следовательно, форма взрослых тел. Эти гены были очень консервативный через сотни миллионов лет эволюция.

Теория гомологии Жоффруа была осуждена ведущим французским зоологом того времени. Жорж Кювье, но в 1994 году Джеффруа оказалась права.[1] В 1915 г. Сантьяго Рамон-и-Кахаль картировал нервные связи зрительных долей мухи, обнаружив, что они напоминают таковые у позвоночных.[1] В 1978 г. Эдвард Б. Льюис помог основать эволюционная биология развития, обнаружив, что гомеотические гены регулируется эмбриональное развитие плодовых мушек.[1]

В 1997 году термин глубокая гомология впервые появился в статье Нил Шубин, Клифф Табин и Шон Б. Кэрролл, описывая очевидное родство в генетических регуляторных аппаратах, которые указывают на эволюционное сходство в разрозненных особенностях животных.[2]

Другой вид гомологии

В то время как обычные гомология проявляется 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 эндоскелеты сделано из кость и хрящ ) и членистоногих (с экзоскелеты сделано из хитин ), тем не менее, имеют конечности, построенные по аналогичным рецептам или «алгоритмам».[2][3][4][5]

В рамках метазоа, гомеотические гены дифференциация управления по основным оси тела, и гены pax (особенно PAX6 ) помогают контролировать развитие глаз и другие органы чувств. Глубокая гомология применяется к широко разделенным группам, например, в глазах млекопитающие и структурно совершенно разные сложные глаза из насекомые.[3]

По аналогии, hox-гены помогают сформировать структуру сегментации животного. HoxA и HoxD, которые регулируют формирование пальцев рук и ног у мышей, контролируют развитие лучевые плавники в данио; эти структуры до этого считались негомологичными.[6]

Существует возможная глубокая гомология между животными, использующими акустическую коммуникацию, такими как певчие птицы и люди, которые могут иметь неизмененные версии FOXP2 ген.[7]

Алгоритм

В 2010 году команда под руководством Эдвард Маркотт разработал алгоритм который идентифицирует глубоко гомологичные генетические модули в одноклеточных организмах, растениях и животных на основе фенотипы (например, черты характера и дефекты развития). Этот метод выравнивает фенотипы организмов на основе ортология (тип гомологии) генов, участвующих в фенотипах.[8][9]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Хелд, Льюис И. (Февраль 2017). Глубокая гомология?: Странное сходство людей и мух, обнаруженное Evo-Devo. Издательство Кембриджского университета. С. 2–5. ISBN  978-1316601211.
  2. ^ а б Шубин, Нил; Табин, Клифф; Кэрролл, Шон (1997). «Ископаемые, гены и эволюция конечностей животных». Природа. Springer Nature. 388 (6643): 639–648. Bibcode:1997Натура.388..639S. Дои:10.1038/41710. PMID  9262397. S2CID  2913898.
  3. ^ а б Кэрролл, Шон Б. (2006). Бесконечные формы самые красивые. 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. ^ Хелд, Льюис И. (Февраль 2017). Глубокая гомология?: Странное сходство людей и мух, обнаруженное 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. Получено 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. Дои:10.1098 / rstb.2011.0001. ЧВК  3130369. PMID  21690130.
  8. ^ Циммер, Карл (26 апреля 2010 г.). «Поиск генов ведет в неожиданные места». Нью-Йорк Таймс.
  9. ^ McGary, K. L .; Парк, Т. Дж .; Woods, J. O .; Cha, H.J .; Wallingford, J. B .; Маркотт, Э.М. (Апрель 2010 г.). «Систематическое открытие неочевидных моделей болезней человека через ортологичные фенотипы» (PDF). Труды Национальной академии наук. 107 (14): 6544–9. Bibcode:2010ПНАС..107.6544М. Дои:10.1073 / pnas.0910200107. ЧВК  2851946. PMID  20308572.

Смотрите также

  • План тела - Набор морфологических признаков, общих для представителей типа животных