Evo Devo im Studium der Biologie

Evo Devo im Studium der Biologie

Haben Sie schon einmal gehört, dass jemand über "evo-devo" gesprochen hat? Klingt es nach einer Art Synthesizer-Heavy-Band aus den 1980ern? Tatsächlich ist es ein relativ neues Gebiet der Evolutionsbiologie, das erklärt, wie Arten, die so ähnlich beginnen, während ihrer Entwicklung so vielfältig werden.

Evo devo steht für evolutionäre Entwicklungsbiologie und wurde erst in den letzten Jahrzehnten in die moderne Synthese der Evolutionstheorie aufgenommen. Dieses Forschungsfeld umfasst viele verschiedene Ideen, und einige Wissenschaftler sind sich nicht einig, was alles einbezogen werden sollte. Alle, die evo devo studieren, stimmen jedoch darin überein, dass die Grundlage des Feldes auf dem Gen-Vererbungsgrad beruht, der zur Mikroevolution führt.

Während sich ein Embryo entwickelt, müssen bestimmte Gene aktiviert werden, damit die auf diesem Gen übertragenen Merkmale exprimiert werden. Meistens gibt es biologische Anhaltspunkte dafür, dass sich diese Gene abhängig vom Alter des Embryos einschalten. Manchmal können Umweltbedingungen auch die Expression der Entwicklungsgene auslösen.

Diese "Trigger" schalten nicht nur das Gen ein, sondern steuern auch, wie es exprimiert werden soll. Es gibt subtile Unterschiede zwischen den Armen verschiedener Tiere, die davon abhängen, wie die Gene, die das Merkmal für die Entwicklung der Gliedmaßen tragen, ausgedrückt werden. Das gleiche Gen, das einen menschlichen Arm erzeugt, kann auch den Flügel eines Spatzen oder das Bein einer Heuschrecke erzeugen. Es sind keine unterschiedlichen Gene, wie die Wissenschaftler bisher dachten.

Evo Devo und die Evolutionstheorie

Was bedeutet das für die Evolutionstheorie? In erster Linie verleiht es der Idee Glaubwürdigkeit, dass alles Leben auf der Erde von einem gemeinsamen Vorfahren stammt. Dieser gemeinsame Vorfahr hatte genau die Gene, die wir heute in allen unseren modernen Arten sehen. Es sind nicht die Gene, die sich im Laufe der Zeit entwickelt haben. Stattdessen hat sich entwickelt, wie und wann (und ob) diese Gene exprimiert werden. Es ist auch hilfreich zu erklären, wie sich die Schnabelform von Darwins Finken auf den Galapagos-Inseln entwickelt haben könnte.

Natürliche Auslese ist der Mechanismus, der auswählt, welche dieser alten Gene exprimiert werden und wie sie letztendlich exprimiert werden. Im Laufe der Zeit führten die Unterschiede in der Genexpression zu der großen Vielfalt und der großen Anzahl verschiedener Arten, die wir heute auf der Welt sehen.

Die Theorie von evo devo erklärt auch, warum so wenige Gene so viele komplexe Organismen hervorbringen können. Es stellt sich heraus, dass dieselben Gene immer wieder verwendet werden, jedoch auf unterschiedliche Weise. Die Gene, die zur Erzeugung von Armen beim Menschen exprimiert werden, können auch zur Erzeugung von Beinen oder sogar eines menschlichen Herzens verwendet werden. Daher ist es wichtiger, wie die Gene exprimiert werden, als wie viele Gene vorhanden sind. Entwicklungsgene sind bei allen Arten gleich und können auf nahezu unbegrenzte Weise exprimiert werden.

Embryonen vieler verschiedener Arten sind in den frühen Stadien vor dem Einschalten dieser Entwicklungsgene kaum voneinander zu unterscheiden. Frühe Embryonen aller Arten haben Kiemen oder Kiemenbeutel und ähnliche Gesamtformen. Es ist entscheidend, dass diese Entwicklungsgene zur richtigen Zeit und am richtigen Ort richtig aktiviert werden. Wissenschaftler konnten Gene in Fruchtfliegen und anderen Arten manipulieren, um Gliedmaßen und andere Körperteile an verschiedenen Stellen des Körpers wachsen zu lassen. Dies bewies, dass diese Gene viele verschiedene Teile der Embryoentwicklung kontrollieren.

Das Gebiet von evo devo bekräftigt die Gültigkeit der Verwendung von Tieren für die medizinische Forschung. Ein Argument gegen die Tierforschung ist der offensichtliche Unterschied in Komplexität und Struktur zwischen Mensch und Versuchstier. Mit solchen Ähnlichkeiten auf molekularer und genetischer Ebene kann die Untersuchung dieser Tiere jedoch einen Einblick in den Menschen und insbesondere in die Entwicklung und Genaktivierung des Menschen geben.


Schau das Video: Prof. Michael Richardson, University of Leiden, Institute of Biology, Eco Evo-Devo