Evolučně vývojová biologie

Moderní evoluční syntéza

Obnovený zájem o evoluci vývoje nastal po vzniku moderní evoluční syntézy (zhruba v letech 1936-1947). Tradiční názor byl, že evo-devo mělo na evoluční syntézu malý vliv, ale následující skutečnosti naznačují opak.

Gavin de Beer

Gavin de Beer v knize Embrya a evoluce (1930) zdůraznil význam heterochronie a zejména pedomorfózy v evoluci.

Podle jeho teorie je pedomorfóza (zachování juvenilních znaků v dospělé formě) v evoluci důležitá, protože juvenilní tkáně jsou relativně nediferencované a schopné dalšího vývoje, zatímco vysoce specializované tkáně jsou méně schopné se měnit.

Přišel také s myšlenkou skryté evoluce, která pomohla vysvětlit náhlé změny ve fosilním záznamu, jež byly zjevně v rozporu s Darwinovou gradualistickou evoluční teorií.

Pokud by se novinka vyvíjela postupně v juvenilní formě živočicha, pak by se její vývoj nemusel ve fosilním záznamu vůbec objevit, ale pokud by druh následně prošel neoténií, při níž je pohlavní dospělosti dosaženo v juvenilní formě, pak by se tento rys ve fosilním záznamu objevil náhle, přestože se vyvíjel postupně.

"V řadě pozoruhodných knih, které založily syntetickou teorii evoluce, byla Embryologie a evoluce Gavina de Beera první a nejkratší (1930; rozšířená a přejmenovaná na Embrya a předci, 1940; 3. vydání 1958). Na 116 stranách de Beer uvedl embryologii do rozvíjející se ortodoxie... více než čtyřicet let tato kniha dominovala anglickému myšlení o vztahu mezi ontogenezí a fylogenezí". Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould nazval tento přístup k vysvětlení evoluce terminálním sčítáním; jako by se každý evoluční pokrok přidával jako nová etapa zkracováním trvání starších etap. Tato myšlenka vycházela z pozorování neotenie. Ta byla rozšířena o obecnější myšlenku heterochronie (změny v časování vývoje) jako mechanismu evolučních změn.

Neoteny a člověk

Často se uvádí, že lidský druh je alespoň do určité míry příkladem neotenie. Tyto znaky dospělých lidí se liší od znaků dospělých lidoopů, ale více se podobají znakům mláďat lidoopů:

Některé z neotenických znaků člověka: zploštělý obličej, rozšířený obličej, velký mozek, bezvlasé tělo, bezvlasý obličej, malý nos, zmenšený hřeben obočí, malé zuby, malá horní čelist (maxilla), malá dolní čelist (mandibula), tenkost lebečních kostí, končetiny úměrně krátké v porovnání s délkou trupu, delší nohy než paže, větší oči a vzpřímený postoj.

Ještě důležitější je, že lidé se učí a hrají si i v dospělosti, zatímco u lidoopů (a jiných savců) se toto chování obvykle projevuje až v mládí. To silně naznačuje, že naše mozkové aktivity jsou přinejmenším v tomto ohledu podobnější mladým opicím než dospělým lidoopům.

Genetika a evo-devo

E.B. Lewis

Moderní zájem o evo-devo pramení z jasného důkazu, že vývoj je úzce řízen speciálními genetickými systémy zahrnujícími hox geny.

Edward B. Lewis dokázal v sérii experimentů s ovocnou muškou Drosophila identifikovat komplex genů, jejichž proteiny se vážou na regulační oblasti cílových genů. Ty pak aktivují nebo potlačují systémy buněčných procesů, které uskutečňují konečný vývoj organismu.

Sekvence těchto kontrolních genů navíc vykazují ko-linearitu: pořadí lokusů v chromozomu odpovídá pořadí, v jakém jsou exprimovány v segmentech podél těla. A nejen to, tento shluk hlavních řídicích genů programuje vývoj všech vyšších organismů.

Každý z genů obsahuje homeobox, pozoruhodně konzervovanou sekvenci DNA, která je podobná u mnoha různých živočichů. To naznačuje, že samotný komplex vznikl duplikací genů. Ve své nobelovské přednášce Lewis uvedl: "Srovnání [řídicích komplexů] v celé živočišné říši by nakonec mělo poskytnout obraz toho, jak se organismy i [řídicí geny] vyvíjely".

V roce 2000 byla evo-devo věnována zvláštní sekce časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) a celé číslo časopisu Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution z roku 2005 bylo věnováno klíčovým tématům evo-devo - evoluční inovaci a morfologické novosti.