Evo-Devo (Biologia Evolutiva do Desenvolvimento) - Ciência - 2023

Contente

o biologia evolutiva do desenvolvimento, comumente abreviado como evo-devo por sua sigla em inglês, é um novo campo da biologia evolutiva que integra o ramo do desenvolvimento na evolução. Um dos objetivos mais promissores desta disciplina é explicar a diversidade morfológica na Terra.

A síntese moderna buscou integrar a teoria da evolução de Darwin por seleção natural e os mecanismos de herança propostos por Mendel. No entanto, ele deixou de fora o possível papel do desenvolvimento na biologia evolutiva. Por isso, evo-devo surge da falta de integração do desenvolvimento na síntese.

O desenvolvimento da biologia molecular alcançou a sequência de genomas e a visualização da atividade genética, permitindo preencher essa lacuna na teoria evolutiva.

Assim, a descoberta dos genes envolvidos nesses processos deu origem à origem da evo-devo. Os biólogos do desenvolvimento evolucionário são responsáveis por comparar os genes que regulam os processos de desenvolvimento em uma ampla gama de organismos multicelulares.

O que é evo-devo?

Uma das questões fundamentais da biologia evolutiva - e das ciências biológicas em geral - é como surgiu a extraordinária biodiversidade dos organismos que hoje habitam o planeta.

Diferentes ramos da biologia, como anatomia, paleontologia, biologia do desenvolvimento, genética e genômica fornecem informações para encontrar a resposta a essa pergunta. Porém, dentro dessas disciplinas, o desenvolvimento se destaca.

Os organismos começam sua vida como uma única célula e, através dos processos de desenvolvimento, ocorre a formação das estruturas que a compõem, denominadas cabeça, pernas, cauda, entre outras.

Desenvolvimento é um conceito central, pois por meio desse processo toda a informação genética contida em um organismo é traduzida na morfologia que observamos. Assim, a descoberta das bases genéticas do desenvolvimento revelou como as alterações no desenvolvimento podem ser herdadas, dando origem à evo-devo.

A Evo-devo procura compreender os mecanismos que levaram à evolução do desenvolvimento, em termos de:

- Os processos de desenvolvimento. Por exemplo, como uma nova célula ou novo tecido é responsável por novas morfologias em certas linhagens

- Processos evolutivos. Por exemplo, quais pressões seletivas promoveram a evolução dessas novas morfologias ou estruturas.

Perspectiva histórica

Antes dos genes Hox

Até meados da década de 1980, a maioria dos biólogos presumia que a diversidade nas formas havia surgido graças a mudanças significativas nos genes que controlavam o desenvolvimento de cada linhagem.

Os biólogos sabiam que uma mosca parecia uma mosca e um camundongo parecia um camundongo, graças aos seus genes. No entanto, pensava-se que os genes entre esses organismos morfologicamente díspares deviam refletir essas diferenças abismais no nível do gene.

Depois dos genes Hox

Estudos realizados em mutantes de mosca da fruta, Drosophila, levou à descoberta de genes e produtos gênicos que participam do desenvolvimento do inseto.

Esses trabalhos pioneiros de Thomas Kaufman levaram à descoberta de genes Hox - Os encarregados de controlar o padrão das estruturas corporais e a identidade dos segmentos no eixo ântero-posterior. Esses genes funcionam regulando a transcrição de outros genes.

Graças à genômica comparativa, pode-se concluir que esses genes estão presentes em quase todos os animais.

Em outras palavras, embora os metazoários difiram muito na morfologia (pense em um verme, um morcego e uma baleia), eles compartilham vias de desenvolvimento comuns. Essa descoberta chocou os biólogos da época e levou à proliferação da ciência da evo-devo.

Assim, concluiu-se que espécies com fenótipos muito diferentes têm muito poucas diferenças genéticas e que os mecanismos genéticos e celulares são extremamente semelhantes ao longo da árvore da vida.

O que a evo-devo estuda?

A evo-devo tem se caracterizado pelo desenvolvimento de múltiplos programas de pesquisa. Muller (2007) menciona quatro deles, embora alerte que eles se sobrepõem.

Morfologia e embriologia comparativa

Esse tipo de estudo busca apontar as diferenças morfogenéticas que distinguem a ontogenia primitiva das derivadas. A informação pode ser complementada com o que se encontra no registro fóssil.

Seguindo essa linha de pensamento, diferentes padrões de evolução morfológica podem ser caracterizados em grandes escalas, como a existência de heterocronias.

São variações que ocorrem no desenvolvimento, seja na época do aparecimento, seja na taxa de formação do traço.

Biologia do desenvolvimento genético

Esta abordagem enfoca a evolução da maquinaria genética do desenvolvimento. Entre as técnicas utilizadas está a clonagem e visualização da expressão de genes envolvidos na regulação.

Por exemplo, o estudo dos genes Hox e sua evolução por meio de processos como mutação, duplicação e divergência.

Epigenética experimental

Este programa estuda a interação e as dinâmicas moleculares, celulares e teciduais afetam as mudanças evolutivas. Ele estuda propriedades de desenvolvimento que não estão contidas no genoma do organismo.

Essa abordagem permite corroborar que, embora exista o mesmo fenótipo, ele pode ser expresso de forma diferenciada dependendo das condições ambientais.

Programas de computador

Este programa se concentra na quantificação, modelagem e simulação da evolução do desenvolvimento, incluindo modelos matemáticos para análise de dados.

Eco-evo-devo

O surgimento da evo-devo deu origem à formação de outras disciplinas que buscaram continuar com a integração de diferentes ramos da biologia na teoria evolutiva, assim nasceu a eco-evo-devo.

Este novo ramo busca a integração dos conceitos de simbiose de desenvolvimento, plasticidade de desenvolvimento, acomodação genética e construção de nicho.

Em termos gerais, a simbiose do desenvolvimento afirma que os organismos são construídos, em parte, graças às interações com seu ambiente e são relações simbióticas persistentes com os microrganismos. Por exemplo, em vários insetos, a existência de bactérias simbióticas produz isolamento reprodutivo.

Não há dúvida de que a simbiose teve um impacto impressionante na evolução dos organismos, desde a origem da célula eucariótica até a origem da própria multicelularidade.

Da mesma forma, a plasticidade no desenvolvimento consiste na capacidade dos organismos de gerar diferentes fenótipos, dependendo do ambiente. Sob esse conceito, o ambiente não é exclusivamente um agente seletivo, sem também moldar o fenótipo.

Referências

Carroll, S. B. (2008). Evo-devo e uma síntese evolutiva em expansão: uma teoria genética da evolução morfológica.Célula, 134(1), 25-36.
Gilbert, S. F., Bosch, T. C., & Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: simbiose de desenvolvimento e plasticidade de desenvolvimento como agentes evolutivos.Nature Reviews Genetics, 16(10), 611.
Müller, G. B. (2007). Evo - devo: ampliando a síntese evolutiva.A natureza analisa a genética, 8(12), 943.
Raff, R. A. (2000). Evo-devo: a evolução de uma nova disciplina.Nature Reviews Genetics, 1(1), 74.
Sultan, S. E. (2017). Eco-Evo-Devo. NoBiologia Evolutiva do Desenvolvimento (pp. 1-13). Springer International Publishing.