Evo Devo trong nghiên cứu sinh học

Evo Devo trong nghiên cứu sinh học

Bạn đã từng nghe ai từng nói về "evo-devo" chưa? Nghe có vẻ giống như một số ban nhạc nặng tổng hợp từ những năm 1980? Nó thực sự là một lĩnh vực tương đối mới trong lĩnh vực sinh học tiến hóa giải thích cách thức các loài, bắt đầu rất giống nhau, trở nên đa dạng khi chúng phát triển.

Evo devo là viết tắt của sinh học phát triển tiến hóa và mới bắt đầu được đưa vào Tổng hợp hiện đại của Thuyết tiến hóa trong vài thập kỷ qua. Lĩnh vực nghiên cứu này bao gồm nhiều ý tưởng khác nhau và một số nhà khoa học không đồng ý về tất cả những gì nên được đưa vào. Tuy nhiên, tất cả những người nghiên cứu evo devo đều đồng ý rằng nền tảng của lĩnh vực này dựa trên mức độ di truyền gen dẫn đến sự tiến hóa vi mô.

Khi phôi phát triển, một số gen nhất định cần được kích hoạt để các đặc điểm mang gen đó được biểu hiện. Hầu hết thời gian, có những manh mối sinh học để các gen này bật lên dựa trên tuổi của phôi. Đôi khi, điều kiện môi trường cũng có thể kích hoạt sự biểu hiện của các gen phát triển.

Không chỉ các "tác nhân" này bật gen, họ còn hướng gen vào cách biểu hiện. Có sự khác biệt tinh tế giữa cánh tay của các loài động vật khác nhau được xác định bằng cách các gen mang đặc điểm cho sự phát triển chi. Cùng một gen tạo ra một cánh tay người cũng có thể tạo ra cánh của chim sẻ hoặc chân của châu chấu. Chúng không phải là các gen khác nhau, như các nhà khoa học đã nghĩ trước đây.

Evo Devo và thuyết tiến hóa

Điều này có ý nghĩa gì đối với Thuyết tiến hóa? Đầu tiên và quan trọng nhất, nó cho vay sự tin cậy đối với ý tưởng rằng tất cả sự sống trên Trái đất đều đến từ một tổ tiên chung. Tổ tiên chung này có cùng một gen mà chúng ta thấy ngày nay trong tất cả các loài hiện đại của chúng ta. Nó không phải là gen đã phát triển theo thời gian. Thay vào đó, đó là cách thức và thời gian (và nếu) những gen đó được biểu hiện đã phát triển. Ngoài ra, nó giúp đưa ra một lời giải thích cho việc hình dạng mỏ của chim sẻ Darwin trên Quần đảo Galapagos có thể phát triển như thế nào.

Chọn lọc tự nhiên là cơ chế chọn gen nào trong số các gen cổ đại này được biểu hiện và cuối cùng là cách chúng được biểu hiện. Theo thời gian, sự khác biệt trong biểu hiện gen đã dẫn đến sự đa dạng lớn và số lượng lớn các loài khác nhau mà chúng ta thấy trên thế giới ngày nay.

Lý thuyết về evo devo cũng giải thích tại sao rất ít gen có thể tạo ra nhiều sinh vật phức tạp như vậy. Nó chỉ ra rằng các gen tương tự được sử dụng nhiều lần nhưng theo những cách khác nhau. Các gen được biểu hiện để tạo ra cánh tay ở người cũng có thể được sử dụng để tạo ra chân hoặc thậm chí là trái tim của con người. Do đó, điều quan trọng là làm thế nào các gen được thể hiện hơn là có bao nhiêu gen. Các gen phát triển giữa các loài là như nhau và có thể được thể hiện theo một số cách gần như không giới hạn.

Phôi của nhiều loài khác nhau gần như không thể phân biệt được với nhau ở giai đoạn đầu trước khi các gen phát triển này được bật. Phôi sớm của tất cả các loài có mang hoặc túi mang và hình dạng tổng thể tương tự. Điều quan trọng là các gen phát triển này phải được kích hoạt chính xác vào đúng thời điểm và đúng nơi. Các nhà khoa học đã có thể điều khiển gen ở ruồi giấm và các loài khác để làm cho các chi và các bộ phận cơ thể khác phát triển ở những nơi khác nhau trên cơ thể. Điều này đã chứng minh những gen này kiểm soát nhiều phần khác nhau của sự phát triển phôi.

Lĩnh vực evo devo tái khẳng định tính hợp lệ của việc sử dụng động vật cho nghiên cứu y học. Một lập luận chống lại nghiên cứu động vật là sự khác biệt rõ ràng về sự phức tạp và cấu trúc giữa con người và động vật nghiên cứu. Tuy nhiên, với sự tương đồng như vậy ở cấp độ phân tử và gen, nghiên cứu những động vật đó có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về con người, và đặc biệt là sự phát triển và kích hoạt gen của con người.