演化發育生物學

进化发育生物学根据进化论和现代遗传学来解释发育。它被简称为 "evo-devo"

《物种起源》(1859年)中,查尔斯-达尔文提出了通过自然选择进行进化,这是现代生物学的核心理论。达尔文认识到胚胎发育对理解进化的重要性。

"我们可以看到为什么从胚胎中得到的特征应该与从成人中得到的特征具有同等的重要性,因为自然分类当然包括所有的年龄"。

恩斯特-海克尔(1866)提出 "本体发育重现系统发育",即每个物种的胚胎发育(本体发育)重复该物种的进化发展(系统发育)。例如,海克尔的概念解释了为什么人类,乃至所有脊椎动物在胚胎发育早期都有鳃裂和尾巴。他的理论后来在很大程度上被否定了。

现代进化论综述

对发育进化的重新关注是在现代进化综合论之后(大约是1936年至1947年)。传统的观点认为,进化论对进化论综合的影响不大,但下面的情况表明并非如此。

Gavin de Beer

在《胚胎与进化》(1930年)中,加文-德-比尔强调了异质性的重要性,特别是在进化中的paedomorphosis。

根据他的理论,paedomorphosis(在成年形态中保留幼年特征)在进化中很重要,因为幼年组织相对未分化,能够进一步进化,而高度专业化的组织则较难改变。

他还构思了秘密进化的想法,这有助于解释化石记录中的突然变化,这显然与达尔文的渐进式进化理论相悖。

如果一个新事物是在动物的幼年时期逐渐演变的,那么它的发展可能根本不会出现在化石记录中,但如果该物种随后经历了新陈代谢,即在幼年时期就达到了性成熟,那么这个特征就会突然出现在化石记录中,尽管是逐渐演变的。

"在一系列建立进化论合成理论的杰出著作中,加文-德-比尔的《胚胎学与进化》是第一本,也是最短的一本(1930年;扩大并改名为《胚胎与祖先》,1940年;1958年第3版)。在116页中,德比尔将胚胎学带入了发展中的正统理论中......四十多年来,这本书主导了英国关于本体发育系统发育之间关系的思考。斯蒂芬-古尔德 p221

斯蒂芬-杰-古尔德(Stephen Jay Gould)将这种解释进化的方法称为终结性增加;就好像每一次进化的进步都是通过减少旧阶段的时间来增加新阶段。这个想法是基于对新陈代谢的观察。这被更普遍的异步性(发育时间的变化)的想法所扩展,成为进化变化的机制。

新生儿与人

人们常常认为,人类至少在某种程度上是新物种的一个例子。成年人类的这些特征与成年类人猿不同,但与幼年类人猿的特征更为相似。

这些是人类的一些新特征:扁平的脸,宽大的脸,大脑,无毛的身体,无毛的脸,小鼻子,眉脊缩小,小牙齿,小上颚(上颌),小下颚(下颌),头骨薄,四肢与躯干长度相比比例短,腿比胳膊长,眼睛大,直立的姿势。

更重要的是,人类在成年后仍继续学习游戏,而在猿类(和其他哺乳动物)中,这种行为通常只在青少年时期表现出来。这有力地表明,至少在这方面,我们的大脑活动与幼年猿猴比与成年猿猴更相似。

遗传学和进化论

E.B. Lewis

现代人对进化论的兴趣源于明确的证据,即发育是由涉及霍克斯基因的特殊遗传系统密切控制的。

在对果蝇进行的一系列实验中,爱德华-B-刘易斯能够确定一种基因的复合体,其蛋白质与目标基因的调控区域结合。后者然后激活或抑制完成生物体最终发育的细胞过程系统。

此外,这些控制基因的序列显示出共线性:染色体上的位点顺序与这些位点在沿体段中的表达顺序平行。不仅如此,这组主控基因还对所有高等生物的发育进行编程。

每个基因都包含一个homeobox,这是一个非常保守的DNA序列,在许多广泛不同的动物中都是相似的。这表明该复合体本身是通过基因复制产生的。刘易斯在他的诺贝尔奖演讲中说:"最终,对整个动物王国的[控制复合物]进行比较,应提供一幅关于生物体以及[控制基因]如何进化的图画。

2000年,《美国国家科学院院刊》(PNAS)的一个特别栏目专门讨论进化论,2005年的《实验动物学杂志》B部分:分子和发育进化,有一整期专门讨论进化创新和形态学新颖性等关键的进化论主题。

问题和答案

问:什么是进化发展生物学?
答:进化发育生物学,也被称为 "evo-devo",在进化和现代遗传学的背景下解释发育。

问:谁提出了通过自然选择进行进化的理论?
答:查尔斯-达尔文于1859年在其《物种起源》一书中提出了通过自然选择进行进化的理论。

问:达尔文在理解进化的过程中对胚胎发育有何认识?
答:达尔文认识到胚胎发育在理解进化中的重要性,指出从胚胎中得到的特征与从成年中得到的特征一样重要。

问:什么是 "本体发育重现系统发育"?
答:"本体发育重现系统发育 "是恩斯特-海克尔提出的观点,即每个物种的胚胎发育都会重复该物种的进化发展过程。

问:为什么人类和所有脊椎动物在胚胎发育早期都有鳃裂和尾巴?
答:根据海克尔的 "本体发育重现系统发育 "的理论,人类和所有脊椎动物在胚胎发育早期都有鳃裂和尾巴,因为它们的进化祖先也有这些特征。

问:海克尔的 "本体发育重现系统发育 "的概念是否仍被广泛接受?
答:不,海克尔的 "本体发育重现系统发育 "的概念今天在很大程度上已被否定。

问:海克尔对理解胚胎发育做出了什么贡献?
答:海克尔的 "本体发育重现系统发育 "的概念对理解胚胎发育做出了贡献,他提出每个物种的胚胎发育都会重复该物种的进化发育过程。

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