Evo-devo genverktygssats
evo -devo-genverktygssatsen är den lilla undergrupp av gener i en organisms genom vars produkter styr organismens embryonala utveckling . Toolkit-gener är centrala för syntesen av molekylär genetik , paleontologi , evolution och utvecklingsbiologi i vetenskapen om evolutionär utvecklingsbiologi (evo-devo). Många av dem är gamla och mycket bevarade bland djurfila .
Verktygslåda
Toolkit-gener är mycket bevarade bland phyla , vilket betyder att de är uråldriga och går tillbaka till den sista gemensamma förfadern till bilaterala djur . Till exempel hade den förfadern minst 7 Pax-gener för transkriptionsfaktorer .
Skillnader i utbyggnaden av gener för verktygslåda påverkar kroppsplanen och antalet, identiteten och mönstret av kroppsdelar. Majoriteten av generna för verktygslådan är komponenter i signalvägar och kodar för produktionen av transkriptionsfaktorer, celladhesionsproteiner , cellytereceptorproteiner (och signalligander som binder till dem) och utsöndrade morfogener ; alla dessa deltar i att definiera ödet för odifferentierade celler och genererar rumsliga och tidsmässiga mönster som i sin tur bildar organismens kroppsplan . Bland de viktigaste av verktygslådans gener är de från Hox-genklustret , eller komplexet. Hox-gener, transkriptionsfaktorer som innehåller det mer brett distribuerade homeobox -proteinbindande DNA-motivet, fungerar i mönstringen av kroppsaxeln. Sålunda, genom att kombinatoriskt specificera identiteten för särskilda kroppsregioner, bestämmer Hox-gener var lemmar och andra kroppssegment kommer att växa i ett utvecklande embryo eller larv . En paradigmatisk verktygssatsgen är Pax6 /eyeless , som kontrollerar ögonbildning hos alla djur. Det har visat sig producera ögon hos möss och Drosophila , även om mus Pax6/eyeless uttrycktes i Drosophila .
Det betyder att en stor del av den morfologiska utvecklingen som genomgår organismer är en produkt av variation i den genetiska verktygslådan, antingen genom att generna ändrar sitt uttrycksmönster eller får nya funktioner. Ett bra exempel på det första är förstoringen av näbben hos Darwins stora markfink ( Geospiza magnirostris ), där genen BMP är ansvarig för denna fågels större näbb, i förhållande till de andra finkarna.
Förlusten av ben hos ormar och andra squamater är ett annat bra exempel på gener som ändrar sitt uttrycksmönster. I det här fallet är genen Distal-less mycket underuttryckt, eller inte uttryckt alls, i de regioner där lemmar skulle bildas i andra tetrapoder . 1994 Sean B. Carrolls team den banbrytande upptäckten att samma gen bestämmer ögonfläcksmönstret i fjärilsvingar , vilket visar att verktygslådans gener kan ändra sin funktion .
Toolkit-gener, såväl som att de är mycket konserverade, tenderar också att utveckla samma funktion konvergent eller parallellt . Klassiska exempel på detta är den redan nämnda Distal-lösa genen, som ansvarar för bihangsbildning hos både tetrapoder och insekter, eller, i finare skala, genereringen av vingmönster hos fjärilarna Heliconius erato och Heliconius melpomene . Dessa fjärilar är Müller-härmare vars färgmönster uppstod i olika evolutionära händelser, men styrs av samma gener. Detta stödjer Marc Kirschner och John C. Gerharts teori om underlättad variation , som säger att morfologisk evolutionär nyhet genereras av regulatoriska förändringar i olika medlemmar av en stor uppsättning bevarade utvecklingsmekanismer och fysiologi.