La biología evolutiva del desarrollo
empezó a formarse como disciplina a finales de los años setenta del siglo XX y fue
reconocida como disciplina autónoma en el año 1999. Surgió a
partir de los embriólogos evolutivos del siglo XIX, Von Baer, Haeckel, Balfour,
y del siglo XX, Morgan, Waddington, Goldschmidt, entre otros.
Es una disciplina que pertenece a la biología evolutiva e intenta dar explicación a la relación entre desarrollo y evolución. Concretamente a saber cómo el desarrollo afecta a la evolución morfológica y cómo el desarrollo ha evolucionado.
La teoría de la biología evolutiva del desarrollo es también conocida como teoría evo-devo ya que proviene del inglés “evolutionary developmental”.
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La biología evolutiva del desarrollo se
centra en entender cómo afecta el proceso de desarrollo embrionario a los
cambios evolutivos, cómo evoluciona ese desarrollo y cómo las modificaciones de
morfología influyen en la aparición de novedades evolutivas.
Defiende que el proceso evolutivo no
consiste solo en variabilidad genética sino en la regulación en la expresión de
la información. La información génica de los organismos es fuente de
variabilidad en función de la regulación a la que se somete. Por tanto, la respuesta a la selección está también condicionada por las
modificaciones en su expresión.
Esta teoría está basada en el
descubrimiento, en el año 1980, de los llamados “genes homeóticos”. Este
descubrimiento fue crucial para avanzar en la comprensión de la evolución. Estos
genes son un campo de interés fundamental para le evo-devo. Son los
responsables de la expresión de otros grupos de genes. Regulan la identidad de
las regiones corporales (mediante los genes “Hox”) y de los segmentos durante
el desarrollo embrionario.
En la siguiente imagen podemos observar los genes homeóticos homólogos en diferentes grupos de artrópodos.
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| Biología, Geología y Ciencias Ambientales. 1ºBachillerato. Oxford University Press |
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| https://es.slideshare.net/ocelotlunam/evo-devo-199437634 |
Las mutaciones de estos genes en grupos
pequeños son las responsables de importantes cambios corporales que habrían
dado como resultado nuevos organismos. Esto explicaría las novedades de la
evolución aparecidas en un periodo corto de tiempo.
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| https://esalvucci.wordpress.com/2020/06/16/evo-devo-biologia-evolutiva-del-desarrollo/ |
Como podemos ver en la imagen, los genes hox regulan el desarrollo embrionario y la
forma de los cuerpos adultos, en animales tan diferentes como los insectos y
los vertebrados. Estos genes se han conservado durante cientos de millones de
años de evolución.
Por mucho
tiempo se pensó que el desarrollo embrionario estaba genéticamente programado,
sin relación con el proceso evolutivo. Esto cambió con la evo-devo.
Se descubre que las estructuran van evolucionando por patrones morfogenéticos, no están ligados a la existencia de genes específicos. Estos patrones generan una relación desarrollo – evolución.
La teoría
de sistemas dinámicos explica la forma de entender estos patrones en la que
se expone que pequeños cambios pueden producir grandes cambios a otros niveles
y viceversa.
La persona que sentó las bases del actual evo-devo fue Geoffroy Saint Hilaire, naturalista evolucionista y embriólogo francés. Estudió las analogías anatómicas en grupos de animales, las relaciones evolutivas y la embriogénesis plateándose si las etapas del desarrollo embrionario representaban los estadios evolutivos de las especies relacionadas.
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| https://esalvucci.wordpress.com/2020/06/16/evo-devo-biologia-evolutiva-del-desarrollo/ |
Defendía que
las homologías eran la base para entender la anatomía. Sus estudios e ideas no
fueron aceptadas por la influencia del fijismo de Cuvier (apoyado firmemente
por la iglesia) y por el evolucionismo darwinista que defendía la idea de las
mutaciones aleatoria y la selección natural. A pesar de la no aceptación de sus
ideas en esa época, sentó las bases del actual evo-devo y sus teorías han sido
demostradas.
Con sus
investigaciones probó la evolución de las especies a través de la embriología y
una evolución de los patrones a identificar.
Desarrolló la teoría de los análogos que defienden
que existe una correspondencia entre los órganos de las distintas especies.
También
desarrolló el principio de conexiones
en el que se localizan las correspondencias entre los órganos de las distintas
especies.
Étienne Serres, siglo XIX,
propuso una teoría de recapitulación del desarrollo
evolutivo. Expuso que los embriones de animales “superiores” atravesaron
por una serie de etapas que se correspondían con ancestros evolutivos.
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| https://c8.alamy.com/compes/ha3cjx/evolucion-del-cerebro-de-los-peces-a-los-humanos-cabezas-de-peces-anfibios-reptiles-aves-perro-y-homo-sapience-ilustracion-vectorial-ha3cjx.jpg |
Ernest Haeckel formuló la teoría de la recapitulación en la que
defendía que el desarrollo de un embrión de cada especie repite totalmente el
desarrollo evolutivo temprano de esa especie/linaje, y que por tanto la
ontogénesis reproduce la filogénesis.
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| https://esalvucci.files.wordpress.com/2020/06/haeckel_drawings.jpg?w=816 |
Von Baer estudió los
vertebrados y defendió que no existía una recapitulación estricta sino
divergencia en el desarrollo de los organismos.
La relación que estableció Darwin entre embriones de animales
superiores y adultos de formas más primitivas, la consideró indicador de
ancestría-descendencia. Veía el desarrollo embrionario como modelo de la
transformación de las especies.
Los estudios enfocados en la
selección natural, entre otros, separó los estudios de embriología de los
evolutivos por lo que el estudio del embrión se centró en la explicación
genética del desarrollo.
Roux propuso el modelo
mosaico en el que los embriones resultaban de un desarrollo en mosaico.
Esto significa que cada parte del organismo tiene información distinta de
material nucleico. Fue refutado experimentalmente porque cada célula tiene, en
las primeras etapas del desarrollo, todo el material genético.
Desde este momento, se habla de patrones apoyados en fenómenos epigenéticos (cambios en el fenotipo heredables pero sin implicar mutaciones de ADN - cambios en el genotipo) y dinámica embriogenética.
Con el descubrimiento de los
genes homeóticos y su relación con los patrones del desarrollo corporal, se
obtiene el enfoque global de todo el sistema:
Un ejemplo del segundo punto descrito en la diapositiva anterior es el gen pax-6, forma los ojos de las moscas de la fruta, los ojos en ratones y humanos y también aparece en otros grupos de animales como el calamar. Anteriormente, se creía que esto era el resultado de mutaciones al azar y selección natural. La realidad indica que los genes antiguos se conservan a través de la evolución para crear estructuras distintas para funciones parecidas. Esto es una homología entre estructuras que se consideraban análogas. Consecuentemente se revisó el significado de homología y cómo responde el genoma a cambios ambientales mediante reorganización funcional.
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