EVO-DEVO (BIOLOGIA EVOLUTIVA DO DESENVOLVIMENTO) - BIOLOGIA - 2025

A biologia evolutiva do desenvolvimento, comumente abreviada 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.

Fonte: Romanes, GJ; carregado na Wikipedia por en: Usuário: Phlebas; autores da página de descrição: en: User: Phlebas, en: User: SeventyThree, via Wikimedia Commons O desenvolvimento da biologia molecular alcançou o sequenciamento de genomas e a visualização da atividade genética, permitindo preencher essa lacuna na teoria da evolução.

Assim, a descoberta dos genes envolvidos nesses processos deu origem à evo-devo. 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 iniciam sua vida como uma única célula e, por meio de processos de desenvolvimento, ocorre a formação das estruturas que o compõem, seja 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.

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

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

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

O trabalho pioneiro de Thomas Kaufman levou à descoberta dos genes Hox - responsáveis ​​por 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 esclarecer as diferenças morfogenéticas que distinguem a ontogenia primitiva das derivadas. A informação pode ser complementada com o que se encontra no registro fóssil.

Nessa 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 microorganismos. 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

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo e uma síntese evolutiva em expansão: uma teoria genética da evolução morfológica. Cell, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC e Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: simbiose de desenvolvimento e plasticidade de desenvolvimento como agentes evolutivos. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: ampliando a síntese evolutiva. Nature reviews genetics, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: a evolução de uma nova disciplina. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. Em Evolutionary Developmental Biology (pp. 1-13). Springer International Publishing.