Heb je ooit iemand horen praten over "evo-devo"? Klinkt het als een soort synthesizer-zware band uit de jaren 80? Het is eigenlijk een relatief nieuw veld op het gebied van de evolutionaire biologie dat verklaart hoe soorten, die zo vergelijkbaar beginnen, zo divers worden als ze zich ontwikkelen.
Evo devo staat voor evolutionaire ontwikkelingsbiologie en is net opgenomen in de moderne synthese van de Evolutietheorie de afgelopen decennia. Dit studiegebied omvat veel verschillende ideeën en sommige wetenschappers zijn het oneens over wat er allemaal in moet worden opgenomen. Iedereen die evo devo bestudeert, is het er echter over eens dat de basis van het veld is gebaseerd op het genenniveau van overerving dat leidt tot micro-evolutie.
Naarmate een embryo zich ontwikkelt, moeten bepaalde genen worden geactiveerd om de eigenschappen van dat gen tot expressie te brengen. Meestal zijn er biologische aanwijzingen dat deze genen kunnen worden ingeschakeld op basis van de leeftijd van het embryo. Soms kunnen omgevingsomstandigheden ook de expressie van de ontwikkelingsgenen veroorzaken.
Deze "triggers" zetten niet alleen het gen aan, ze sturen ook het gen hoe het tot expressie moet worden gebracht. Er zijn subtiele verschillen tussen de armen van verschillende dieren die worden bepaald door de manier waarop de genen die de eigenschap voor ledemaatontwikkeling dragen tot expressie worden gebracht. Hetzelfde gen dat een menselijke arm creëert, kan ook een musvleugel of een been van de sprinkhaan. Het zijn geen verschillende genen, zoals eerder door wetenschappers werd gedacht.
Evo Devo en de evolutietheorie
Wat betekent dit voor de evolutietheorie? Het geeft in de eerste plaats geloofwaardigheid aan het idee dat al het leven op aarde van een gemeenschappelijke voorouder kwam. Deze gemeenschappelijke voorouder had exact dezelfde genen die we tegenwoordig in al onze moderne soorten zien. Het zijn niet de genen die in de loop van de tijd zijn geëvolueerd. In plaats daarvan is het geëvolueerd hoe en wanneer (en of) die genen tot expressie worden gebracht. Ook helpt het om een uitleg te geven hoe de snavel er uit komt te zien Darwin's vinken op de Galapagos-eilanden had kunnen evolueren.
Natuurlijke selectie is het mechanisme dat kiest welke van deze oude genen tot expressie worden gebracht en uiteindelijk hoe ze tot expressie worden gebracht. In de loop van de tijd leidden de verschillen in genexpressie tot de grote diversiteit en grote aantallen verschillende soorten die we tegenwoordig in de wereld zien.
De theorie van evo devo verklaart ook waarom zo weinig genen zoveel complexe organismen kunnen creëren. Het blijkt dat dezelfde genen keer op keer worden gebruikt, maar op verschillende manieren. De genen die tot expressie worden gebracht om armen bij mensen te creëren, kunnen ook worden gebruikt om benen of zelfs een menselijk hart. Daarom is het belangrijker hoe de genen tot expressie komen dan hoeveel genen er aanwezig zijn. Ontwikkelingsgenen tussen soorten zijn hetzelfde en kunnen op een bijna onbeperkt aantal manieren tot uitdrukking worden gebracht.
Embryo's van veel verschillende soorten zijn bijna niet van elkaar te onderscheiden in de vroege stadia voordat deze ontwikkelingsgenen worden ingeschakeld. Vroege embryo's van alle soorten hebben kieuwen of kieuwzakken en soortgelijke algemene vormen. Het is cruciaal dat deze ontwikkelingsgenen op het juiste moment en op de juiste plaats correct worden geactiveerd. Wetenschappers hebben genen in fruitvliegen en andere soorten kunnen manipuleren om ledematen en andere lichaamsdelen op verschillende plaatsen op het lichaam te laten groeien. Dit bewees dat deze genen veel verschillende delen van de embryonale ontwikkeling aansturen.
Het gebied van evo devo bevestigt de validiteit van het gebruik van dieren voor medisch onderzoek. Een argument tegen dieronderzoek is het voor de hand liggende verschil in complexiteit en structuur tussen mens en proefdier. Met dergelijke overeenkomsten op moleculair en genniveau kan het bestuderen van die dieren echter inzicht geven in de mens, en in het bijzonder in de ontwikkeling en genactivering van mensen.