EVO-DEVO（進化発生生物学） - 生物学 - 2025

開発の進化生物学は、英語でその頭字語から一般にevo-devoと略され、開発の進化を進化論に統合する新しい進化生物学の分野です。この分野の最も有望な目的の1つは、地球上の形態の多様性を説明することです。

現代の統合は、自然選択による進化のダーウィンの理論とメンデルによって提案された継承のメカニズムを統合しようとしました。しかし、彼は進化生物学における開発の可能な役割を除外しました。このため、evo-devoは、統合における開発の統合の欠如から生じます。

出典：ロマネス、GJ。enによってWikipediaにアップロード：ユーザー：Phlebas; 説明ページの著者：en：ユーザー：Phlebas、en：ユーザー：SeventyThree、via Wikimedia Commons分子生物学の開発により、ゲノムのシーケンスと遺伝的活動の可視化が実現し、進化論のこのギャップを埋めることができました。

したがって、これらのプロセスに関与する遺伝子の発見は、evo-devoの起源を生み出しました。進化的発生生物学者は、多細胞生物の広い範囲で発生過程を調節する遺伝子を比較する責任があります。

evo-devoとは何ですか？

進化生物学、および生物科学全般における基本的な問題の1つは、今日の惑星に生息する生物の異常な生物多様性がどのようにして生じたかです。

解剖学、古生物学、発生生物学、遺伝学、ゲノミクスなどの生物学のさまざまな分野が、この質問に対する答えを見つけるための情報を提供しています。ただし、これらの分野では、開発が際立っています。

生物は単一の細胞として生活を開始し、発生の過程を通じて、それを構成する構造の形成が発生します。

このプロセスを通じて、生物に含まれるすべての遺伝情報が、観察する形態に変換されるため、開発は中心的な概念です。したがって、発生の遺伝的基盤の発見は、発生の変化がどのように受け継がれ、evo-devoを生み出すことができるかを明らかにしました。

Evo-devoは、開発の進化につながったメカニズムを理解することを目指しています。

-開発プロセス。たとえば、新しい細胞または新しい組織が特定の系統の新しい形態の原因である方法

-進化のプロセス。たとえば、どの選択圧がこれらの新しい形態または構造の進化を促進したか。

歴史的展望

遺伝子の前

1980年代半ばまで、ほとんどの生物学者は、各系統の発達を制御する遺伝子の大幅な変更により、形態の多様性が生じたと考えていました。

生物学者たちは、彼らの遺伝子のおかげで、ハエはハエのように見え、マウスはマウスのように見えることを知っていました。しかしながら、そのような形態学的に異なる生物間の遺伝子は、遺伝子レベルでこれらの深遠な違いを反映しているに違いないと考えられていました。

遺伝子の後

ショウジョウバエの変異体の研究は、昆虫の発生に関与する遺伝子と遺伝子産物の発見につながりました。

トーマスカウフマンによるこれらの先駆的な研究は、Hox遺伝子の発見につながりました。Hox遺伝子は、体の構造のパターンと前後軸のセグメントのアイデンティティを制御する責任があります。これらの遺伝子は、他の遺伝子の転写を調節することによって機能します。

比較ゲノミクスのおかげで、これらの遺伝子はほとんどすべての動物に存在すると結論付けることができます。

つまり、後生動物は形態が大きく異なりますが（ワーム、コウモリ、クジラを考えてください）、共通の発生経路を共有しています。この発見は当時の生物学者に衝撃的であり、evo-devoの科学の普及につながりました。

したがって、表現型が非常に異なる種には遺伝的差異がほとんどなく、遺伝的および細胞的メカニズムは生命の樹全体で非常に類似していると結論付けられました。

evo-devoは何を勉強しますか？

Evo-devoは、複数の研究プログラムの開発を特徴としています。Muller（2007）はそれらの4つについて言及していますが、それらは互いに重複していると警告しています。

形態学および比較発生学

このタイプの研究は、原始個体発生と派生個体を区別する形態形成の違いを明確にすることを目的としています。情報は化石の記録にあるもので補足することができます。

この考え方に従って、異時性の存在など、形態進化のさまざまなパターンを大規模に特徴付けることができます。

これらは、特性の形成速度の出現時のいずれかで、発生時に生じる変動です。

遺伝的発達の生物学

このアプローチは、開発の遺伝的機構の進化に焦点を当てています。使用される技術の中には、調節に関与する遺伝子の発現のクローニングと可視化があります。

たとえば、Hox遺伝子と、突然変異、複製、分岐などのプロセスによるそれらの進化の研究。

実験的エピジェネティクス

このプログラムは相互作用を研究し、分子、細胞、組織のダイナミクスが進化の変化に影響を与えます。生物のゲノムに含まれていない発生特性を研究します。

このアプローチにより、同じ表現型が存在しているにもかかわらず、環境条件に応じて異なって表現できることを確認できます。

コンピュータプログラム

このプログラムは、データ分析のための数学モデルを含む、開発の進化の定量化、モデリング、シミュレーションに焦点を当てています。

エコ・エボ・デボ

evo-devoの出現により、進化論における生物学のさまざまな分野の統合を継続しようとする他の分野が形成され、eco-evo-devoが誕生しました。

この新しいブランチは、発達共生、発達可塑性、遺伝的適応、ニッチ構築の概念の統合を求めています。

一般論として、発生的共生は、生物は環境との相互作用のおかげで部分的に構築され、微生物との永続的な共生関係であると述べています。たとえば、さまざまな昆虫では、共生細菌の存在によって生殖隔離が行われます。

共生が、真核細胞の起源から多細胞性そのものの起源まで、生物の進化に印象的な影響を与えたことは間違いありません。

同様に、発生における可塑性は、環境に応じて、生物が異なる表現型を生成する能力にあります。この概念の下では、環境は選択的なエージェントだけではなく、表現型を形成することもありません。

参考文献

1. キャロル、SB（2008）。Evo-devoと拡大する進化的統合：形態進化の遺伝理論。セル、134（1）、25-36。
2. Gilbert、SF、Bosch、TC、およびLedón-Rettig、C（2015）。Eco-Evo-Devo：進化的エージェントとしての発達共生と発達可塑性。Nature Reviews Genetics、16（10）、611。
3. ミュラー、GB（2007）。Evo – devo：進化的統合を拡張します。Natureは遺伝学、8（12）、943をレビューしています。
4. Raff、RA（2000）。Evo-devo：新しい分野の進化。Nature Reviews Genetics、1（1）、74。
5. Sultan、SE（2017）。エコ・エボ・デボ。進化発生生物学（pp。1-13）。スプリンガー国際出版。