Biología evolutiva del desarrollo

Dibujos de embriones de Ernst Haeckel

La biología evolutiva del desarrollo (o informalmente evo-devo, del inglés evolutionary developmental biology) es un campo de la biología que compara el proceso de desarrollo de diferentes organismos con el fin de determinar sus relaciones filogenéticas.[1] De igual forma, evo-devo, busca identificar los mecanismos del desarrollo que dan origen a cambios evolutivos en los Fenotipos de los individuos (Hall, 2003). El interés principal de esta nueva aproximación evolutiva es entender cómo la forma orgánica (estructuras novedosas y nuevos patrones morfológicos) evoluciona. De este modo, la evolución se define como el cambio en los procesos de desarrollo.

El enfoque adoptado por la evo-devo es multidisciplinar, confluyendo disciplinas como la biología del desarrollo (incluyendo la genética del desarrollo), la genética evolutiva, la sistemática, la morfología, la anatomía comparada, la paleontología y la ecología.[2]

Introducción

La historia de la Biología evolutiva del Desarrollo se remonta a la tradición analógica que, ya en Grecia, estableció un paralelismo entre el desarrollo ontogenético y la organización de los seres vivos. La vinculación entre evolución y desarrollo se origina a partir de la Embriología comparada del siglo XIX, con los trabajos de Étienne Geoffroy St.-Hilaire, Johann Friedrich Meckel (Panchen, 2001) y especialmente con los de Karl Ernst von Baer y Ernst Haeckel, cuyas leyes fueron una generalización del modo en que evoluciona el desarrollo, independientemente del taxón en cuestión (Arthur, 2002). Posterior a este periodo, el estudio e interés por los procesos del desarrollo y su importancia en la evolución permaneció quiescente cerca de un siglo, debido al surgimiento del Neodarwinismo, cuyo principal interés fue la genética de poblaciones.

La situación comenzó a cambiar temprano en la década de los ochenta con el descubrimiento de los genes Homeóticos o Genes Hox, los cuales estaban involucrados en el control de la expresión de otros grupos de genes durante el proceso de desarrollo embrionario y en la organización de los diferentes segmentos del cuerpo (control de la diferenciación del eje antero-posterior). Todos estos genes se caracterizan por tener una región conservada de 180pb, llamada Homeobox. Así mismo, los genes Hox están dispuestos en fila, alineados en el mismo orden en que están dispuestas las partes del cuerpo en las que actúan, a esto se denominó colinearidad, pero lo más sorprendente, fue encontrar que los mismos genes homeóticos están presentes en casi todos los animales, desde la mosca hasta el humano (Aranda, 1997; Sampedro, 2002). Uno de los principales enfoques durante los últimos 25 años, ha sido el estudio comparativo de los patrones espaciotemporales de expresión de genes del desarrollo, sin embargo, evo-devo comprende mucho más que cambios en los patrones de expresión génica, y durante los últimos años, nuevos conceptos generales han surgido, lo cual ha obligado a que la biología evolutiva del desarrollo incorpore en su cuerpo teórico muchos más elementos (Arthur, 2002). Este amplio rango de campos, ha hecho de la evo-devo una rama de la biología bastante integradora, llegando al punto que muchos autores la consideran como la nueva síntesis evolutiva.


Inicialmente Brian Hall (2000) (citado en: Hall, 2003), identificó cinco temas clave que trabaja el campo emergente de la evo-devo:[3]

  • 1.Origen y Evolución del Desarrollo embrionario.
  • 2.Cómo modificaciones del Desarrollo y procesos del desarrollo conducen al origen de nuevos rasgos fenotípicos.
  • 3.La plasticidad adaptativa del desarrollo en la evolución de historias de vida
  • 4.Cómo la ecología (las interacciones ecológicas) actúan sobre el desarrollo para modular el cambio evolutivo.
  • 5.Las bases embrionarias de la homología y la Homoplasia.

Sin embargo, Wallace Arthur (2002) ha ampliado este rango de temas, generalizándolos muchísimo más y adicionando conceptos específicos a cada uno de ellos.

Temas Generales Conceptos Específicos
La Naturaleza de la Variación Ontogénica Reprogramación del Desarrollo, Constreñimientos del desarrollo, Sesgo del Desarrollo, Direccionamiento del desarrollo (Developmental drive), Norma de Reacción
Re-uso de genes del desarrollo en la Evolución Co-opción (Co-option), Exaptación, Cassettes de genes del desarrollo, Paramorfismo
Aspectos de Evolución conservativa Planes corporales, Configuraciones estables evolutivas, Etapa filotípica, Zootipo, Homología
Factores que promueven el cambio evolutivo Modularidad, Disociabilidad (Dissociability), Evolucionabilidad (Evolvability), Duplicación y divergencia ( de partes corporales y genes)
Evo-Devo y Selección Natural Atrincheramiento generativo (Generative entrenchment), Procesos de co-adaptación del desarrollo, Desenmascarar variación criptica, Asimilación Genética
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