진화 발달 생물학 또는 evo-devo는 진화의 역사에서 생명체의 개별 발달 조절이 어떻게 발전해 왔는지를 연구하는 생무락 연구의 한 분야입니다. 진화 발달 생물학은 이미 19세기에 이론을 정립하는 데 중요한 역할을 했지만 1980년대 이후 제어 유전자의 발견과 그 산물의 메커니즘을 통해 배아 발달에 대한 연구가 증가하면서 이론을 더욱 발전시킬 수 이는 중요한 실험적 근거가 등장했습니다. 그 이후로 발달 생물학 및 분자 생물학 연구 방법을 사용하여 조직과 기관의 형성을 담당하는 요인과 제어 메커니즘을 파악하려고 노력해 왔습니다. 사실 아와 관련된 문제는 유기체의 계통 발생 과정의 결과로 이러한 제어가 어떻게 재구성될 수 있는지에 대한 문제입니다. 따라서 이론적 수준과 실험적 수준에서 발달 생물학과 진화 생물학의 통합은 필연적으로 이루어집니다.
역사와 발전
19세기 이전 찰스 다윈의 연구 시절에 발달 과정을 더 자세히 연구할 수 없었고 유전이나 유전자 및 DNA의 정확한 메커니즘도 알려지지 않았습니다. 19세기부터 다윈 외에도 진화론적 관점을 다룬 여러 발생학자들이 있습니다. 칼 에른스트 폰 베어는 척추동물에 대해 서로 다른 종의 배아는 발달 초기에 접할수록 구별하기가 더 어렵다는 사실을 확립했습니다. 프리츠 뮐러는 그의 저서 다윈을 위하여에서 자연선택과 발생학을 결합하여 갑각류의 발달 단계를 통해 다윈의 이론 없이는 계통 발생을 설명할 수 없음을 증명했습니다. 에른스트 해켈은 오늘날 더 이상 사용되지 않는 기본 생물 유전학 규칙은 그에게로 거슬러 올라갑니다. 당시 널리 퍼진 연구들을 명확하게 하기 위해 유기체의 온톨로지와 계통 발생 사이에 관찰된 유사점은 종의 계통 발생에서 이미 성인단계에 형성된 특성의 배아 반복에 기반한다고 말합니다. 빌헬름 루는 해켈의 제자이자 발달 역학의 창시자였습니다. 그는 이미 기성 청사진은 유전되지 않으며 개별 세포에는 사건이 서로 조절할 수 있는 일정한 여백이 남아있다고 생각했습니다. 이러한 생각에서 후성유전학적 아이디어는 이전에 카스파르프리드리히 볼프가 가정했던 것처럼 더욱 강화되었습니다.
19세기 말과 20세기 초에 다윈의 발견은 비교 발생학이라는 새로운 학문에 통합되었습니다. 내배엽, 중배엽, 외배엽과 같은 발견은 신체 계획의 상동성을 해독하는 데 필수적이었습니다. 그러나 초장기 엄청난 발견 이후 당시의 방법으로는 결정할 수 없었던 수많은 세부 사항의 중요성에 대해 저명한 연구자들 사이에 이견이 발생하면서 추진력이 약화되었습니다. 그 후 주요 연구 관심사는 발달 역학 및 유전학과 같은 새로운 분야로 바뀌었습니다. 1930년대와 1940년대에 종합 진화론이 등장했을 때에도 진화를 주제로 삼으려는 일부 과학자들이 있었습니다. 그러나 인구 유전학의 지배적인 기반과 다른 학문의 도움으로 합성 진화론은 통계적, 기술적 사고를 강하게 지향했기 때문에 개체 발달의 원리가 정설로 자리 잡을 수 있었습니다. 합성 진화론의 초기 지지자 중 한 명이자 발생학자이기도 한 토머스 헌트 모건은 1932년 유전학이 진화 연구에 대한 과학적으로 유효한 유일한 접근법이라고 주장했습니다. 환경적 영향이 발달하는 유기체에 미치는 직접적인 영향을 다루는 아이디어는 외부에서 DNA에 작용하여 유전적인 방식으로 DNA를 변화시키는 정보의 흐름이 불가능하다는 신다윈주의 교리와 모순되기 때문에 더 이상 추구하지 않았습니다. 이러한 배경에서 1942년 발달 변화의 환경적 유도와 발달 과정의 채널링은 이론적으로 설명하여 진화 발달 생물학의 중요한 선구자로 여겨지는 콘래드 할 와딩턴과 같은 연구자가 합성 진화론에 의해 무시된 것은 이해할 수 있습니다. 와딩턴의 논문은 지난 20년 동안에만 부흥기를 경험했습니다.
다윈으로 거슬러 올라가는 오늘날 진화론의 표준 모델은 합성 진화론은 무작위적이고 체계적인 변이, 자연선택, 그 결과로 나타나는 개체군의 적응이 유기체 다양성의 출현을 설명하기에 충분하다고 봅니다. 1930년대부터 1950년대에 주로 활동한 이 이론의 대표자들은 새로 발견된 유전학으로 인해 다윈에 비해 몇 가지 제한적인 한계를 드러냈습니다. 종합 이론의 기본 가정인 점진주의는 진화의 발전이 항상 연속적이고 작은 변화에서 시작하여 더 큰 변화로 이어진다는 가정입니다. 와이즈만 장벽에 따르면 유기체의 개별 경험을 통해 게놈이나 생식 세포에 유전적 영향이 미칠 가능성은 없습니다.
변형 이론
성장 발달 과정의 유전적 기초를 해독한 결과, 필수적인 과정은 발달 모듈로 구성된다는 사실이 밝혀졌습니다. 수십에서 수백 개의 유전적으로 코딩된 구조와 구조 단위는 공통 조절 단위를 통해 동시에 제어됩니다. 핵심 부위의 마스터 제어 유전자는 전체 기관의 발달을 유도할 수 있습니다. 예를 들어 pax6 유전자는 어디에서나 기능적인 눈의 발달을 유도할 수 있습니다. 단백질 코딩 서열에서 떨어져 있는 게놈의 세포 신호 경로와 시스 조절 섹션과 같은 트리거 조절 단위는 발달을 세부적으로 제어하지는 않지만 조정된 발달 경로를 켜거나 끌 수 있는 스위치를 형성합니다. 따라서 제어 경로의 유전적 기반은 그 경로에 의해 제어되는 구조 자체의 유전적 기반과 다릅니다. 즉 제어 경로는 다양하고 독립적으로 선택될 수 있습니다. 션 캐럴은 이를 유전적 도구 상자라는 이미지로 표현했습니다. 다른 과정은 마지막 세부 사항까지 유전적으로 결정되지 않습니다. 예를 들어 중추신경계의 성숙은 신경 세포 사이에 생성되는 수많은 시냅스 연결 중 필요한 것은 강화되고 사용하지 않는 것은 소멸되는 등 환경적 영향에 의해서만 세부적인 구조가 형성되는 것으로 발달 프로그램은 아직 형태가 거의 없는 기본 구조만 제공할 뿐입니다. 이는 세부적인 구조가 유전적으로 미리 결정될 필요가 없다는 것을 의미합니다.
세포 구성의 기본 구조와 신체 계획 및 기관의 기초가 되는 많은 구조는 보존된 핵심 프로세스로 간주됩니다. 이러한 프로세스는 이후 개발 모듈에 의한 미세 제어를 위한 원재료 역할을 합니다. 개별 프로세스는 변경되지 않습니다. 따라서 세포의 행동은 진화적으로 재조합되거나 새로운 범위로 사용될 수 있습니다. 키르쉬너와 게르하르트에 따르면 이러한 보존된 핵심 프로세스의 중요한 예는 모든 생명체의 균일한 유전 암호, 세포 간 통신을 위한 선택적 투과성 세포만, Hox 유전자의 동일한 기능입니다. 진화 발달 생물학의 관점에서 볼 때 안정적인 핵심 과정은 표현형 변이를 촉진하는 형태의 발현 또는 특성을 혀용 합니다. 이러한 과정은 탐색적 과정, 약한 조절 결합, 배아의 구획 형성이라고 합니다.