Evoluutio nikkaroi vanhoista osista uusia

Yksittäissolujen sekvensointiin perustuva liitännäistutkimus viittasi Hedgehog-signalointireitin säilyneeseen toimintaan hämähäkkien silmänkehityksessä, osoittaen, että syvästi säilynyt kehityspolku osallistuu silmien rakentamiseen . Laajemmin eläinten näköjärjestelmän kehitys näyttää perustuvan säilyneisiin verkkokalvon määräytymisgeeneihin ja reitteihin, mukaan lukien Pax6:n, Wnt-geenien, hh:n, dpp:n ja atonal:in vastineet vertailevissa silmänkehitysmalleissa .

Periaate: Hämähäkkien silmät eivät kehittyneet täysin uusina keksintöinä. Niiden monimuotoisuus ymmärretään paremmin yhteisten kehitysohjelmien muokkauksena, jossa säilyneet silmänkehitysreitit ja modulaarinen silmäparien evoluutio mahdollistavat eri näköjärjestelmien sopeutumisen erilaisiin ekologisiin paineisiin .

Käyttäytymisvaikutukset: Hämähäkkien silmäkokoa käsittelevä tutkimus yhdistää silmäkoon evoluution ekologiaan, viitaten siihen, että silmäparien väliset erot liittyvät siihen, kuinka eri hämähäkit luottavat näkökykyyn omissa elinympäristöissään .

Mahdolliset lääketieteelliset sovellukset: Mainitut hämähäkkitutkimukset eivät osoita suoria lääketieteellisiä sovelluksia. Niiden selvin relevanssi on vertailevassa kehitysbiologiassa, erityisesti siinä, kuinka säilyneet reitit kuten Hedgehog-signalointi osallistuvat silmänkehitykseen eri eläimillä .

Sokeiden luolakalojen aivot: Dopamiinipiirin uudelleenohjelmointi käänteiseen käyttäytymiseen

Sokeat meksikolaiset luolakalat (Astyanax mexicanus) ovat kehittäneet valon aiheuttaman sensorimotorisen vasteen, joka eroaa näkevien pintasukulaistensa vastaavasta . Käyttämällä koko aivojen toiminnallista kuvantamista ja Astyanax-aivoatlasta, tutkijat tunnistivat keskushermoston dopamiinipiirin, joka on tämän valovasteen sopeutumisen taustalla . Vaikka luolaelämä on poistanut toiminnalliset silmät luolakaloilta, uusi vaste näyttää syntyneen olemassa olevan hermostopiirin muokkauksen tuloksena, ei kokonaan uuden aivojärjestelmän keksimisenä .

Aikaisemmassa aikuisten aivojen atlas-työssä havaittiin talamuksen ja muiden aivoalueiden laajentumista luolakaloilla sekä näköprosessointiin liittyvien alueiden pienenemistä . Samassa atlastyössä todettiin, että jotkut hypotalamuksen tumakkeet ovat suurentuneet luolakaloilla, kun taas toiset hypotalamuksen alueet ovat pysyneet muuttumattomina, mikä viittaa aluekohtaiseen neuroanatomiseen muutokseen eikä yhdenmukaiseen aivojen laajentumiseen tai pienenemiseen .

Periaate: Luolakalat eivät kehittäneet täysin uutta "valoa aistivaa" aivopiiriä. Ne kohdensivat uudelleen olemassa olevan dopamiinivälitteisen reitin, joka liittyy valon aiheuttamaan sensorimotoriseen käyttäytymiseen, virittäen sen tuottamaan erilaisen käyttäytymisvasteen .

Käyttäytymisvaikutukset: Käyttäytymismuutos osoittaa, että evoluutio voi muuttaa aistivastepiirin tuotosta, vaikka kuvanmuodostusnäkö on kadonnut .

Mahdolliset lääketieteelliset sovellukset: Mainitut luolakalatutkimukset eivät osoita suoria kliinisiä sovelluksia. Niiden vahvin laajempi relevanssi on selkärankaisten malliorganismina tutkittaessa, miten aivopiirit ja neuroanatomia voivat evoluution myötä muuttua, kuvantaa ja toiminnallisesti uudelleenkonfiguroitua koko aivojen laajuudessa .

Yhteenveto

Hämähäkkitutkimus osoittaa evoluution kohdentavan uudelleen säilyneitä kehitysreittejä ja modulaarista silmäarkkitehtuuria vastaamaan erilaisiin ekologisiin paineisiin. Luolakalatutkimus osoittaa evoluution kohdentavan uudelleen olemassa olevan dopamiinipiirin muuttaakseen valon aiheuttamaa käyttäytymisvastetta. Molemmat ovat vahvoja esimerkkejä evoluutiosta nikkarina, ei keksijänä .