Le bricolage de l'évolution : quand la nature réutilise plutôt qu'elle n'invente

Une étude complémentaire de séquençage unicellulaire a suggéré une fonction conservée de la signalisation Hedgehog dans le développement de l'œil d'araignée, montrant qu'une voie de développement profondément conservée est impliquée . Plus largement, le développement du système visuel animal semble reposer sur des gènes et des voies de détermination rétinienne conservés, notamment les orthologues de Pax6, des gènes Wnt, hh, dpp et atonal dans les modèles comparatifs de développement oculaire .

Principe illustré : Les yeux d'araignée n'ont pas évolué comme de nouvelles inventions. Leur diversité est mieux comprise comme une modification de programmes développementaux partagés, avec des voies de développement oculaire conservées et une évolution modulaire des paires d'yeux permettant l'adaptation à différentes pressions écologiques .

Implications comportementales : L'étude sur la taille des yeux d'araignée lie l'évolution de la taille des yeux à l'écologie, suggérant que les différences entre paires d'yeux sont liées à la manière dont différentes araignées dépendent de la vision dans leurs niches respectives .

Applications médicales potentielles : Les études citées sur les araignées n'établissent pas d'applications médicales directes. Leur pertinence la plus claire est la biologie développementale comparative, en particulier la manière dont des voies conservées comme la signalisation Hedgehog participent au développement de l'œil chez divers animaux .

Le cerveau du poisson cavernicole aveugle : recâblage d'un circuit dopaminergique pour un comportement inversé

Le poisson cavernicole mexicain aveugle (Astyanax mexicanus) présente une réponse sensorimotrice évoquée par la lumière qui diffère de celle de ses parents de surface voyants . En utilisant l'imagerie fonctionnelle du cerveau entier alignée sur un atlas cérébral établi d'Astyanax, les chercheurs ont identifié un circuit dopaminergique central sous-tendant l'adaptation de cette réponse évoquée par la lumière . Bien que la vie cavernicole ait supprimé les yeux fonctionnels chez le poisson cavernicole, la nouvelle réponse semble impliquer une modification du circuit neuronal existant plutôt que l'invention d'un système cérébral entièrement nouveau .

Un travail antérieur sur l'atlas du cerveau adulte a révélé une expansion des régions thalamiques et autres chez le poisson cavernicole, ainsi qu'une réduction des régions associées au traitement visuel . Ce travail a également montré que certains noyaux hypothalamiques sont élargis chez le poisson cavernicole tandis que d'autres restent inchangés, indiquant un changement neuroanatomique région-spécifique plutôt qu'une expansion ou une réduction uniforme du cerveau .

Principe illustré : Le poisson cavernicole n'a pas développé un tout nouveau circuit cérébral de "détection de la lumière". Il a réaffecté une voie dopaminergique existante associée au comportement sensorimoteur évoqué par la lumière, en la réglant pour produire une sortie comportementale différente .

Implications comportementales : Le changement comportemental montre que l'évolution peut modifier la sortie d'un circuit de réponse sensorielle même après la perte de la vision formant une image .

Applications médicales potentielles : Les études citées sur le poisson cavernicole n'établissent pas d'applications cliniques directes. Leur pertinence plus large la plus forte est en tant que modèle vertébré pour étudier comment les circuits cérébraux et la neuroanatomie peuvent évoluer, être cartographiés et être reconfigurés fonctionnellement à l'échelle du cerveau entier .

Résumé

L'étude sur les araignées montre l'évolution réaffectant des voies développementales conservées et une architecture oculaire modulaire pour s'adapter à diverses pressions écologiques. L'étude sur le poisson cavernicole montre l'évolution réaffectant un circuit dopaminergique existant pour modifier une réponse comportementale évoquée par la lumière. Les deux sont de forts exemples de l'évolution en tant que bricoleur, et non en tant qu'inventeur .