Evrim Bir Mucit Değil, Bir Tamirci: Doğa, Eski Parçalarla Yeni Çözümler Üretiyor

Her iki çalışma da evrimin nadiren sıfırdan yeni karmaşık sistemler inşa ettiğini göstermektedir. Bunun yerine, evrim çoğunlukla mevcut genetik araç kutuları, gelişimsel modülerlik ve sinir devreleri üzerinde oynama yapar (tinker) ve eski parçaları yeni ekolojik talepler için yeniden kullanır .

Örümcek Gözlerinin Evrimi: Ortak Bir Genetik Araç Kutusundan Modüler Uyarlamalar

39 örümcek türü ve 8 familyaya ait 1.098 birey üzerinde yapılan geniş kapsamlı bir çalışma, farklı göz çiftleri ve soylar arasında değişken göz büyüklüğü dinamikleri olduğunu ortaya koymuştur. Bu durum, seçilim baskılarının ve kısıtlamaların örümcek gözlerinin evrimini şekillendirdiğini göstermektedir . Bu model, gelişimsel modülerlik fikrini desteklemektedir: farklı örümcek göz çiftleri, tek bir kilitli sistem olarak değişmek yerine, birbirinden bağımsız olarak boyut olarak değişebilir .

Tamamlayıcı bir tek hücreli dizileme çalışması, Hedgehog sinyallemesinin örümcek gözü gelişiminde korunmuş bir işleve sahip olduğunu öne sürmüş ve derinlemesine korunmuş bir gelişim yolunun örümcek gözlerinin yapımında rol oynadığını göstermiştir . Daha geniş anlamda, hayvan görsel sistemlerinin gelişimi, Pax6, Wnt genleri, hh, dpp ve atonal'in ortologları (eşlek genleri) dahil olmak üzere korunmuş retina belirleme genlerine ve yollarına dayanıyor gibi görünmektedir .

Örneklenen İlke: Örümcek gözleri tamamen yeni icatlar olarak evrimleşmemiştir. Çeşitlilikleri, paylaşılan gelişim programlarının modifikasyonu olarak daha iyi anlaşılır. Korunmuş göz gelişim yolları ve modüler göz çifti evrimi, farklı görsel sistemlerin farklı ekolojik baskılara uyum sağlamasına olanak tanır .

Davranışsal Çıkarımlar: Örümcek göz büyüklüğü çalışması, göz büyüklüğü evrimini ekolojiyle ilişkilendirerek, göz çiftleri arasındaki farklılıkların farklı örümceklerin kendi yaşam alanlarında görme duyusuna ne kadar güvendiğiyle bağlantılı olduğunu göstermektedir .

Potansiyel Tıbbi Uygulamalar: Atıfta bulunulan örümcek çalışmaları doğrudan tıbbi uygulamalar ortaya koymamaktadır. En belirgin katkıları, özellikle Hedgehog sinyallemesi gibi korunmuş yolların çeşitli hayvanlarda göz gelişimine nasıl katıldığını anlamak açısından karşılaştırmalı gelişim biyolojisi alanınadır .

Kör Mağara Balıklarının Beyinleri: Tersine Dönen Bir Davranış İçin Dopamin Devresini Yeniden Kablolamak

Kör Meksika mağara balıkları (Astyanax mexicanus), gören yüzey akrabalarından farklı, evrimleşmiş bir ışık kaynaklı duyu-motor tepkisi gösterir . Araştırmacılar, yerleşik bir Astyanax beyin atlasına hizalanmış tüm beyin fonksiyonel görüntülemesini kullanarak, bu ışık kaynaklı tepkinin adaptasyonunun altında yatan merkezi bir dopamin devresi tespit etmişlerdir . Mağara yaşamı mağara balıklarında işlevsel gözleri ortadan kaldırmış olsa da, yeni tepkinin tamamen yeni bir beyin sistemi icat etmekten ziyade, mevcut sinir devrelerinin modifikasyonunu içerdiği görülmektedir .

Daha önceki bir yetişkin beyin atlası çalışması, mağara balıklarında talamus ve diğer beyin bölgelerinin genişlediğini, görsel işlemeyle ilişkili bölgelerin ise küçüldüğünü bulmuştur . Bu atlas çalışması ayrıca, mağara balıklarında bazı hipotalamik çekirdeklerin büyüdüğünü, diğer hipotalamik bölgelerin ise değişmeden kaldığını ortaya koyarak, tek tip bir beyin genişlemesi veya küçülmesi yerine bölgeye özgü nöroanatomik değişime işaret etmektedir .

Örneklenen İlke: Mağara balıkları tamamen yeni bir "ışık algılayan" beyin devresi geliştirmemiştir. Işık kaynaklı duyu-motor davranışıyla ilişkili mevcut bir dopamin aracılı yolu yeniden amaçlandırmışlar ve farklı bir davranışsal çıktı üretmek için onu yeniden ayarlamışlardır .

Davranışsal Çıkarımlar: Davranış değişikliği, evrimin, görüntü oluşturan görme yetisi kaybolduktan sonra bile bir duyu-tepki devresinin çıktısını değiştirebileceğini göstermektedir .

Potansiyel Tıbbi Uygulamalar: Atıfta bulunulan mağara balığı çalışmaları doğrudan klinik uygulamalar ortaya koymamaktadır. En güçlü genel katkıları, beyin devrelerinin ve nöroanatomisinin tüm beyin ölçeğinde nasıl evrimleşebileceğini, haritalanabileceğini ve işlevsel olarak yeniden yapılandırılabileceğini incelemek için bir omurgalı modeli olmalarıdır .

Özet

Örümcek çalışması, evrimin korunmuş gelişim yollarını ve modüler göz mimarisini farklı ekolojik baskılara uyacak şekilde nasıl yeniden kullandığını göstermektedir. Mağara balığı çalışması ise evrimin, bir ışık kaynaklı davranışsal tepkiyi değiştirmek için mevcut bir dopamin devresini nasıl yeniden kullandığını göstermektedir. Her ikisi de evrimin bir mucit değil, bir tamirci olduğunun güçlü örnekleridir .