Evolution - come farfalle evolversi per avere gli occhi dietro le quinte? - Biologia Cambiando la cella




C'era un po 'di studio "per lo sviluppo di ocelli. Come evoluto non è chiaro, ma diversi esperimenti hanno chiarito i meccanismi molecolari della loro formazione.

La pagina di Wikipedia su ocelli dà una buona introduzione di base e alcuni riferimenti interessanti.



Quindi, in primo luogo, come si forma un eyespot?

Durante lo sviluppo delle ali, ocelli sorgono in punti specifici detti fuochi (messa a fuoco singolare).

Se le cellule da un focus sullo sviluppo dell'ala è preso e trapiantati in un'altra regione della vela, un eyespot sviluppare presso il sito del trapianto.

Da: Formazione ali modello falena: determinare un punto d'occhio - Nijhout, Dev Biol, . 1980

La foto a sinistra è normale da un'ala di farfalla Buckeye adulti, Precis coenia. Nel centro e le immagini giuste, alcune cellule di grandi eyespots in una nuova posizione trapiantati durante lo sviluppo. Come si vede, un terzo eyespot sviluppa. Si noti che l'immagine centrale è un autografo, cioè, le cellule sono state trapiantate nella stessa ala. Questo provoca un restringimento eyespot normale. Nella foto a destra, tuttavia, le cellule sono state trapiantate in un altro individuo, e questo non implica la rimozione di un punto di osservazione.

Gli autori concludono che:

Y 'evidente da questi esperimenti che lo sviluppo di grandi eyespot sull'ala anteriore Precis coenia dipende dalla presenza di un piccolo gruppo di cellule trovate in o vicino al suo centro. Questa cellula corrisponde ad un "focus": una piccola regione, che si verificano in ogni ala di cellule, che è postulata che è responsabile per l'induzione della maggior parte degli elementi del modello di colore dei lepidotteri (Nijhout, 1978). esperimenti cauterizzazione impostare un limite superiore per la dimensione di questo fuoco in prossimità di 300 cellule epidermiche, anche se è probabile che la dimensione effettiva dell'incendio è molto più basso.

Essi ipotizzano anche che un morphogen specifico può essere coinvolto:

Eyespot risposta cauterizzazione modello di trapianto o approccio approccio è più facilmente comprensibili se si assume che il focus è la fonte di un morphogen che è in qualche modo in grado di indurre la sintesi di pigmenti specifici.

L'idea che un morphogen partecipato è stata confermata negli anni successivi.

Dal momento che lo sviluppo, la plasticità e l'evoluzione dei modelli di farfalla Eyespot - Brakefield et al, Natura, . 1996

Si propone che l'attenzione sia una fonte di segnalazione un morphogen, i cui livelli determinare il colore delle celle circostanti. Recenti indagini hanno indicato che i geni regolatori, come gene homeobox Distalless, in particolare espressed su eyespot fuoco.

Durante l'ala sviluppo dell'espressione Distalless proteine ​​(dll) (in verde nella figura) corrisponde alla posizione di eyespots futuro.

Diverse mutazioni esistenti che causano i cambiamenti nei modelli di ocelli. Alcuni che hanno nomi che evocano i Ciclopi, irregolare e l'obesità sono stati analizzati nella carta.

Ora, senza andare entrambi gli insetti genetiche (che è lontano dal mio dominio di interesse), si può chiaramente vedere che, anche se il numero, la posizione e le dimensioni dei focolai sono influenzati da mutazioni, la loro posizione è sempre in aumento espressione DLL durante lo sviluppo.


Colonna sinistra: modelli ventrali posteriori ali wild-type (sopra), Cyclops (al centro) e mutanti obesi. colonna di destra: Modello delle ali anteriori in una wild-type (in alto) e Ciclope mutanti (in basso).

Dal momento che la conclusione della carta (il mio grassetto):

esperimenti di selezione in B. anynana rapidamente le differenze drammatiche in termini di prodotti che sono stati la causa della dimensione eyespot piccoli geni effetti fenotipici. mutantiqui descritte indicano che esistono geni anche con grande effetto fenotipico sullo sviluppo eyespot (comprese le dimensioni), che non hanno alcun effetto rilevante sul l'altra ala del corpo o modelli. E 'probabile che l'evoluzione dei modelli Eyespot in natura consiste dei due geni con grandi effetti e piccoli eyespots sullo sviluppo. [...]
Queste osservazioni suggeriscono che la regolamentazione di sviluppare punto dell'occhio è tale che io modelli Eyespot possono evolvere rapidamente e indipendentemente da altri elementi del modello strutture ala e corpo .

Infine, un'altra lettura interessante:

Ali, corna e Eyespots farfalla: come tratti complesso evolversi? - Monteiro e podlaha -. PLoS Biol, 2009

dove gli autori propongono che:

tratti complessi richiedono l'espressione di diversi percorsi di segnalazione e fattori di trascrizione per guidare il loro sviluppo coordinato. Creazione di un programma di de novo sviluppo comporterebbe collegamento molti geni, uno per uno, richiedendo ogni deriva mutazione in impostazione o conferire un certo vantaggio selettivo in qualsiasi stadio intermedio per diffondere nella popolazione. Mentre questo lungo processo non è completamente improbabile, potrebbero essere evitati con meno passaggi assumendo una maggiore erogatore di una rete esistente di geni, cioè, per cooptazione della rete gene. Essi cooptati le successive variazioni della rete potrebbe migliorare ulteriormente il suo ruolo nel nuovo contesto di sviluppo.



Lascia un commento