EVO-DEVO & Epigentica

Gilberto Cavalheiro Vieira

cavalheiro.rs@gmail.com

EVO-DEVO rea da Biologia que se preocupa

em compreender como o desenvolvimento embrionrio em uma nica gerao est relacionada com as mudanas evolutivas que ocorrem entre geraes.

Darwin ressaltou a importncia do desenvolvimento (embriologia) para o entendimento da evoluo

Em1900, redescobertas dos estudos de Mendel, relao entre desenvolvimento e evoluo descrita como no importante ou o entendimento do processo tido como uma verdadeira caixa-preta.

Peter Calow utiliza pela primeira vez o termo evolutionary

developmental bilogy, 1983

EVO-DEVO

Fritz Mller (1864) estudando crustceos:

ontogenia pode ser utilizada para entender os

padres da histria evolutiva (filogenia) e os

mecanismos evolutivos podem ser procurados

na ontogenia

Ernst Haeckel tomou o caminho exatamente

oposto: filogenia explicaria a ontogenia.

EVO-DEVO

Retomada ligao embriologia-evoluo: Stephen

J. Gould, Ontogeny and Phylogeny (1977)

Detalha a histria de como ontogenia e filogenia

(desenvolvimento e evoluo) foram abordados

no passado 450 aC.

EVO-DEVO

Advento de novas

tecnologias, avano na

rea da biologia

molecular, fisiologia,

ecologia e

estabelecimento da

epigentica nas ltimas

duas dcadas

Entendimento da

ligao entre genes

(gentipo) e estruturas

(fentipo)

EVO-DEVO

EVO-DEVO

Genes NO fazem estruturas

Processos de desenvolvimento fazem estruturas atravs

de foras fsicas como estmulos mecnicos, temperatura

do ambiente, interao com produtos qumicos

produzidos por outras espcies

Duas questes intimamente relacionadas:

Citodiferenciao (nvel celular)

Morfognese (organizao 3D dos diferentes tipos celulares) -

nvel supracelular, interaes clula-clula e clula-ambiente

EVO-DEVO

Heterocronia

Genes homeobox, hometicos

ou Hox (180 pb) -

determinao dos planos

(anterior-posterior, dorsal-

ventral) de animais, plantas e

fungos.

Genes mestres - paired-box , ex.

Pax-6

EVO-DEVO Heterocronia, genes hometicos ajudaram enormemente no entendimento

das relaes evolutivas entre os organismos (filogenia);

Questes que EVO-DEVO aborda Origem e evoluo do desenvolvimento embrionrio

A funo das modificaes dos processos de desenvolvimento na produo de novas caractersticas

Como a plasticidade adaptativa do desenvolvimento facilita a origem e manuteno de ciclos de vida complexos

Como o desenvolvimento interage com o ambiente, facilitando mudanas evolutivas

Modificao do timing e o contexto dos processos de desenvolvimento

Interaes entre ambiente e desenvolvimento

Manuteno de variantes fenotpicas

Integrao entre gentica e epigentica

EVO-DEVO

Gene regulao, redes, interaes, tamanho do genoma, processos

epigenticos (metilao, imprinting genmico, inativao

cromossmica

Clula diviso, migrao, condensao, diferenciao, interao,

padronizao, morfognese

Tecido/rgo diferenciao, especializao, interaes mesenquimais e epiteliais,

crescimento

Organismo ontogenia, plasticidade fenotpica, polimorfismo, morfologia

funcional

Ambiente resposta fenotpica aos agentes qumicos lanados por predadores,

presas, alimentos; temperatura; populao

Amostra dos mecanismos EVO-DEVO operando em diversos nveis

EVO-DEVO

Novas formas podem surgir atravs de

novas formas de utilizao de genes j

existentes, em particular genes

conhecidos como genes caixa-de-

ferramentas, que supervisionam o

desenvolvimento

Nveis de BMP4 e Calmodulina expressos diferencialmente em tempo e

quantidade.

Epigentica

Alterao da expresso gnica sem haver alteraes na

sequncia das bases do genoma.

Regulaes epigenticas:

Metilao de DNA;

Modificaes de histonas e remodelao de nucleossomo;

RNAs no-codificantes.

Processos crticos no desenvolvimento normal e na

especializao de funes das diferentes clulas, dos

diferentes tecidos de um organismo.

Epigentica

Termo cunhado por Conrad H. Waddington, em 1942, de origem da palavra grega epigenesis

Parceria com Ernst Hadorn, estudos focados na rea que combinava a gentica e o desenvolvimento biolgico

Entender processos genticos envolvidos no desenvolvimento dos organismos.

Epigentica

Epigentica

Epigentica

Adalind - M

nutrio no 1

trimestre

Beb (Basje)

com peso

normal

Basje cresce e

engravida Camilla Beb

propenso a ser mais

pesado do que a mdia

Basje

Sharon - M

nutrio no 3

trimestre

Beb (Jude)

com peso

reduzido

Jude cresce e

engravida

Jude

Michelle Beb com

peso normal (dentro

da mdia)

LH Lumey & AD Stein (1997) Reproductive outcomes in women prenatally exposed to undernutrition: a review of findings from the Dutch famine birth

cohort

Epigentica

Camundongos IDNTICOS, com as coloraes aguti

(esquerda) para pseudo-aguti (direita). (DOI

10.1289/ehp.8700)

A nica diferena existente entre a abelha rainha e todas as

demais da colmia o recurso alimentar. A rainha a nica

permitida a consumir a gelia-real (protena realactina).

Algumas referncias

Algumas referncias

Algumas referncias