Biologia evolutiva do desenvolvimento

A síntese evolutiva moderna

Um interesse renovado na evolução do desenvolvimento surgiu após a síntese evolutiva moderna (aproximadamente 1936 a 1947). A visão convencional tinha sido que evo-devo tinha pouca influência na síntese evolucionária, mas o seguinte sugere o contrário.

Gavin de Beer

Em Embriões e evolução (1930) Gavin de Beer enfatizou a importância da heterocronia, e especialmente da pedomorfose na evolução.

De acordo com suas teorias, a pedomorfose (a retenção das características juvenis na forma adulta) é importante na evolução porque os tecidos juvenis são relativamente indiferenciados e capazes de evolução posterior, enquanto os tecidos altamente especializados são menos capazes de mudar.

Ele também concebeu a idéia de evolução clandestina, o que ajudou a explicar as mudanças repentinas no registro fóssil que aparentemente estavam em desacordo com a teoria gradualista da evolução de Darwin.

Se uma novidade evoluísse gradualmente na forma juvenil de um animal, então seu desenvolvimento poderia não aparecer no registro fóssil, mas se a espécie fosse então submetida a neotenia, na qual a maturidade sexual é atingida enquanto na forma juvenil, então a característica apareceria repentinamente no registro fóssil, apesar de ter evoluído gradualmente.

"Em uma série de livros notáveis que estabeleceram a teoria sintética da evolução, Gavin de Beer's Embryology and evolution foi o primeiro e o mais curto (1930; expandido e rebatizado Embryos and ancestors, 1940; 3ª ed 1958). Em 116 páginas de Beer trouxe a embriologia à ortodoxia em desenvolvimento... por mais de quarenta anos, este livro dominou o pensamento inglês sobre a relação entre a ontogenia e a filogenia". Stephen Gould ^p221

Stephen Jay Gould chamou esta abordagem para explicar a evolução como adição terminal; como se cada avanço evolutivo fosse adicionado como nova etapa, reduzindo a duração das etapas mais antigas. A idéia foi baseada em observações de neoteny. Isto foi ampliado pela idéia mais geral de heterocronia (mudanças no tempo de desenvolvimento) como um mecanismo de mudança evolucionária.

Neoteny e o Homem

Tem sido frequentemente sugerido que a espécie humana é, pelo menos em certa medida, um exemplo de neotenia. Estas características dos humanos adultos são diferentes das dos grandes macacos adultos, mas mais semelhantes às dos macacos juvenis:

Estes são alguns dos traços neotenosos em humanos: face achatada, face alargada, cérebro grande, corpo sem pêlos, face sem pêlos, nariz pequeno, redução da crista da sobrancelha, dentes pequenos, maxilar superior pequeno (maxila), maxilar inferior pequeno (mandíbula), magreza dos ossos do crânio, membros proporcionalmente curtos em comparação com o comprimento do tronco, perna mais longa do que o comprimento do braço, olhos maiores e postura ereta.

Ainda mais significativa é a forma como os humanos continuam a aprender e a brincar com a vida adulta, enquanto que nos macacos (e outros mamíferos) este tipo de comportamento geralmente é mostrado apenas em jovens. Isto sugere fortemente que nossas atividades cerebrais são, pelo menos neste aspecto, mais semelhantes às dos macacos jovens do que às dos macacos adultos.

Genética e evo-devo

E.B. Lewis

O interesse moderno em evo-devo surge da prova clara de que o desenvolvimento é controlado de perto por sistemas genéticos especiais que envolvem genes de raposas.

Em uma série de experimentos com a mosca-dos-frutos Drosophila, Edward B. Lewis foi capaz de identificar um complexo de genes cujas proteínas se ligam às regiões reguladoras dos genes-alvo. Estes últimos então ativam ou reprimem sistemas de processos celulares que realizam o desenvolvimento final do organismo.

Além disso, a seqüência destes genes de controle mostra co-linearidade: a ordem dos loci nos paralelos cromossômicos a ordem em que os loci são expressos em segmentos ao longo do corpo. Não apenas isso, mas este conjunto de genes de controle mestre programa o desenvolvimento de todos os organismos superiores.

Cada um dos genes contém uma homeobox, uma seqüência de DNA notavelmente conservada, que é semelhante em muitos animais muito diferentes. Isto sugere que o complexo em si surgiu pela duplicação de genes. Em sua palestra Nobel, Lewis disse: "Em última análise, as comparações dos [complexos de controle] em todo o reino animal deveriam fornecer uma imagem de como os organismos, bem como os [genes de controle] têm evoluído".

Em 2000, uma seção especial dos Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) foi dedicada a evo-devo, e um número inteiro de 2005 da Revista de Zoologia Experimental Parte B: Evolução Molecular e de Desenvolvimento foi dedicado aos principais tópicos de evo-devo da inovação evolutiva e da novidade morfológica.