Entwicklungsbedingte Beschränkung und Plastizität

Wie die Funktionsweise der Entwicklung sowohl die Evolution von Formen begrenzt als auch Organismen ermöglicht, unterschiedliche Formen als Reaktion auf ihre Umwelt zu entwickeln.

Definition

Entwicklungsbedingte Beschränkung ist eine Begrenzung der phänotypischen Variation, die die Entwicklung erzeugen kann, wodurch die Richtungen, die die Evolution einschlagen kann, voreingenommen oder eingeschränkt werden; entwicklungsbedingte Plastizität ist die Fähigkeit eines Genotyps, als Reaktion auf unterschiedliche Umweltbedingungen während der Entwicklung verschiedene Phänotypen zu produzieren.

Scope

Dieses Thema behandelt zwei komplementäre Weisen, wie die Entwicklung die Evolution prägt: entwicklungsbedingte Beschränkungen (developmental constraints), die die Bandbreite der Varianten einschränken, die die Entwicklung hervorbringen kann, und entwicklungsbedingte (phänotypische) Plastizität (developmental (phenotypic) plasticity), die Fähigkeit eines einzelnen Genotyps, je nach Umweltbedingungen unterschiedliche Phänotypen zu erzeugen. Es berührt auch die Evolvability – wie die Organisation der Entwicklung die Fähigkeit zur Erzeugung adaptiver Variation beeinflusst.

Core questions

• Wie begrenzt die Entwicklung die Arten von Variation, die der Evolution zur Verfügung stehen?
• Wie kann derselbe Genotyp in verschiedenen Umgebungen unterschiedliche Formen hervorbringen?
• Wie prägen Beschränkung und Plastizität gemeinsam die evolutionären Ergebnisse?
• Wie beeinflusst die Struktur der Entwicklung die Fähigkeit zur Evolution?

Key concepts

• Entwicklungsbedingte Beschränkung
• Phänotypische (entwicklungsbedingte) Plastizität
• Reaktionsnorm
• Polyphenismus
• Evolvability

Key theories

Entwicklungsbedingte Voreingenommenheit der Evolution

Da die Entwicklung einige Varianten leichter als andere produzieren kann, beeinflusst sie die für die Selektion verfügbare Variation, sodass die Struktur der Entwicklungsprozesse die Richtungen und Grenzen der morphologischen Evolution mitbestimmt.

Mechanisms

Entwicklungsprozesse kanalisieren Variation auf zwei Weisen. Beschränkungen entstehen, wenn die Architektur der Entwicklung bestimmte Phänotypen schwer oder unmöglich zu produzieren macht – zum Beispiel, weil Schlüsselprozesse voneinander abhängig sind –, sodass Variation zu bestimmten Ergebnissen hin und von anderen weg voreingenommen ist. Plastizität entsteht, wenn Entwicklungsprogramme auf die Umwelt reagieren, wodurch ein einzelner Genotyp eine Reihe von Phänotypen produzieren kann, die durch eine Reaktionsnorm beschrieben werden; bei einigen Arten führt dies zu diskreten alternativen Formen (Polyphenismus), die durch Umweltreize ausgelöst werden. Zusammen beeinflussen Beschränkung und Plastizität, welche Varianten für die natürliche Selektion verfügbar sind und prägen somit die Evolvability, die Fähigkeit von Linien, adaptive Veränderungen zu erzeugen.

Clinical relevance

Das Zusammenspiel von entwicklungsbedingter Empfindlichkeit gegenüber der Umwelt und Beschränkung ist relevant dafür, wie Umweltfaktoren während der Entwicklung spätere Merkmale beeinflussen, und bietet einen Kontext für die entwicklungsbedingten Ursprünge der Variation. Dieser Eintrag dient der Bildung und ist keine klinische Leitlinie.

History

Debatten im späten zwanzigsten Jahrhundert darüber, wie stark die Entwicklung die Evolution einschränkt und kanalisiert, zusammen mit der zunehmenden Untersuchung der umweltabhängigen Entwicklung, rückten Beschränkung und Plastizität in den Mittelpunkt der evolutionären Entwicklungsbiologie.

Key figures

• Stephen Jay Gould
• Mary Jane West-Eberhard

Seminal works

• gilbert2016
• carroll2005

Frequently asked questions

Was ist eine entwicklungsbedingte Beschränkung?

Es ist eine Begrenzung, die durch die Funktionsweise der Entwicklung auf die Arten von Körperformen auferlegt wird, die produziert werden können, was die für die Evolution verfügbare Variation beeinflusst.

Was ist entwicklungsbedingte Plastizität?

Es ist die Fähigkeit desselben Genotyps, sich je nach den während der Entwicklung erfahrenen Umweltbedingungen, wie Temperatur oder Ernährung, zu verschiedenen Formen zu entwickeln.