Hạn chế và Tính mềm dẻo trong Phát triển

Cách thức hoạt động của sự phát triển vừa giới hạn các dạng có thể tiến hóa vừa cho phép các sinh vật tạo ra các dạng khác nhau để đáp ứng với môi trường của chúng.

Definition

Hạn chế phát triển là một giới hạn đối với sự biến đổi kiểu hình mà sự phát triển có thể tạo ra, làm chệch hướng hoặc hạn chế các hướng mà quá trình tiến hóa có thể đi; tính mềm dẻo phát triển là khả năng của một kiểu gen tạo ra các kiểu hình khác nhau để đáp ứng với các điều kiện môi trường khác nhau trong quá trình phát triển.

Scope

Chủ đề này bao gồm hai cách bổ sung mà sự phát triển định hình quá trình tiến hóa: các hạn chế phát triển, giới hạn phạm vi các biến thể mà sự phát triển có thể tạo ra, và tính mềm dẻo phát triển (kiểu hình), khả năng của một kiểu gen duy nhất tạo ra các kiểu hình khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Nó cũng đề cập đến khả năng tiến hóa — cách tổ chức của sự phát triển ảnh hưởng đến khả năng tạo ra sự biến đổi thích nghi.

Core questions

• Sự phát triển giới hạn các loại biến đổi có sẵn cho quá trình tiến hóa như thế nào?
• Làm thế nào cùng một kiểu gen có thể tạo ra các dạng khác nhau trong các môi trường khác nhau?
• Hạn chế và tính mềm dẻo cùng nhau định hình các kết quả tiến hóa như thế nào?
• Cấu trúc của sự phát triển ảnh hưởng đến khả năng tiến hóa như thế nào?

Key concepts

• Hạn chế phát triển
• Tính mềm dẻo kiểu hình (phát triển)
• Chuẩn phản ứng
• Đa hình
• Khả năng tiến hóa

Key theories

Thiên lệch phát triển đối với quá trình tiến hóa

Vì sự phát triển có thể tạo ra một số biến thể dễ dàng hơn những biến thể khác, nó làm thiên lệch sự biến đổi có sẵn cho chọn lọc, do đó cấu trúc của các quá trình phát triển giúp định hướng các hướng và giới hạn của sự tiến hóa hình thái.

Mechanisms

Các quá trình phát triển định hướng sự biến đổi theo hai cách. Các hạn chế phát sinh khi kiến trúc của sự phát triển khiến một số kiểu hình khó hoặc không thể tạo ra — ví dụ, vì các quá trình chính phụ thuộc lẫn nhau — do đó sự biến đổi bị thiên lệch về một số kết quả và tránh xa những kết quả khác. Tính mềm dẻo phát sinh khi các chương trình phát triển phản ứng với môi trường, cho phép một kiểu gen duy nhất tạo ra một loạt các kiểu hình được mô tả bởi một chuẩn phản ứng; ở một số loài, điều này tạo ra các dạng thay thế rời rạc (đa hình) được kích hoạt bởi các tín hiệu môi trường. Cùng với nhau, hạn chế và tính mềm dẻo ảnh hưởng đến các biến thể có sẵn cho chọn lọc tự nhiên và do đó định hình khả năng tiến hóa, khả năng của các dòng dõi tạo ra sự thay đổi thích nghi.

Clinical relevance

Sự tương tác giữa tính nhạy cảm của sự phát triển với môi trường và hạn chế có liên quan đến cách các yếu tố môi trường trong quá trình phát triển ảnh hưởng đến các đặc điểm sau này, cung cấp bối cảnh cho nguồn gốc phát triển của sự biến đổi. Mục này mang tính giáo dục và không phải là hướng dẫn lâm sàng.

History

Các cuộc tranh luận vào cuối thế kỷ XX về mức độ phát triển hạn chế và định hướng quá trình tiến hóa, cùng với việc nghiên cứu ngày càng nhiều về sự phát triển phản ứng với môi trường, đã đưa hạn chế và tính mềm dẻo vào trung tâm của sinh học phát triển tiến hóa.

Key figures

• Stephen Jay Gould
• Mary Jane West-Eberhard

Seminal works

• gilbert2016
• carroll2005

Frequently asked questions

Hạn chế phát triển là gì?

Đó là một giới hạn do cách thức hoạt động của sự phát triển áp đặt lên các loại hình dạng cơ thể có thể được tạo ra, điều này làm thiên lệch sự biến đổi có sẵn cho quá trình tiến hóa.

Tính mềm dẻo phát triển là gì?

Đó là khả năng của cùng một kiểu gen phát triển thành các dạng khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ hoặc chế độ ăn uống, trải qua trong quá trình phát triển.