Эволюция онтогенеза рассматривается как основная проблема эволюционной биологии развития, поскольку эволюционные преобразования организмов обусловлены изменениями их онтогенеза. Интеграция современных данных и гипотез эволюционной биологии развития, генетики развития и сравнительной геномики с классическими концепциями эволюции онтогенеза дает новые возможности для понимания механизмов преобразований индивидуального развития и различий эволюционной стратегии разных таксонов Metazoa. В монографии рассматриваются такие фундаментальные факторы эволюционных трансформаций индивидуального развития, как контроль пространственно-временнóй организации развивающегося зародыша генными регуляторными сетями, включающими Hox-гены, эпигенетическая регуляция процессов развития, возникновение новых клеточных ресурсов роста и развития, а также, роль гетерохроний и других классических механизмов эволюционных изменений. Обсуждаются геномно-морфогенетические корреляции, способствующие эволюционным преобразованиям онтогенеза Metazoa по типу ароморфоза либо идиоадаптаций.
Author(s): Озернюк Н.Д., Исаева В.В.
Publisher: Товарищество научных изданий МКМ
Year: 2016
Language: Russian
Pages: 409
City: Москва
Tags: онтогенез, эмбриональное развитие, эволюция, регуляция развития, ontogeny, embryonic development, evolution, regulation of development
ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 5
Глава 1. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗМЫ ЭВОЛЮЦИИ
ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ............................................................................ 9
Становление эволюционной биологии развития ................................................... 9
Механизмы эволюционных преобразований: гетерохронии, гетеротопии,
сопряженность гетерохроний, гетеротопий и аллометрии ................................. 14
Эволюционные преобразования плана строения в онтогенезе
животных .................................................................................................................. 26
Модульный принцип организации Metazoa .......................................................... 33
Морфоцентрический и геноцентрический подходы ............................................ 37
Глава 2. ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА
ЭВОЛЮЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОНТОГЕНЕЗА ............................................... 41
Некоторые механизмы и ограничения эволюционных
преобразований онтогенеза .................................................................................... 46
Палеонтологические данные об эволюционных изменениях
развития отдельных групп животных ................................................................... 48
Глава 3. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ
ОРГАНИЗАЦИИ ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИХ И ЭВОЛЮЦИОННЫХ
ПРОЦЕССОВ ................................................................................................................ 62
Сравнительная геномика ........................................................................................ 62
Эволюция регуляторных систем: транскрипционные факторы ......................... 68
Сходство и различия генетического контроля развития у животных
и растений ................................................................................................................ 71
Генетический контроль морфогенеза: роль Нох-генов в развитии
билатеральных животных ....................................................................................... 74
Эволюционные преобразования системы Нох-генов........................................... 80
Модификации и нарушения целостности Нох-кластера: транслокации,
инверсии и потери Нох-генов ................................................................................. 96
Гены, определяющие временньй контроль процессов развития ...................... 101
Роль микроРНК ...................................................................................................... 102
Сети генных взаимодействий ............................................................................... 105
Глава 4. РОЛЬ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ РЕГУЛЯЦИИ
ПРОЦЕССОВ РАЗВИТИЯ ......................................................................................... 111
Метилирование ДНК ............................................................................................. 113
Модификации гистонов ........................................................................................ 131
Короткие РНК и РНК-интерференция................................................................. 138
Инактивация Х-хромосомы .................................................................................. 146
Геномный импринтинг .......................................................................................... 150
Эффект положения гена ........................................................................................ 153
Парамутации .......................................................................................................... 156
Супрессия транспозонов....................................................................................... 157
Прионизация белков .............................................................................................. 160
Глава 5. ДУПЛИКАЦИИ ГЕНОВ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПЛАЙСИНГ
– ПОСТАВЩИКИ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЭВОЛЮЦИОННЫХ
И ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ .................................................. 163
Дупликации генов ................................................................................................. 163
Полиплоидия .......................................................................................................... 180
Альтернативный сплайсинг .................................................................................. 189
Глава 6. ГОМОЛОГИЯ ГЕНОВ И КОДИРУЕМЫХ ИМИ БЕЛКОВ....................... 193
Гомеобокс-содержащие гены и гомеодомены..................................................... 194
Гемоглобины .......................................................................................................... 195
Гены, контролирующие развитие отдельных органов и тканей ....................... 199
Регуляторные гены миогенеза .............................................................................. 199
Рах6 и развитие глаза ............................................................................................ 207
Глава 7. ПОЗИЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИЯ, МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЕ
ПОЛЯ, ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ ЛАНДШАФТ УОДДИНГТОНА .......................... 210
Позиционная информация и морфогены ............................................................ 210
Морфогенетические поля зиготы и зародыша.................................................... 213
Эпигенетический ландшафт Уоддингтона .......................................................... 231
Динамика метаболических процессов в онтогенезе
и эпигенетические ландшафты ............................................................................ 234
Глава 8. СМЕНА И ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ СТАДИЙ И ПРОГРАММ РАЗВИТИЯ .. 239
Проморфология яйцеклетки ................................................................................. 239
Контакт гамет, ооплазматическая сегрегация, осевая симметрия .................... 241
Переключение материнской программы развития на зиготическую ................. 243
Прямое и непрямое развитие ............................................................................... 264
Эмбриогенез растений .......................................................................................... 272
Глава 9. СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ КАК РЕСУРС РАЗВИТИЯ
И РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМА ........................................................................... 277
Системы стволовых клеток многоклеточных организмов ................................ 277
Детерминация линии гаметогенных клеток в развитии .................................... 280
Гаметогенные и соматические стволовые клетки: сходство
и различия .............................................................................................................. 289
Эволюционные преобразования клеточных ресурсов развития ....................... 292
Сходство и различия стволовых клеток животных и растений ........................ 296
Глава 10. РАЗНООБРАЗИЕ, ПЛАСТИЧНОСТЬ И ЦЕЛОСТНОСТЬ
ОНТОГЕНЕЗА ............................................................................................................ 300
Разнообразие жизненных циклов Metazoa.......................................................... 300
Эмбриогенез и бластогенез .................................................................................. 307
Регулятивные возможности систем эмбриональных клеток............................. 313
Пластичность онтогенеза и жизненных циклов животных и растений ........... 316
Целостность онтогенеза и эволюционная стратегия ......................................... 320
Преобразования симметрии и топологии в развитии и эволюции Metazoa .... 323
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: АРОМОРФОЗЫ И ИДИОАДАПТАЦИИ
В ЭВОЛЮЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЯХ ....................................................... 334
ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................................. 338
