curso de inverno de biologia evolutiva - evo-devo e epigenética (gilberto cavalheiro vieira)
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EVO-DEVO & Epigentica
Gilberto Cavalheiro Vieira
cavalheiro.rs@gmail.com
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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
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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.
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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.
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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)
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EVO-DEVO
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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Epigentica
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Epigentica
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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
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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).
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Algumas referncias
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Algumas referncias
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Algumas referncias
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