Assessment | Biopsychology | Comparative |Cognitive | Developmental | Language | Individual differences |Personality | Philosophy | Social |
Methods | Statistics |Clinical | Educational | Industrial |Professional items |World psychology |
Biological:Gedragsgenetica * Evolutionaire Psychologie · Neuroanatomie · neurochemie · Neuroendocrinologie * neurowetenschappen · Psychoneuroimmunologie · fysiologische Psychologie * Psychofarmacologie(Index, Outline)
Reactienormen voor twee genotypes. Genotype B vertoont een sterk bimodale verdeling die wijst op differentiatie naar verschillende fenotypen. Elk fenotype wordt gebufferd tegen omgevingsvariaties – het wordt gekanaliseerd.
Canalisatie (of canalisatie) is een maat voor het vermogen van een populatie om hetzelfde fenotype te produceren, ongeacht de variabiliteit van zijn omgeving of genotype. Met andere woorden, het betekent robuustheid. De term canalisatie werd bedacht door C. H. Waddington, die het woord gebruikte om het feit vast te leggen dat “ontwikkelingsreacties, zoals ze voorkomen in organismen onderworpen aan natuurlijke selectie…worden zodanig aangepast dat er een definitief eindresultaat ontstaat, ongeacht de geringe variaties in de omstandigheden in de loop van de reactie”. Hij gebruikte dit woord in plaats van robuustheid om er rekening mee te houden dat biologische systemen niet robuust zijn op dezelfde manier als bijvoorbeeld gemanipuleerde systemen.
biologische robuustheid of kanalisatie ontstaat wanneer ontwikkelingswegen worden gevormd door evolutie. Waddington introduceerde het epigenetische landschap, waarin de toestand van een organisme “bergafwaarts” rolt tijdens de ontwikkeling. In deze metafoor wordt een gekanaliseerde eigenschap geïllustreerd als een vallei omsloten door hoge richels, die het fenotype veilig naar zijn “lot”leiden. Waddington beweerde dat kanalen zich tijdens de evolutie vormen in het epigenetische landschap, en dat deze heuristiek nuttig is voor het begrijpen van de unieke kwaliteiten van biologische robuustheid.
genetische Assimilatie
Waddington gebruikte het concept van kanalisatie om zijn experimenten met genetische Assimilatie te verklaren. In deze experimenten stelde hij Drosophila pupae bloot aan hitteschok. Deze omgevingsstoring zorgde ervoor dat sommige vliegen een cross-veinless fenotype ontwikkelden. Daarna koos hij voor crossveinless. Uiteindelijk verscheen het crossveinless fenotype zelfs zonder hitteschok. Door dit proces van genetische Assimilatie werd een door het milieu veroorzaakt fenotype geërfd. Waddington verklaarde dit als de vorming van een nieuw kanaal in het epigenetische landschap.
Het is echter mogelijk om deze waarneming van genetische Assimilatie te verklaren met alleen kwantitatieve genetica en een drempelmodel, zonder verwijzing naar het concept van kanalisatie. Echter, theoretische modellen die een complexe genotype-fenotype kaart hebben gevonden bewijs voor de evolutie van fenotypische robuustheid bijdragen tot genetische Assimilatie, zelfs wanneer selectie is alleen voor ontwikkelingsstabiliteit en niet voor een bepaald fenotype, en dus de kwantitatieve genetica modellen niet van toepassing. Deze studies suggereren dat de canalisatie heuristische nog steeds nuttig kan zijn, voorbij het meer eenvoudige concept van robuustheid.
Congruentiehypothese
kanalisatie noch robuustheid zijn eenvoudige kwantificeerbare grootheden: het is altijd noodzakelijk om te specificeren welke eigenschap gekanaliseerd/robuust is voor welke verstoringen. Bijvoorbeeld, verstoringen kunnen uit het milieu of uit veranderingen komen. Er is gesuggereerd dat verschillende verstoringen congruente effecten hebben op de ontwikkeling die plaatsvindt op een epigenetisch landschap. Dit kan echter afhangen van het moleculaire mechanisme dat verantwoordelijk is voor robuustheid, en in verschillende gevallen verschillend zijn.
evolutionaire capaciteit
De canalisatiemetafoor suggereert dat fenotypen zeer robuust zijn tot kleine verstoringen, waarbij de ontwikkeling het kanaal niet verlaat en snel weer naar beneden terugkeert, met weinig effect op het eindresultaat van de ontwikkeling. Maar verstoringen waarvan de omvang een bepaalde drempel overschrijdt, zullen uit het kanaal breken en het ontwikkelingsproces naar onbekend terrein verplaatsen. Sterke robuustheid tot een limiet, met weinig robuustheid verder, is een patroon dat evolvability kan verhogen in een fluctuerende omgeving. Genetische kanalisatie zou kunnen zorgen voor evolutionaire capaciteit, waar genetische diversiteit buiten het kanaal accumuleert in een populatie na verloop van tijd, beschut tegen natuurlijke selectie omdat het normaal gesproken niet van invloed fenotypen. Deze verborgen diversiteit kan dan worden ontketend door extreme veranderingen in het milieu of door moleculaire schakelaars, waardoor eerder cryptische genetische variatie vrijkomt die dan kan bijdragen aan een snelle uitbarsting van evolutie.
Zie ook:
- Ontwikkelingsbiologie
- Ontwikkelingsstoornissen geluid
- Developmental systems theorie
- Evolutionaire ontwikkelingsbiologie
- Evolutionaire capaciteit
- Evolvability
- Gen-regulerende netwerk
- Fenotypische plasticiteit
- Systems biology
- Waddington CH (1942). Kanalisatie van de ontwikkeling en de overerving van verworven karakters. Natuur 150 (3811): 563-565.
- Waddington CH (1957). De strategie van de genen, George Allen & Unwin. Waddington CH (1953). Genetische assimilatie van een verworven karakter. Evolutie 7 (2): 118-126.
- Stern C (1958). Selectie voor ondergrensverschillen en de oorsprong van pseudoexogene aanpassingen. American Naturalist 92 (866): 313-316.
- Bateman KG (1959). De genetische assimilatie van de dumpy fenocopy. American Naturalist 56: 341-351.
- Scharloo W (1991). Canalisatie-genetische en ontwikkelingsaspecten. Annual Reviews in Ecology and Systematics 22: 65-93. Falconer DS, Mackay TFC (1996). Introduction to Quantitative Genetics, 309-310.
- Siegal ML, Bergman A (2002). Waddingtons kanalisatie herzien: Ontwikkelingsstabiliteit en evolutie. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99 (16): 10528-10532.
- Masel J (2004). Genetische Assimilatie kan optreden bij afwezigheid van selectie voor het assimilerende fenotype, wat een rol suggereert voor de kanalisatie heuristische. Journal of Evolutionary Biology 17 (5): 1106-1110.
- Meiklejohn CD, Hartl DL (2002). Een enkele wijze van kanalisatie. Trends in Ecology& Evolution 17: e9035.
- Ancel LW, Fontana W (2000). Plasticiteit, evolvability, en modulariteit in RNA. Journal of Experimental Zoology 288 (3): 242-283.
- Szöllősi GJ, Derényi I (2009). Congruente evolutie van genetische en milieu robuustheid in Micro-RNA. Moleculaire Biologie & Evolution 26 (4): 867-874. Wagner GP, Booth G Bagheri-Chaichian H (1997). Een genetische populatietheorie van kanalisatie. Evolutie 51 (2): 329-347.
- Lehner B (2010). De genen verlenen gelijkaardige robuustheid aan milieu, Stochastic, en genetische verstoringen in gist. PLoS ONE 5 (2): 468-473.
- Masel J Siegal ML (2009). Robuustheid: mechanismen en gevolgen. Trends in Genetics 25 (9): 395-403.
- Eshel, I. Matessi, C. (1998). Canalisatie, genetische assimilatie en preadaptatie: een kwantitatief genetisch model. Genetics 4: 2119-2133.
sleutelbegrippen: Genotype-fenotype onderscheid | Normen van de reactie | interactie tussen genen en omgeving | Erfelijkheid | Kwantitatieve genetica
de Genetische architectuur: Dominantie relatie | Epistasis | Polygene overerving | Pleiotropy | Plasticiteit | Canalisation | Fitness-landschap
Niet-genetische invloeden: Epigenetische overerving | Epigenetica | Maternale effect | dubbele erfenis theorie
Ontwikkelings-architectuur: Segmentatie | Modulariteit
de Evolutie van genetische systemen: Evolvability | Vogelgriepvirus robuustheid | Evolutie van seks
Invloedrijke figuren: C. H. Waddington | Richard Lewontin
Debates: Nature versus nurture
List of evolutionary biology topics
| Basic topics in evolutionary biology | (edit) |
|---|---|
| Processes of evolution: evidence – macroevolution – microevolution – speciation | |
| Mechanisms: selection – genetic drift – gene flow – mutation – phenotypic plasticity | |
| Modes: anagenese – catagenese-cladogenese | |
| History: History of evolutionary thought-Charles Darwin-The Origin of Species-modern evolutionary synthesis | |
| Subfields: population genetics – ecological genetics – human evolution – molecular evolution – fylogenetics – systematics – evo-devo | |
| List of evolutionary biology topics | Timeline of evolution | Timeline of human evolution |
deze pagina gebruikt Creative Commons gelicentieerde inhoud van Wikipedia (bekijk auteurs).