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Omologia profonda

1997
  • Neil Shubin
  • Cliff Tabin
  • Sean B. Carroll
Scena di laboratorio che illustra la ricerca genetica sul gene PAX6 nella genetica evolutiva.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'omologia profonda descrive i casi in cui caratteristiche morfologicamente disparate in specie diverse, a lungo considerate analoghe, risultano essere controllate dagli stessi geni conservati, che costituiscono il cosiddetto "kit di strumenti". Un esempio classico è il gene PAX6, che avvia lo sviluppo degli occhi in specie diverse come topi e moscerini della frutta, nonostante i loro occhi presentino strutture molto diverse e origini evolutive indipendenti.

The concept of deep homology bridges the classical biological concepts of homology (similarity due to shared ancestry of a structure) and analogy (similarity due to convergent evolution of a function). It reveals a third possibility: structures that are themselves analogous (like the compound eye of a fly and the camera-type eye of a mouse) can be built using homologous genes and developmental pathways inherited from a common ancestor. This ancestor may not have possessed the final structure (e.g., a complex eye) but had the precursor genetic circuit for, perhaps, a simple light-sensing organ.

La scoperta che il gene della mosca "eyeless" e il gene del topo "Pax6" non solo fossero omologhi, ma anche funzionalmente intercambiabili (il gene del topo poteva indurre la formazione di occhi ectopici nella mosca), è stata una dimostrazione straordinaria di questo principio. Ha dimostrato che l'interruttore di controllo principale per lo sviluppo degli occhi si è conservato per oltre 500 milioni di anni. Altri esempi abbondano, come il ruolo della famiglia di geni Distal-less (Dll) nella formazione degli arti nei protostomi e nei deuterostomi. L'omologia profonda implica che il corredo genetico fornisca una serie di subroutine riutilizzabili che l'evoluzione può impiegare in diverse combinazioni e contesti per generare nuove strutture, spiegando sia l'unità di base che la vasta diversità della vita.

UNESCO Nomenclature: 2411
- L'evoluzione

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • the genetic toolkit concept
  • classical definitions of homology and analogy by Richard Owen
  • Scoperta della funzione del gene eyeless/Pax6 da parte del laboratorio di Walter Gehring.
  • advances in gene knockout and transgenic technology
  • comparative anatomy

Applicazioni

  • identifying genetic targets for treating congenital eye disorders like aniridia
  • understanding the origins of complex organs
  • providing evidence for a single origin of animal life (monophyly)
  • research into limb regeneration by studying conserved developmental pathways
  • comparative genomics to trace the evolutionary history of traits

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: omologia profonda, PAX6, eyeless, genetica dello sviluppo, omologia, analogia, evoluzione convergente, kit di strumenti genetici, evo-devo, Neil Shubin.

Contesto storico

Omologia profonda

1990
1990
1990
1997
2000
1988
1990
1990
1997
2000
2008

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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