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Homologia profunda

1997
  • Neil Shubin
  • Cliff Tabin
  • Sean B. Carroll
Laboratory scene showcasing genetic research on PAX6 gene in evolutionary genetics.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Homologia profunda descreve casos em que características morfologicamente distintas em diferentes espécies, consideradas análogas por muito tempo, são controladas pelo mesmo conjunto de genes conservados. Um exemplo clássico é o gene PAX6, que inicia o desenvolvimento ocular em espécies tão diferentes quanto camundongos e moscas-das-frutas, apesar de seus olhos possuírem estruturas vastamente distintas e origens evolutivas independentes.

O conceito de homologia profunda estabelece uma ponte entre os conceitos biológicos clássicos de homologia (similaridade devido à ancestralidade compartilhada de uma estrutura) e analogia (similaridade devido à evolução convergente de uma função). Ele revela uma terceira possibilidade: estruturas que são análogas entre si (como o olho composto de uma mosca e o olho tipo câmera de um rato) podem ser construídas usando genes homólogos e vias de desenvolvimento herdadas de um ancestral comum. Esse ancestral pode não ter possuído a estrutura final (por exemplo, um olho complexo), mas tinha o circuito genético precursor para, talvez, um órgão simples de detecção de luz.

A descoberta de que o gene da mosca 'eyeless' e o gene do rato 'Pax6' não eram apenas homólogos, mas também funcionalmente intercambiáveis ​​— o gene do rato podia induzir olhos ectópicos em uma mosca — foi uma demonstração impressionante desse princípio. Isso mostrou que o interruptor de controle mestre para o desenvolvimento ocular foi conservado por mais de 500 milhões de anos. Outros exemplos abundam, como o papel da família de genes Distal-less (Dll) na formação de apêndices em protostômios e deuterostômios. A homologia profunda implica que o conjunto de ferramentas genéticas fornece um conjunto de sub-rotinas reutilizáveis ​​que a evolução pode empregar em diferentes combinações e contextos para gerar novas estruturas, explicando tanto a unidade subjacente quanto a vasta diversidade da vida.

UNESCO Nomenclature: 2411
Evolução

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • o conceito de conjunto de ferramentas genéticas
  • Definições clássicas de homologia e analogia por Richard Owen
  • Descoberta da função do gene eyeless/Pax6 pelo laboratório de Walter Gehring
  • avanços na tecnologia de nocaute gênico e transgênica
  • anatomia comparada

Aplicações

  • Identificar alvos genéticos para o tratamento de doenças oculares congênitas como a aniridia.
  • Entendendo as origens dos órgãos complexos
  • fornecendo evidências para uma única origem da vida animal (monofilia)
  • Pesquisa sobre regeneração de membros através do estudo de vias de desenvolvimento conservadas.
  • genômica comparativa para rastrear a história evolutiva de características

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: homologia profunda, PAX6, eyeless, genética do desenvolvimento, homologia, analogia, evolução convergente, conjunto de ferramentas genéticas, evo-devo, Neil Shubin.

Contexto histórico

Homologia profunda

1990
1990
1990
1997
2000
1988
1990
1990
1997
2000
2008

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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