Evoluce ontogeneze a životního cyklu

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Buněčný cyklus předání celého genomu regulace zahájení dělení + M předání celého genomu regulace zahájení dělení vznik chromosomů počet chromosomů a variabilita prostředí G2 G1 S

Metageneze Morfologické rozdíly mezi haploidní a diploidní buňkou Rozdílná ekologická role Rozdílná odolnost vůči mutagenům Rozdílná role G1 a G2 fáze v životním cyklu druhu

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Vznik amfimixie Obnovení ploidie po rozdělení buňky replikace x syngamie Různé formy syngamie Původní funkce amfimixie – opravy genomu? Hlavní důsledek vzniku amfimixie – přechod od Darwinovské k Dawkinsovské evoluci Vznik meiozy a crossing overu – obrana proti sestrovrahům

Sestrovrazi

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Vznik mnohobuněčnosti Pseudoaltruistické chování a vznik mnohobuněčnosti diferenciace somatické a germinální linie nutnost udržování genetické uniformity buněk somatické linie

Udržování genetické uniformity Mitóza Hemimeioza

Poziční efekt crossing over

Výhody mnohobuněčnosti Evoluční constraints difúze a aktivní transport vznik velké buňky vznik velkého organismu nové ekologické strategie

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Segregace zárodečné linie Weismannovská bariéra Menšina živočišných kmenů (ale nejúspěšnější) Obrana před polymorfismem Obrana před genetickým převratem Genetické chiméry Organismy s pevnými buněčnými stěnami a Weismannovská bariéra Sir Sebright efekt

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Stárnutí Stárnutí jako daň složitosti Stárnutí jako aktivní proces Asi nikoli naprogramováno – dožití v zajetí Člověk – mortalita vzroste na dvojnásobek každých 8 let, ve vysokém věku se nárůst zpomalí 2,0 1,5 mortalita (rok– 1) 1,0 0,5 0,0 1 2 3 4 5 6 7 stáří (roky)

Stárnutí a spolehlivost systému Technika – kontrola jakosti, organismy - redundance Gompertz zákon (exponenciala) x Weibull zákon – mocninová funkce (technické zařízení) Ve stáří ubývá redundance – mizí rozdíly mezi populacemi, plato Rozdílný stupeň redundance orgánů – selhání jednotlivých orgánů popisuje Weibullův zákon, selhání celku Gompertzův zákon y = xa (mocninová f.) y = ax (exponenciální f.) pravděpodobnost smrti stáří

Teorie stárnutí Výhoda v mezidruhové kompetici (uvolňování místa) Optimalizace nákladů na údržbu Teorie selekčního stínu Teorie antagonistických účinků mutací mutovaná alela pozitivní vliv negativní vliv

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Vývoj mnohobuněčného organismu Vznik vývojového cyklu Častá návaznost na cyklus rodozměny Role jednobuněčného stádia v cyklu možnost komplexní tělní stavby genetická uniformita somatických buněk

Epigenetické procesy Vývoj (vývin) organismu neřídí přímo genetická informace, ale systémy vytvořené v průběhu tohoto vývoje Spolupráce epigenetických a genetických procesů Množství informace v organismu může převyšovat množství informace v genomu Mechanismus negativní zpětné vazby Odolnost vývojových procesů vůči disturbanci

Epigenetické procesy II Testování funkčnosti vznikajících orgánů krevní řečiště kostní trámčina inervace svalových vláken

Vznik inervace svalu I II III IV nervové buňky svalové buňky

Epigenetické procesy II Testování funkčnosti vznikajících orgánů krevní řečiště kostní trámčina inervace svalových vláken inervace sítnice (postranní zraková jádra thalamu)

Epigenetické procesy a pravidlo rekapitulace Haeckelovo pravidlo rekapitulace (von Baerův první embryologický zákon) Vznik rudimentů a atavizmů

Epigenetické procesy a pravidlo rekapitulace Haeckelovo pravidlo rekapitulace (von Baerův první embryologický zákon) Vznik rudimentů a atavizmů fylotypové stádium (faryngula obratlovců, segmentovaná páska členovců)

Fylotypové stádium exprese Hox genů

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Heterochronie drobná změna v načasování – velká v morfologii vývoj reprodukčních a somatických orgánů vývoj somatických orgánů vývoj reprodukčních orgánů název procesu urychlen nezměněn urychlení progenese zpomalen neotenie hypermorfosa

Epigeneze a vývojová plasticita Kasty a pohlaví Larvální stádia Vývojová plasticita – adaptivní odpověď na vnější vlivy Evoluční důsledky

Obsah Vznik buněčného cyklu Vznik amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a její důsledky Ontogeneze mnohobuněčného organismu Segregace zárodečné linie Stárnutí organismu Epigenetické procesy Evoluční plasticita organismů Vývinová plasticita a životní strategie

Nové ekologické strategie Díky vývojové plasticitě se obohacuje spektrum možných strategií Biodemografické parametry populace Možnost koexistence podobných druhů Trade offs a investice do různých aktivit Vegetativní růst x množení Genet a jeho ramety

Shrnutí Cykličnost životních procesů vyplývá z cykličnosti replikace genomu Ploidita může být obnovena syngamií Amfimixie a její důsledky Vznik mnohobuněčnosti a jeho důsledky Stárnutí mnohobuněčného organismu Ontogeneze a epigenetické procesy Evoluční a vývojová plasticita Plasticita životních strategií