สิ่งมีชีวิตทั้งหมดใช้กลไกการอนุรักษ์เชิงวิวัฒนาการ
ที่คล้ายคลึงสล็อตเว็บตรงกันเพื่อสร้างพลังงาน ทำซ้ำจีโนมของพวกมัน ใช้ข้อมูลทางพันธุกรรม และสังเคราะห์โครงสร้างพื้นฐานสำหรับเซลล์ของพวกมัน ทว่ารูปร่างและรูปแบบมากมายของทั้งพืชและสัตว์นั้นมีความหลากหลายและสุดขั้วอย่างท่วมท้น สิ่งที่น่าทึ่งไปกว่านั้นคือ พืชและสัตว์ส่วนใหญ่เริ่มต้นชีวิตด้วยเซลล์เดี่ยว (ไซโกต) ที่สร้างขึ้นโดยการรวมตัวของสเปิร์มและไข่ การที่เซลล์ธรรมดาๆ เหล่านี้ก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนซึ่งมีรูปร่างที่หลากหลายนั้นเป็นความหมกมุ่นที่สำคัญของนักชีววิทยาด้านพัฒนาการ
ชีววิทยาพัฒนาการส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกระบวนการและกลไกการกำกับดูแลที่เป็นแนวทางในการแปลงไซโกตที่มีเซลล์เดียวให้กลายเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ความก้าวหน้าของรูปร่างและรูปแบบของร่างกายในช่วงเวลาวิวัฒนาการเป็นหัวข้อที่น่าสนใจอีกหัวข้อหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับนักศึกษาด้านการพัฒนาและวิวัฒนาการเหมือนกัน ตามที่ Eric Davidson โต้แย้งอย่างน่าเชื่อถือในหนังสือของเขาเรื่อง The Regulatory Genome การพัฒนาของสัตว์ (และพืช) นั้นขับเคลื่อนโดย “ความก้าวหน้าแบบไดนามิกของสภาวะการกำกับดูแล ซึ่งกำหนดโดยการมีอยู่และสถานะของกิจกรรมในนิวเคลียสของเซลล์ของชุด DNA ที่จดจำโปรตีนควบคุม ( ปัจจัยการถอดรหัส) ซึ่งกำหนดการแสดงออกของยีน” ผู้สนับสนุนที่สำคัญไม่แพ้กันในการพัฒนาคือ “เครื่องมือจีโนมที่เข้ารหัสการตีความสถานะการกำกับดูแลเหล่านี้” เมื่อเวลาผ่านไปวิวัฒนาการ “การเปลี่ยนแปลงแผนของร่างกายเกิดจากการเปลี่ยนแปลงการจัดองค์กรของรหัสจีโนมหลักนี้สำหรับการควบคุมยีนพัฒนาการ” รหัสจีโนมที่กำหนดพัฒนาการของสัตว์และอุปกรณ์ทางพันธุกรรมที่ใช้งานนั้นเป็นหัวข้อหลักของหนังสือ
รายการวาไรตี้: สัตว์พัฒนารูปร่างที่หลากหลายเช่น nudibranch และ tunicates เหล่านี้ได้อย่างไร? เครดิต: T. LAMAN/GETTY
ในขั้นต้นเป็นวิทยาศาสตร์เชิงพรรณนา ชีววิทยาพัฒนาการได้รับประโยชน์อย่างมหาศาลจากการปฏิวัติทางอณูชีววิทยาในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา แท้จริงแล้ว Regulatory Genome นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากหนังสือเล่มแรกของ Davidson เรื่อง Gene Activity in Early Development (Academic Press, 1968) ซึ่งนำหน้าการโคลนโมเลกุลและการจัดลำดับ DNA อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม แม้แต่ในหนังสือเล่มก่อนหน้า ซึ่งฉันจำได้ว่าอ่านหนังสือเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา เดวิดสันยังสนับสนุนแนวทางเชิงปริมาณ ชีวเคมี และกลไกในการศึกษาชีววิทยาพัฒนาการ หนังสือเล่มล่าสุดของเขาไปไกลกว่านั้นหลายขั้นตอน โดยอธิบายกระบวนการพื้นฐานของการพัฒนาและวิวัฒนาการในแง่ของการประมวลผลข้อมูลและตรรกะในการคำนวณ Regulatory Genome ได้รวมเอาความก้าวหน้าล่าสุดหลายอย่างในการทำความเข้าใจกฎระเบียบของยีนและการจัดระเบียบจีโนมในการแสวงหาแบบจำลองที่เป็นหนึ่งเดียวเพื่ออธิบายการพัฒนาของสัตว์และวิวัฒนาการของรูปร่างและรูปแบบของร่างกาย
ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ที่สนใจเรื่องการควบคุมยีน
และการถ่ายทอดสัญญาณ ฉันคิดว่าข้อความที่สำคัญและมีค่าที่สุดที่หนังสือเล่มนี้นำเสนอคือบทบาทสำคัญขององค์ประกอบดีเอ็นเอ องค์ประกอบด้านกฎระเบียบและหน่วยควบคุม ทั้งในด้านการพัฒนาและวิวัฒนาการ นักชีววิทยาระดับโมเลกุลส่วนใหญ่ยุ่งอยู่กับการศึกษาโปรตีนควบคุม ไม่ว่าจะเป็นปัจจัยการถอดรหัสหรือทรานสดิวเซอร์สัญญาณที่ปรับกิจกรรมปัจจัยการถอดรหัสในที่สุด ดังนั้นจึงเป็นการตระหนักที่สดชื่นและมีสติว่า cis-regulatory elements ซึ่งเป็นหน่วยจีโนม DNA ที่รับรู้โดยปัจจัยการถอดรหัสเฉพาะลำดับ มีบทบาทสำคัญในการออกแบบวงจรและเครือข่ายพันธุกรรมที่ควบคุมกระบวนการพัฒนาและเป็นสื่อกลางในการกระจายความหลากหลายทางวิวัฒนาการมากกว่า ปัจจัยการถอดความเอง สิ่งนี้สมเหตุสมผลเพราะในกรณีส่วนใหญ่ ปัจจัยการถอดรหัสเฉพาะลำดับหรือโปรตีนส่งสัญญาณที่ปรับเปลี่ยนกิจกรรมของพวกมันจะได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงในหมู่สิ่งมีชีวิตที่มีรูปร่างและรูปแบบที่แตกต่างกันมาก ทว่ากลุ่มดาวขององค์ประกอบการควบคุม cis ซึ่งรวมกันเป็นหน่วยควบคุม cis-regulatory ที่กำหนดเวลา สถานที่ และขนาดของการแสดงออกของยีน มีความหลากหลายมากขึ้นและดูเหมือนจะพัฒนาเร็วกว่าปัจจัยการถอดรหัสที่รับรู้ นอกจากนี้ หน่วยควบคุมดังกล่าวยังกำหนดรูปแบบการแสดงออกของปัจจัยการถอดรหัสและโปรตีนส่งสัญญาณในเวลาและพื้นที่ด้วย และด้วยเหตุนี้จึงกำหนดรูปแบบและรายการที่แน่นอนของการแสดงออกของยีนพัฒนาการ
โดยทั่วไป Davidson ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมในการลดความซับซ้อนของเส้นทางการพัฒนาที่แตกต่างกันและรูปแบบการพัฒนาของตัวอ่อนในไฟลาสัตว์ที่หลากหลาย ให้เหลือเป็นชุดของแนวคิดและหลักการที่เข้าใจง่ายและมีเหตุผล เขาให้ภาพประกอบที่ยอดเยี่ยมและตัวอย่างการทดลองที่ได้มาจากสิ่งมีชีวิตหลายแบบ เช่น ไส้เดือนฝอย แมลงวันผลไม้ เม่นทะเล ทูนิเคท และสัตว์มีกระดูกสันหลังประเภทต่างๆ สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับหนังสือเล่มนี้คือเครือข่ายการกำกับดูแลที่วาดเป็นการเดินสายแบบเรียบง่ายและไดอะแกรมการคำนวณ สิ่งเหล่านี้ช่วยอธิบายตรรกะการกำกับดูแลขั้นพื้นฐานและหลักการทางวิศวกรรมของปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่ซับซ้อนที่สุดบางอย่างได้อย่างมาก นั่นคือ พัฒนาการของสัตว์และวิวัฒนาการของรูปแบบร่างกาย
หนังสือเล่มนี้ shoนักชีววิทยาทุกคนที่ต้องการทำความเข้าใจว่าการพัฒนาและวิวัฒนาการเกิดขึ้นได้อย่างไร และสิ่งที่ควบคุมการทำงานของจีโนมจะต้องอ่านสล็อตเว็บตรง
