Biologia evolutiva do desenvolvimento

Um dos resultados mais surpreendentes e talvez, contra-intuitivos dessa pesquisa em biologia evolutiva do desenvolvimento feita nesse período é que tanto a diversidade de planos corporais quanto a morfológica em organismos de diversos filos não é necessariamente refletida em diversidade similar ao nível de sequências genéticas controlando o desenvolvimento. De fato, como Gerhart e Kirschner (1997) perceberam, há um aparente paradoxo: "quando nós mais esperávamos encontrar variação, encontramos conservação, uma falta de mudança". Mesmo dentro de uma espécie, a ocorrência de novas formas dentro de uma população não indica a pré-existência de variação genética suficiente para responder pela diversidade morfológica. Por exemplo, há significante variação na morfologia das patas de salamandras e diferenças no número de segmentos de centípedes, mesmo quando a variação genética é baixa. Uma grande questão, então, para os estudos de evolução do desenvolvimento, é: de onde vem a novidade morfológica? Se a novidade que observamos no nível de diferentes clados não é sempre refletida no genoma, então de onde ela vem?

A evolução dos cetáceos pode ser utilizada como um exemplo para ilustrar a contribuição do desenvolvimento para a explicação da evolução da forma orgânica. O plano corporal dos cetáceos possui várias modificações em relação ao padrão mais usual nos mamíferos, que tiveram papel central em sua especialização para a vida aquática. Como exemplo, podemos citar as modificações cranianas que resultaram no posicionamento dorsal das narinas, e alterações da porção caudal da coluna vertebral resultaram no desenvolvimento do tecido cartilaginoso que deu origem à nadadeira caudal típica dos cetáceos. Ainda mais notórias são as mudanças sofridas pelos membros. Os membros anteriores tornaram-se nadadeiras, com os dedos individuais não podendo ser distinguidos, graças ao surgimento de membranas interdigitais, enquanto os membros posteriores apresentam variados graus de redução nos diferentes grupos de cetáceos.

Durante o processo de desenvolvimento, é necessário a atuação de diversas proteínas diferentes. Os fatores de transcrição, por exemplo, são proteínas que se ligam às sequências de DNA próximas a genes específicos, e os ativa, fazendo com que eles sejam expressos. Dentre os muitos genes que codificam fatores de transcrição, estão os genes Hox, que permitem que os segmentos do corpo mantenham a sua identidade e expressem adequadamente as suas características. Estes genes homeóticos, que são também conhecidos como genes Hox devido a um elemento característico na sua seqüência de nucleotídeos,a homeobox, são genes de extrema importância, pois cada um destes controla a expressão de milhares de outros genes.Um homeobox é um segmento de uma seqüência de DNA encontrado em genes envolvidos na regulação do desenvolvimento (morfogênese) de animais, fungos e plantas. Genes que têm um home box são chamados de genes homeobox e formam a família de genes homeobox. Um homeobox mede cerca de 180 pares de bases; ele codifica um domínio de proteínas (o "homeo domínio") que pode ligar o DNA. Genes homeobox codificam fatores de transcrição que tipicamente ativam outros genes numa reação em cadeia, como por exemplo, todos os necessário para o correto desenvolvimento de uma perna. Os genes Hox, portanto, são fundamentais na construção do corpo, e mutações nestes genes geralmente acarretam conseqüências gravíssimas.

O estudo da biologia do desenvolvimento permitiu a construção de uma teoria mais confiável sobre a origem de novas formas evolutivas. O conhecimento de como planos corporais tão distintos, a partir de um vertebrado ancestral, foram gerados em camundongos e cobras , por exemplo, veio corroborar com a visão darwinista da evolução. A evo-devo também possibilita a explicação da geração da diversidade dos indivíduos através das grandes mudanças causadas por alterações no desenvolvimento.