Evoluce ontogeneze a životního cyklu

1. Evoluce ontogeneze a životního cyklu

2. 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

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

4. 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

5. 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

6. 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

7. Sestrovrazi

8. 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

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

10. Udržování genetické uniformity Mitóza Hemimeioza

11. Poziční efekt crossing over

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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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 0 1 2 3 4 5 6 7 stáří (roky)

17. 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

18. 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

19. 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

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

21. 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

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

23. Vznik inervace svalu I II III IV nervové buňky svalové buňky

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

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

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

28. Fylotypové stádium exprese Hox genů

29. 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

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

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

32. 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

33. 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

34. 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