Forscher des Francis Crick Institute haben aufgedeckt, wie sich genetische Netzwerke im Laufe der Evolution verändern, um vielfältige Entwicklungsmuster zu erzeugen. Die Forschung, angeführt von Dr. Zena Hadjivasiliou und Dr. Harry Booth, wurde in der Fachzeitschrift PRX Life veröffentlicht und beleuchtet die Mechanismen, die der Entstehung neuer Merkmale wie der Augenflecken auf Schmetterlingsflügeln zugrunde liegen.
Die Studie konzentriert sich auf die Evolution von Genregulationsnetzwerken (GRNs), die die zelluläre Entwicklung steuern. Durch den Einsatz von über 100.000 Computersimulationen konnte das Team ein statistisches Bild davon zeichnen, wie Evolution typischerweise vorgeht, wenn sie nach neuen Mustern sucht. Dr. Booth bemerkte, dass bei dieser Skalierung die zufälligen Elemente der Evolution verschwinden und allgemeine Eigenschaften dieser Prozesse übrig bleiben.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass während kleine Anpassungen bestehende Muster verfeinern können, bedeutende Neuerungen substanzielle Veränderungen innerhalb des genetischen Netzwerks erfordern. Dies steht im Einklang mit der Erkenntnis, dass die Entstehung komplexer Merkmale oft auf der Wiederverwendung bestehender genetischer Schaltkreise beruht, die bereits für andere komplexe Merkmale wie Antennen und Gliedmaßen zuständig waren.
Diese Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf die klassische Frage, ob die Evolution bei Wiederholung des Bandes des Lebens zu denselben Ergebnissen führen würde, wie sie Stephen Jay Gould aufwarf. Dr. Hadjivasiliou betonte die Bedeutung dieser Forschung für das Verständnis der Vorhersagbarkeit evolutionärer Ergebnisse und erklärte, dass die Idee, die Evolution vorherzusagen, seit langem von Biologen und Philosophen diskutiert wird. Ihre Arbeit liefert Einblicke, wie scheinbar unbedeutende Ereignisse in der Evolutionsgeschichte tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung und Vielfalt tierischer Formen haben können.
Die Forschung von Booth und Hadjivasiliou untersucht, wie die Architektur von Gennetzwerken, Mutationen und Selektion zusammen die Entwicklungsfähigkeit und Vorhersagbarkeit von Mustern beeinflussen. Dies unterstreicht, dass nicht nur die Art der Mutation, sondern auch die Reihenfolge, in der sie auftritt, und die spezifische Kombination von Gen-Gen-Interaktionen, die sich gemeinsam verändern, die Evolvierbarkeit neuer räumlicher Genexpressionsmuster bestimmen. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für das Verständnis der genetischen Vielfalt und Anpassung.