Ontwikkeling is het proces waarbij een eencellige bevruchte eicel zich ontwikkelt tot een complex organisme, en de evolutionaire ontwikkelingsbiologie (EDB) bestudeert dit proces om de relatie tussen evolutie en ontwikkeling bloot te leggen. Beginnend met de ontdekking van het homeobox-gen, legt ibodibo de mechanismen van evolutie uit door vergelijkbare genfuncties bij verschillende soorten te identificeren en onderzoekt hij evolutionaire veranderingen door de interactie tussen veranderingen in de omgeving en genexpressie te bestuderen.
Ontwikkeling is het proces waarbij een eencellige bevruchte eicel celproliferatie, differentiatie en morfogenese ondergaat om een complex organisme te worden dat uit miljarden cellen bestaat. Het is een wonderbaarlijk proces waarbij het leven zich ontwikkelt van eenvoudige vormen tot complexe, functionele structuren. Sinds de tijd van Darwin hebben biologen erkend dat evolutie en ontwikkeling nauw met elkaar verbonden zijn, wat betekent dat de evolutie van eenvoudige organismen naar complexere organismen over generaties heen analoog is aan ontwikkeling. EVO DEVO, of evolutionaire ontwikkelingsbiologie, is de studie van ontwikkelingsevolutie door de ontwikkelingsprocessen van organismen te vergelijken om gemeenschappelijke voorouderlijke relaties te onthullen.
Het kreeg een academische status door de ontdekking van het 'homeobox-gen', dat de vorming van delen van organismen tijdens de ontwikkeling reguleert. De Amerikaanse bioloog en zijn collega's bestudeerden de homeobox-genen in fruitvliegjes en realiseerden zich dat ze fungeren als commandocentrum voor de geavanceerde werking van genreplicatie in cellen. Dit suggereert dat de ontwikkeling van het leven niet zomaar een willekeurige celdeling is, maar een nauwkeurig gereguleerd proces.
Sinds de ontdekking van het homeobox-gen in fruitvliegjes is het bestaan van homeobox-genen bevestigd bij dieren variërend van nematoden tot olifanten. Er zijn bijvoorbeeld homeobox-genen gevonden bij muizen, en net als bij fruitvliegjes komt de sequentie van de genen overeen met de sequentie van de lichaamsdelen die ze beïnvloeden. Dit suggereert dat de gelijkenis van homeobox-genen in gelijke mate invloed heeft op de volgorde waarin ze ontstaan en hoe ze in complexen zijn georganiseerd, wat betekent dat homeobox-genen worden geconserveerd om zeer vergelijkbare functies uit te voeren in schijnbaar fylogenetisch uiteenlopende soorten.
De genen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van de ogen zijn bijvoorbeeld de irisgenen bij fruitvliegjes en de kleine ooggenen bij muizen. Het gen dat de ogen van deze dieren vormt, wordt het Pax-6-gen genoemd. De ogen van insecten zoals fruitvliegjes hebben dubbele ogen, wat betekent dat ze qua structuur, materiaal en gedrag heel anders zijn dan de ogen van gewervelde dieren zoals muizen. Toen het irisgen van de fruitvlieg echter in muizen werd getransplanteerd en het kleine ooggen van de muis in fruitvliegjes werd getransplanteerd, resulteerden beide in normale ogen die specifiek waren voor de soort die werd getest, niet voor de gendonor. Bovendien, toen het kleine oog-gen van de muis werd getransplanteerd in het ontwikkelingsgen van de pootjes van de fruitvlieg, ontwikkelden de poten van de fruitvlieg oogweefsel van de fruitvlieg. Dit suggereert dat de gemeenschappelijke voorouder van fruitvliegjes en muizen homeotische genen gebruikte, zoals Pax-6, en dat deze genen in de loop van de evolutie zijn hergebruikt en geconserveerd.
Ibodibo's ontdekking van het homeodomein van de fruitvlieg daagde dus de orthodoxe logica van de evolutionaire biologie uit, en liet zien dat genen het orkest van evolutie en ontwikkeling besturen: dat er genen zijn die belangrijke ontwikkelingsprocessen in levende wezens reguleren, en dat evolutie het proces is waardoor deze systeem van genen verandert. Deze ontdekking vond weerklank in veel gebieden van de biologie en leidde tot een heroverweging van de relatie tussen evolutie en ontwikkeling.
Recente studies hebben het concept van Ivo Dibo uitgebreid om de effecten van veranderingen in de omgeving op genexpressie te onderzoeken. Dit suggereert dat bepaalde omgevingsomstandigheden de genexpressiepatronen tijdens de ontwikkeling kunnen veranderen, waardoor evolutionaire veranderingen mogelijk worden gemaakt. Bepaalde omgevingsstress kan bijvoorbeeld de expressie van bepaalde homeotische genen verhogen of verlagen, wat leidt tot morfologische veranderingen in organismen. Dit perspectief laat zien dat evolutie en ontwikkeling niet alleen gaan over veranderingen binnen genen, maar ook sterk beïnvloed kunnen worden door interacties met de omgeving.
Ibodibo gaat dus verder dan de studie van genen en biedt belangrijke aanwijzingen om te begrijpen hoe organismen zijn geëvolueerd door interactie met hun omgeving. Dit markeert een belangrijke mijlpaal in de vooruitgang van de levenswetenschappen en wijst de weg voor toekomstig onderzoek. Onderzoek als dit zal bijdragen aan een dieper begrip van de oorsprong en evolutie van het leven.
