Większość naszych drzew ewolucyjnych może się mylić

Według molekularnych drzew filogenetycznych ryjówki słoniowe są bardziej spokrewnione ze słoniami niż z ryjówkami.

Nowe badania prowadzone przez naukowców z Milner Center for Evolution przy Uniwersytecie w Bath sugerują, że definiowanie drzew ewolucyjnych organizmów poprzez porównywanie anatomii, a nie sekwencji genów, jest mylące. Badanie opublikowane w czasopiśmie Biologia komunikacji 31 maja 2022 r. pokazuje, że często musimy odwrócić stulecia pracy naukowej, która klasyfikowała żywe istoty według ich kształtu.

Od czasów Darwina i jemu współczesnych w XIX wieku biolodzy próbują odtworzyć „drzewa genealogiczne” zwierząt, dokładnie badając różnice w ich anatomii i budowie (morfologii).

Jednak wraz z rozwojem technologii szybkiego sekwencjonowania genetycznego biolodzy są teraz w stanie wykorzystać dane genetyczne (molekularne), aby bardzo szybko i niedrogo poskładać powiązania ewolucyjne gatunków, często udowadniając, że organizmy, które kiedyś uważaliśmy za blisko spokrewnione, należą w Rzeczywistości do pewnego zupełnie inny zestaw gałęzi drzew.

Po raz pierwszy naukowcy z Bath porównali drzewa filogenetyczne oparte na morfologii z tymi opartymi na danych molekularnych i wykreślili je zgodnie z położeniem geograficznym.

Odkryli, że zwierzęta zgrupowane według drzew molekularnych żyły bliżej siebie pod względem geograficznym niż zwierzęta zgrupowane przy użyciu drzew morfologicznych.

„Okazuje się, że wiele naszych drzew ewolucyjnych jest błędnych” – powiedział Matthew Wells, profesor paleobiologii ewolucyjnej z Milner Center for Evolution na Uniwersytecie w Bath.

„Od ponad stu lat klasyfikujemy organizmy według ich kształtu i grupujemy razem anatomicznie, ale dane molekularne często opowiadają nieco inną historię.

„Nasze badanie statystycznie udowadnia, że ​​jeśli zbudujesz drzewo ewolucyjne zwierząt na podstawie ich danych molekularnych, często lepiej pasuje ono do ich rozmieszczenia geograficznego.

„Miejsce, w którym żyją rzeczy – ich biogeografia – jest ważnym źródłem dowodów ewolucyjnych, które były znane Darwinowi i jego współczesnym.

„Na przykład młode ryjówki, świńskie skóry, słonie, krety złociste i pływające manaty – wszystkie pochodzą z tej samej dużej gałęzi ewolucji ssaków – pomimo faktu, że wyglądają bardzo różnie od siebie (i żyją na zupełnie inne sposoby).

„Drzewa Molekularne połączyły je w grupę o nazwie Afrotheria, lub tak zwaną, ponieważ wszystkie pochodzą z kontynentu afrykańskiego, więc grupa pasuje do biogeografii”.

Badanie wykazało, że ewolucja zbieżna — gdy cecha rozwija się oddzielnie w dwóch grupach organizmów niespokrewnionych genetycznie — jest bardziej powszechna niż wcześniej sądzono.

Profesor Wells powiedział: „Mamy już wiele znanych przykładów zbieżnej ewolucji, takich jak lot, który ewoluuje osobno u ptaków, nietoperzy i owadów, lub złożone oczy kamery, które ewoluują osobno u kałamarnic i ludzi.

„Ale teraz, dzięki danym molekularnym, widzimy, że zbieżna ewolucja zachodzi cały czas — rzeczy, o których myśleliśmy, że są ze sobą ściśle powiązane, są często daleko od siebie na drzewie życia.

„Ludzie, którzy zarabiają na życie jako podszywający się, zwykle nie odnoszą się do celebrytów, których się podszywają, a ludzie w rodzinie nie zawsze wyglądają podobnie – tak samo jest z drzewami ewolucyjnymi.

„Dowodzi to, że ewolucja po prostu ciągle wymyśla rzeczy na nowo, wymyślając podobne rozwiązanie za każdym razem, gdy problem pojawia się na innej gałęzi drzewa ewolucji.

„Oznacza to, że ewolucja konwergentna oszukuje nas – nawet najmądrzejszych biologów ewolucyjnych i anatomów – od ponad 100 lat!”

Dr Jack Auston, współpracownik naukowy i pierwszy autor artykułu, powiedział: „Pomysł, że biogeografia może odzwierciedlać historię ewolucji, był dużą częścią tego, co skłoniło Darwina do rozwinięcia jego teorii ewolucji poprzez dobór naturalny, więc jest bardzo zaskakujące, że tak nie jest. był postrzegany jako naprawdę prosta metoda. do przetestowania[{” attribute=””>accuracy of evolutionary trees in this way before now.

“What’s most exciting is that we find strong statistical proof of molecular trees fitting better not just in groups like Afrotheria, but across the tree of life in birds, reptiles, insects, and plants too.

“It being such a widespread pattern makes it much more potentially useful as a general test of different evolutionary trees, but it also shows just how pervasive convergent evolution has been when it comes to misleading us.”

Reference: “Molecular phylogenies map to biogeography better than morphological ones” by Jack W. Oyston, Mark Wilkinson, Marcello Ruta and Matthew A. Wills, 31 May 2022, Communications Biology.
DOI: 10.1038/s42003-022-03482-x