Většina našich evolučních stromů se může mýlit

Podle molekulárních fylogenetických stromů jsou rejsci blíže příbuzní slonům než rejskům.

Evoluční strom neboli fylogenetický strom je větvený diagram, který ukazuje evoluční vztahy mezi různými biologickými druhy na základě podobností a rozdílů v jejich charakteristikách. Historicky to bylo děláno pomocí jejich fyzických charakteristik – podobností a rozdílů v anatomii různých druhů.

Pokroky v genetické technologii však nyní umožňují biologům používat genetická data k dešifrování evolučních vztahů. Podle nové studie vědci zjistili, že molekulární data vedou k mnohem odlišným výsledkům, někdy až po staletí vědecké práce při klasifikaci druhů podle fyzických vlastností.

Nový výzkum vedený vědci z Milnerova centra pro evoluci na University of Bath naznačuje, že definování evolučních stromů organismů srovnáním anatomie spíše než sekvence genů je zavádějící. Studie zveřejněná v časopise Komunikační biologie 31. května 2022 ukazuje, že často potřebujeme zvrátit staletí akademické práce, která klasifikovala živé věci podle jejich tvaru.

„To znamená, že konvergentní evoluce nás – i ty nejchytřejší evoluční biology a anatomy – klame už více než 100 let!“ – Matthew Wells

Od Darwina a jeho současníků v 19. století se biologové pokoušeli rekonstruovat „rodokmeny“ zvířat pečlivým zkoumáním rozdílů v jejich anatomii a struktuře (morfologii).

S rozvojem technologií rychlého genetického sekvenování jsou však biologové nyní schopni používat genetická (molekulární) data k tomu, aby velmi rychle a levně pomohli dát dohromady evoluční vztahy druhů, což často dokazuje, že organismy, o kterých jsme si dříve mysleli, že jsou blízce příbuzné, patří ve skutečnosti do úplně jiná sada větví stromů.

Vědci v Bath poprvé porovnávali fylogenetické stromy založené na morfologii s těmi, které jsou založeny na molekulárních datech, a vykreslovali je podle geografické polohy.

Zjistili, že zvířata seskupená podle molekulárních stromů spolu geograficky žijí těsněji než zvířata seskupená pomocí morfologických stromů.

READ Robotický průlom, který napodobuje efektivitu lidské chůze

„Ukazuje se, že mnoho našich evolučních stromů se mýlí,“ řekl Matthew Wells, profesor evoluční paleobiologie na Milnerově centru pro evoluci na University of Bath.

„Více než sto let klasifikujeme organismy podle jejich tvaru a anatomicky seskupujeme dohromady, ale molekulární data často vyprávějí poněkud jiný příběh.

„Naše studie statisticky dokazuje, že pokud sestrojíte evoluční strom zvířat na základě jejich molekulárních dat, často to lépe odpovídá jejich geografickému rozšíření.

„Místo, kde věci žijí – jejich biogeografie – je důležitým zdrojem evolučních důkazů, které znali Darwin a jeho současníci.

„Například mladí rejsci, prasečí kůže, sloni, zlatí krtci a plaví kapustňáci pocházejí ze stejné velké větve evoluce savců – navzdory skutečnosti, že vypadají jeden od druhého velmi odlišně (a žijí zcela odlišnými způsoby).

„Molekulární stromy je dali dohromady do skupiny zvané Afrotheria, které se říká, protože všichni pocházejí z afrického kontinentu, takže skupina odpovídá biogeografii.“

Molekulární fylogenetické stromy ukazují, že rejsci sloní jsou blíže příbuzní slonům než rejskům. Kredit: Danny Ye

Studie zjistila, že konvergentní evoluce – kdy se rys vyvíjí odděleně ve dvou skupinách geneticky nepříbuzných organismů – je běžnější, než si biologové dříve mysleli.

Profesor Wells řekl: „Máme již mnoho slavných příkladů konvergentní evoluce, jako je let, který se vyvíjejí odděleně u ptáků, netopýrů a hmyzu, nebo složité oči fotoaparátu, které se vyvíjejí odděleně u chobotnic a lidí.

„Ale nyní s molekulárními daty můžeme vidět, že konvergentní evoluce probíhá neustále – věci, o kterých jsme si mysleli, že spolu úzce souvisí, jsou na stromě života často daleko od sebe.“

„Lidé, kteří se živí jako napodobitelé, nemají obvykle vztah k celebritě, za kterou se vydávají, a lidé v rodině nevypadají vždy stejně – stejné je to i s evolučními stromy.

READ Cvičení může zvýšit účinnost vakcín proti Covid-19

„Dokazuje to, že evoluce stále znovu objevuje věci a přichází s podobným řešením pokaždé, když se problém objeví na jiné větvi evolučního stromu.

„To znamená, že konvergentní evoluce nás – i ty nejchytřejší evoluční biology a anatomy – klame už více než 100 let!“

Dr Jack Auston, vědecký pracovník a první autor článku, řekl: „Myšlenka, že biogeografie může odrážet evoluční historii, byla velkou součástí toho, co podnítilo Darwina k vyvinutí jeho teorie evoluce prostřednictvím přírodního výběru, takže je velmi překvapivé, že se tak nestalo. byla považována za skutečně přímočarou metodu[{“ 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