Σύμφωνα με τα μοριακά φυλογενετικά δέντρα, οι ελέφαντες είναι πιο στενά συγγενείς με τους ελέφαντες παρά με τους ελέφαντες.
Ένα εξελικτικό δέντρο, ή φυλογενετικό δέντρο, είναι ένα διάγραμμα διακλάδωσης που δείχνει τις εξελικτικές σχέσεις μεταξύ διαφορετικών βιολογικών ειδών με βάση τις ομοιότητες και τις διαφορές στα χαρακτηριστικά τους. Ιστορικά, αυτό γινόταν χρησιμοποιώντας τα φυσικά τους χαρακτηριστικά – τις ομοιότητες και τις διαφορές στην ανατομία διαφορετικών ειδών.
Ωστόσο, η πρόοδος στη γενετική τεχνολογία δίνει πλέον τη δυνατότητα στους βιολόγους να χρησιμοποιούν γενετικά δεδομένα για να αποκρυπτογραφήσουν τις εξελικτικές σχέσεις. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα μοριακά δεδομένα οδηγούν σε πολύ διαφορετικά αποτελέσματα, μερικές φορές ανατρέποντας αιώνες επιστημονικής εργασίας για την ταξινόμηση των ειδών με βάση τα φυσικά χαρακτηριστικά.
«Αυτό σημαίνει ότι η συγκλίνουσα εξέλιξη μας κοροϊδεύει -ακόμη και τους πιο έξυπνους εξελικτικούς βιολόγους και ανατόμους- για πάνω από 100 χρόνια!» – Μάθιου Γουέλς
Από τον Δαρβίνο και τους συγχρόνους του τον 19ο αιώνα, οι βιολόγοι προσπαθούν να ανακατασκευάσουν τα «οικογενειακά δέντρα» των ζώων εξετάζοντας προσεκτικά τις διαφορές στην ανατομία και τη δομή τους (μορφολογία).
Ωστόσο, με την ανάπτυξη τεχνολογιών ταχείας γενετικής αλληλουχίας, οι βιολόγοι είναι πλέον σε θέση να χρησιμοποιούν γενετικά (μοριακά) δεδομένα για να συνδυάσουν τις εξελικτικές σχέσεις των ειδών πολύ γρήγορα και ανέξοδα, αποδεικνύοντας συχνά ότι οι οργανισμοί που κάποτε πιστεύαμε ότι συνδέονται στενά ανήκουν στην Πραγματικότητα σε εντελώς διαφορετικό σύνολο από κλαδιά δέντρων.
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες στο Bath συνέκριναν τα φυλογενετικά δέντρα με βάση τη μορφολογία με αυτά που βασίζονται σε μοριακά δεδομένα, σχεδιάζοντας τα ανάλογα με τη γεωγραφική θέση.
Βρήκαν ότι τα ζώα που ομαδοποιήθηκαν από μοριακά δέντρα ζούσαν πιο στενά μεταξύ τους γεωγραφικά από τα ζώα που ομαδοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας μορφολογικά δέντρα.
«Αποδεικνύεται ότι πολλά από τα εξελικτικά μας δέντρα είναι λάθος», είπε ο Μάθιου Γουέλς, καθηγητής Εξελικτικής Παλαιοβιολογίας στο Κέντρο Εξέλιξης Milner του Πανεπιστημίου του Μπαθ.
«Για περισσότερα από εκατό χρόνια, ταξινομούμε τους οργανισμούς σύμφωνα με το σχήμα τους και ομαδοποιούμε ανατομικά, αλλά τα μοριακά δεδομένα συχνά λένε μια κάπως διαφορετική ιστορία.
«Η μελέτη μας αποδεικνύει στατιστικά ότι αν κατασκευάσεις ένα εξελικτικό δέντρο ζώων με βάση τα μοριακά τους δεδομένα, συχνά ταιριάζει καλύτερα στη γεωγραφική τους κατανομή.
«Το μέρος όπου ζουν τα πράγματα – η βιογεωγραφία τους – είναι μια σημαντική πηγή εξελικτικών στοιχείων που ήταν οικεία στον Δαρβίνο και στους συγχρόνους του.
«Για παράδειγμα, οι νεαρές γουρουνιές, οι χοιροδερμίες, οι ελέφαντες, οι χρυσαφένιες τυφλοπόντικες και οι κολυμβητές μαντάτες προέρχονται από τον ίδιο μεγάλο κλάδο της εξέλιξης των θηλαστικών – παρά το γεγονός ότι φαίνονται πολύ διαφορετικά μεταξύ τους (και ζουν με εντελώς διαφορετικούς τρόπους).
«Τα Molecular Trees τα ομαδοποίησαν σε μια ομάδα που ονομάζεται Afrotheria, η οποία ονομάζεται επειδή προέρχονται από την αφρικανική ήπειρο, επομένως η ομάδα ταιριάζει με τη βιογεωγραφία».
Τα μοριακά φυλογενετικά δέντρα δείχνουν ότι οι ελέφαντες είναι πιο στενά συγγενείς με τους ελέφαντες παρά με τους ελέφαντες. Credit: Danny Ye
Η μελέτη διαπίστωσε ότι η συγκλίνουσα εξέλιξη – όταν ένα χαρακτηριστικό εξελίσσεται χωριστά σε δύο ομάδες γενετικά άσχετων οργανισμών – είναι πιο συνηθισμένη από ό,τι πίστευαν προηγουμένως οι βιολόγοι.
Ο καθηγητής Γουέλς είπε: «Έχουμε ήδη πολλά διάσημα παραδείγματα συγκλίνουσας εξέλιξης, όπως η πτήση που εξελίσσεται χωριστά σε πουλιά, νυχτερίδες και έντομα ή τα περίπλοκα μάτια της κάμερας που εξελίσσονται χωριστά σε καλαμάρια και ανθρώπους.
«Αλλά τώρα με τα μοριακά δεδομένα, μπορούμε να δούμε ότι η συγκλίνουσα εξέλιξη συμβαίνει συνεχώς – πράγματα που πιστεύαμε ότι σχετίζονται στενά είναι συχνά πολύ μακριά στο δέντρο της ζωής.
«Οι άνθρωποι που βγάζουν τα προς το ζην ως μιμητές συνήθως δεν σχετίζονται με τη διασημότητα που υποδύονται και οι άνθρωποι μέσα σε μια οικογένεια δεν μοιάζουν πάντα – το ίδιο συμβαίνει και με τα εξελικτικά δέντρα.
«Αποδεικνύει ότι η εξέλιξη απλώς επανεφευρίσκει πράγματα, καταλήγοντας σε μια παρόμοια λύση κάθε φορά που το πρόβλημα αντιμετωπίζεται σε διαφορετικό κλάδο του δέντρου της εξέλιξης.
«Αυτό σημαίνει ότι η συγκλίνουσα εξέλιξη μας κοροϊδεύει -ακόμη και τους πιο έξυπνους εξελικτικούς βιολόγους και ανατόμους- για πάνω από 100 χρόνια!»
Ο Δρ Jack Auston, ερευνητικός συνεργάτης και πρώτος συγγραφέας της εργασίας είπε: «Η ιδέα ότι η βιογεωγραφία μπορεί να αντανακλά την εξελικτική ιστορία ήταν ένα μεγάλο μέρος αυτού που ώθησε τον Δαρβίνο να αναπτύξει τη θεωρία του για την εξέλιξη μέσω της φυσικής επιλογής, επομένως είναι πολύ περίεργο που δεν έχει θεωρήθηκε ως μια πραγματικά απλή μέθοδος[{” 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