Co biolodzy tak naprawdę wiedzą o makroewolucji?Czas czytania: 10 min

Pewnego dnia w Amerykańskim Muzeum Historii Naturalnej Colin Patterson¹, ku wielkiemu zdziwieniu swoich kolegów po fachu, zapytał: „czy możecie powiedzieć mi cokolwiek, doprawdy cokolwiek pewnego o ewolucji?”². Dziwne pytanie, bo przecież zjawisko makroewolucji jest powszechnie uznanym faktem! A z faktami się nie dyskutuje. Wszędzie można znaleźć świadectwa świadczące o tym, że w przyrodzie ożywionej zachodzi ewolucja. Są tu… i tam…, no cóż, ewolucja to fakt, a nawet jeśli dzisiaj nie posiadamy wystarczających danych empirycznych, to znajdziemy je jutro.

Jeden z najnowszych artykułów w „Science” pozwala nam przyjrzeć się bliżej obserwowalnym świadectwom na rzecz idei makroewolucji. Wspomniana publikacja nosi tytuł Macroevolutionary Stability Predicts Interaction Patterns of Species in Seed Dispersal Networks [Koncepcja stabilności makroewolucyjnej przewiduje wzorce interakcji gatunków w sieciach dyspersji nasion] i jednym z jej autorów jest Gustavo Burin³. W artykule słowo „makroewolucja” pada 32 razy. Naukowcy z Brazylii: Burin i współpracownicy – przebadali 468 gatunków ptaków w 29 obszarach, gdzie dochodzi do wiatrosiewności. Stwierdzili następnie, że zgromadzone dane przemawiają na rzecz teorii makroewolucji. Autorzy są tak przekonani do swojego wniosku, że zaproponowali nawet pewne przewidywanie związane z teorią ewolucji. To dobra okazja na przeanalizowanie tego przypadku. Czy ci brazylijscy naukowcy naprawdę odkryli coś nowego o ewolucji? A może ich twierdzenia są niczym domek z kart?

„Ślad ewolucji”

Swoje zdanie na ten temat (również na łamach „Science”⁴) przedstawiły badaczki Carolina Bello ze Szwajcarii i Elisa Barreto z Brazylii. Jako ewolucjonistki z entuzjazmem podeszły do tego, co udało się osiągnąć zespołowi badawczemu Burina. Swojej pracy nadały tytuł: The Footprint of Evolution in Seed Dispersal Interactions [Ślad ewolucji w interakcjach zachodzących dzięki dyspersji nasion].

Ten „ślad” ewolucji jest oczywisty: ptaki owocożerne spożywają owoce wraz z nasionami, a następnie odlatują, roznosząc nasiona, co jest korzystne dla rośliny. Rozsiewanie określonych gatunków roślin działa również na korzyść ptaków. Jeden gatunek ptaków często żywi się owocami wielu gatunków roślin, a rośliny często stanowią siedlisko dla wielu gatunków ptaków. W taki sposób powstaje złożona sieć powiązań między poszczególnymi gatunkami ptaków i roślin. Relacje oparte na symbiozie powinny się utrzymywać, nawet jeżeli organizmy biorące udział w tym procesie ulegną ewolucji lub wymrą. I chociaż Bello i Barreto aż siedem razy użyły słowa „makroewolucja” w trzech akapitach, to ostatecznie zwróciły uwagę na pewne problemy w kontekście badań zespołu Burina – w gruncie rzeczy te problemy towarzyszą wszystkim badaniom nad makroewolucją. Bello i Barreto zwróciły uwagę, że:

1. Skutki długotrwałych procesów ewolucyjnych „nie są do końca znane”.
2. „Zrozumienie, jak zmiany ewolucyjne wpływają na relacje między gatunkami, to od dłuższego czasu nierozwiązana kwestia”.
3. Duże różnice w skali czasu „obserwowanych sieci i procesów makroewolucyjnych”.
4. Większość wcześniejszych badań miała charakter pośredni i była skoncentrowana na „zagadnieniu zrekonstruowania zmian ewolucyjnych poszczególnych cech gatunków wchodzących w interakcje i służących jako wskaźniki wykrywania koewolucji”.
5. Metoda badawcza zespołu Burina jest „wciąż kontrowersyjna”.
6. Badacze robią „skok”, by połączyć koncepcję makroewolucji z siecią interakcji.
7. Szacunki dotyczące parametrów są niepewne.
8. Hipoteza filogenetyczna nie jest jasna.

Ich poparcie dla artykułu Burina ostatecznie jest jedynie słabą pochwałą:

Dokładne oszacowanie tempa specjacji i tempa wymierania na podstawie filogenezy sporządzonej w oparciu o istniejące gatunki nadal stanowi wyzwanie, co utrudnia wykrycie śladu dynamiki ewolucyjnej w interakcjach międzygatunkowych⁵.

Dlatego po przeczytaniu artykułu Burina badaczki nie są do końca pewne, czy autorzy wiedzą to, co twierdzą, że wiedzą.

Im dalej w las…

Jeżeli chodzi o darwinizm, to jedno wiemy na pewno: to podejście generuje wiele problemów, których rozwiązanie kosztuje sporo wysiłku. Ale czy ten wysiłek jest proporcjonalny do przyrostu wiedzy, czy może rzecz ma się tak jak budowanie domku z kart – to już inna sprawa. Czy poprzez 32-krotne użycie słowa „makroewolucja” zespół badawczy Burina jest w stanie wnieść coś nowego? Czy przynajmniej dane uzyskane na podstawie obserwacji ptaków owocożernych są wystarczająco klarowne? Autorzy mają dobrą okazję, aby przekonać sceptyka, który zechce przestudiować ich artykuł i materiały uzupełniające.

Już na wstępie naukowcy stają przed trudnym zadaniem, ponieważ z oczywistych powodów nie sposób zaobserwować wymarłe gatunki ptaków owocożernych. Co więc im pozostaje? W artykule tłumaczą:

Wychodząc od filogenezy molekularnej […], oszacowaliśmy tempo specjacji, tempo ekstynkcji, tempo dywersyfikacji netto (specjacja minus ekstynkcja) i stosunek ekstynkcji do tempa specjacji (ekstynkcja podzielona przez tempo specjacji) dla wszystkich gatunków w sieci. Po czym oszacowaliśmy wzorce interakcji gatunków (a więc sposób, w jaki były połączone) w każdej z 29 sieci […], używając trzech różnych parametrów do scharakteryzowania wzorców interakcji dla każdego gatunku, które następnie zsumowano w jeden indeks parametrów dla każdego gatunku za pomocą analizy głównych składowych (PCA). Następnie użyliśmy modelu hierarchicznej bayesowskiej struktury filogenetycznej, aby przetestować związki między stabilnością makroewolucyjną a wzorcami interakcji między gatunkami ptaków […]⁶.

Błędne koło

Autorzy nie zauważają jednak, że ich rozumowanie przypomina błędne koło. Zakładają makroewolucję (filogenezę molekularną), aby poznać makroewolucję. „Szacują” wskaźniki specjacji i wymierania w oparciu o przeświadczenie, że w przyrodzie zachodzi makroewolucja. Umieszczają każdego ptaka w sieci zależności i łączą wszystkie dane empiryczne w ramy filogenetyczne. Nigdzie nie wspominają o skamieniałościach – nie mówią na przykład o znalezionej skamieniałości przedstawiającej gołębia żywiącego się morelami. Zasadniczo wykorzystują założenia ewolucyjne, aby zademonstrować fakty dotyczące makroewolucji! Czy wiedzą, ile gatunków powstało, a ile wyginęło? Nie! Szacują tylko, ile musiało ewoluować zgodnie z podejściem darwinowskim. Twierdzą:

Odkryliśmy, że kluczowe gatunki ptaków w sieciach rozprzestrzeniania nasion zwykle należą do [filogenetycznie] stabilnych linii makroewolucyjnych. Znormalizowane współczynniki specjacji i ekstynkcji wykazują, odpowiednio, pozytywne i negatywne związki z wzorcami interakcji między gatunkami […]. Stąd też te gatunki mają większe szanse zarówno utrzymania się w czasie (ujemna korelacja z tempem ekstynkcji), jak i przynależności do kladów, które z większym prawdopodobieństwem zapewnią gatunek zastępczy, jeśli ten wcześniejszy wyginie (korelacje ze stosunkiem ekstynkcji do tempa dywersyfikacji)⁷.

To jest niedorzeczne

Każdy sceptyk darwinizmu odgwizdałby tutaj faul (gra słów niezamierzona). Nie można po prostu zakładać, że ewolucja zapewni zastępowalność gatunków, jeśli nie ma świadectw kopalnych, że tak właśnie się stało. Sugestie uczonych z Brazylii prowadzą wprost do krainy fantazji:

Sugeruje to, że makroewolucyjny mechanizm selekcji działa w skali regionalnej, selekcjonując gatunki w każdym regionie według ich względnej rangi stabilności [anatomicznej], a nie według bezwzględnych wartości: specjacji, wymierania lub współczynników dywersyfikacji netto. Nasze wyniki wskazują, że przedstawiciele ważnych grup rozsiewających nasiona w wielu lokalizacjach rzeczywiście mają wysoką względną stabilność makroewolucyjną, wynikającą albo z szybkiej akumulacji gatunków (np. gatunki z rodziny tanagrowatych, takie jak tangar i tangarka⁸), albo ze znacznej długości życia (np. jak w przypadku drozdowatych – Turdidae). Czynniki ekologiczne, takie jak rozmieszczenie i liczebność gatunków oraz obecność gatunków inwazyjnych, również wpływają na organizację sieci zależności. Niestety, brak danych uniemożliwia nam dalsze testowanie, czy makroewolucyjne konsekwencje dla struktury sieci są modulowane przez te czynniki⁹.

Teza zawarta w artykule została oparta na następujących założeniach:

1. „Jednym z ważnych założeń teorii selekcji wyższego poziomu, które znajduje poparcie w dotychczasowej wiedzy, jest to, że gatunek zastępczy ma podobne cechy ekologiczne pozwalające mu odgrywać podobną rolę w środowisku”¹⁰.
2. „Zakładamy, że dwa wskaźniki każdego zestawu modeli (każdy z nich plus ich interakcja) wpływają na prawdopodobieństwo, że dana linia może być ewolucyjnie stabilna w długich odstępach czasu”¹¹.
3. „Zakładamy też, że rozmiar ciała jest dobrym wskaźnikiem ekologicznym. Wiemy także, że w diecie wszystkich objętych analizą gatunków są owoce”¹².

W badaniach użyto tak zwanej lambdy Pagela – miary „sygnału filogenetycznego”. Przyjmuje ona wartości w zakresie od 0 do 1 i wskazuje, które podobne do siebie gatunki są ze sobą bliżej spokrewnione. Istnieją oczywiste wyjątki wśród gatunków, w których występuje wyraźny dymorfizm płciowy oraz w przypadkach tak zwanej konwergencji.

Zastosowano korektę filogenetyczną, ponieważ parametry badanych sieci wykazywały istotny sygnał filogenetyczny (średnia wartość lambdy Pagela = 0,537, ale należy zauważyć, że dla każdego drzewa zastosowano odpowiednią wartość lambdy)¹³.

Czas na emeryturę

Przynajmniej jeden z ekologów – Carl Boettiger z UC Berkeley – twierdzi, że metoda lambdy Pagela powinna już przejść na emeryturę¹⁴, ponieważ opiera się na niedorzecznych założeniach biologicznych i nie sprawdza się tak, jak powinna. Cokolwiek myśli się o użyteczności tej metody, to jest to tylko statystyka, która opiera się na błędnym kole drzewa życia Darwina.

Bello i Barreto miały zatem rację, wyrażając swoje wątpliwości o trudnościach w wykryciu „śladu dynamiki ewolucyjnej w interakcjach międzygatunkowych”. Oszacowanie tempa specjacji i wymierania gatunków na podstawie tych, które przetrwały, „jest wciąż wyzwaniem”. Burin i jego współpracownicy zrobili „skok”, aby koncepcję makroewolucji rozbudować o sieci interakcji. Biorąc jednak pod uwagę poczynione przez nich założenia, kontrowersyjne metody badań i towarzyszące temu błędne koło, trudno oczekiwać, że otrzymali „spójne i solidne wyniki, nawet biorąc pod uwagę niepewność szacunkowych parametrów i hipotezy filogenetycznej”.

I tak oto pytanie Colina Pattersona od dziesięcioleci rozbrzmiewa jak echo: „czy możecie powiedzieć mi cokolwiek, doprawdy cokolwiek pewnego o ewolucji?”.

Evolution News

Oryginał: What Do Biologists Really Know About Macroevolution?, „Evolution News & Science Today” 2021, June 23 [dostęp: 26 I 2024].

Przekład z języka angielskiego: Anna Nehring-Rupińska

Literatura: