Od redakcji Evolution News: jest to ósmy tekst w liczącej 10 tekstów serii opartej na artykule Caseya Luskina, zatytułowanym The Top Ten Scientific Problems with Biological and Chemical Evolution [Dziesięć największych problemów naukowych teorii ewolucji biologicznej i chemicznej] i opublikowanym w tomie More than Myth? [Więcej niż mit?], którego redaktorami są Paul Brown i Robert Stackpole (Chartwell Press, 2014).
Biologowie ewolucyjni utrzymują, że potężnym świadectwem na rzecz koncepcji wspólnoty pochodzenia są również wzorce rozwoju zarodków kręgowców. W podręcznikach biologii zazwyczaj twierdzi się, że zarodki różnych grup kręgowców rozpoczynają proces rozwoju od bardzo podobnych form, co ma stanowić odzwierciedlenie ich wspólnego pochodzenia1. Wiąże się to jednak z wyolbrzymieniem stopnia podobieństwa między wczesnymi stadiami rozwoju zarodków kręgowców.
Biologowie, którzy badają te kwestie, odkryli znaczą zmienność pośród zarodków kręgowców, począwszy już od najwcześniejszych stadiów rozwoju, co przeczy przewidywaniom koncepcji wspólnoty pochodzenia2. W artykule opublikowanym na łamach czasopisma „Nature” stwierdzono: „Wbrew oczekiwaniom o utrwaleniu wczesnych stadiów rozwoju w wielu badaniach wykazano, że często istnieje zdumiewająca dywergencja między wczesnymi i późnymi stadiami rozwoju pośród spokrewnionych gatunków”3. Natomiast w artykule, który ukazał się w „Trends in Ecology and Evolution”, zauważono: „pomimo wielokrotnych zapewnień o jednakowości wczesnych etapów rozwoju pośród członków danego typu, proces rozwoju przed stadium filotypowym jest bardzo zróżnicowany”4.
Większość embriologów, którzy przyznają, że zarodki kręgowców różnią się we wczesnych stadiach rozwoju, twierdzi mimo wszystko, że zarodki przechodzą bardzo podobne stadium w środku procesu rozwoju, nazywane stadium filotypowym lub pharyngulą. Ci teoretycy proponują rozwojowy model klepsydry, zgodnie z którym podobieństwa między zarodkami w tym środkowym stadium świadczą o wspólnocie pochodzenia. Jeden z krytycznie nastawionych biologów wyjaśnił, jak ta koncepcja jest postrzegana: „To niemal tak, jakby idea stadium filotypowego była uznawana za koncepcję biologiczną, która nie wymaga żadnego dowodu”5.
Kiedy jednak biologowie przyjrzeli się świadectwom empirycznym na potwierdzenie istnienia stadium filotypowego bądź pharynguli, odkryli, że dane wskazują na coś przeciwnego. W ramach pewnego kompleksowego badania, którego wyniki opisano w czasopiśmie „Anatomy and Embryology”, dokonano przeglądu cech różnorodnych kręgowców – cech pojawiających się w tym rzekomo podobnym stadium – i odkryto, że główne cechy zarodków są odmienne. Cechy te to między innymi:
- wielkość ciała,
- plan budowy ciała,
- wzorce wzrostu oraz
- tempo procesu rozwoju6.
Badacze dochodzą do wniosku, że świadectwa empiryczne „przeczą ewolucjonistycznemu modelowi klepsydry” i są „trudne do pogodzenia” z istnieniem stadium pharynguli7. Również w artykule opublikowanym na łamach czasopisma „Proceedings of the Royal Society of London” doniesiono, że dane „przeczą przewidywaniom [idei stadium filotypowego]: zróżnicowanie fenotypowe między gatunkami jest największe w środkowym stadium procesu rozwoju”8. Badacze doszli do następującego wniosku: „zdumiewający stopień niezależności cech w procesie rozwoju przemawia przeciwko istnieniu stadium filotypowego u kręgowców”9.
Mimo iż proces rozwoju kręgowców wykazuje duże zróżnicowanie, embriologowie akceptujący teorię ewolucji próbują na siłę dopasować interpretacje ewolucjonistyczne do danych. Kiedy od każdej reguły są jakieś wyjątki, lepszym sposobem jest po prostu dopuszczenie, aby dane przemawiały same za siebie. W ramach nieewolucjonistycznego ujęcia embriologii łatwiej dałoby się stwierdzić istnienie różnic między zarodkami kręgowców w każdym stadium rozwoju oraz że w trakcie domniemanego stadium filotypowego zarodki kręgowców wykazują zarówno pewne podobieństwa, jak i znaczne różnice.
Casey Luskin
Oryginał: Problem 8: Differences Between Vertebrate Embryos Contradict the Predictions of Common Ancestry, „Evolution News & Science Today” 2015, February 13 [dostęp 29 III 2023].
Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan
Źródło zdjęcia: Pixabay
Ostatnia aktualizacja strony: 29.3.2023
Przypisy
- Por. np. następujące cytaty: „Podobieństwa między zarodkami strunowców. Te różnorodne organizmy wydają się bardzo podobne do siebie w pierwszych stadiach rozwoju […], co świadczy o tym, że mają one wspólnego przodka, który rozwijał się tą samą ścieżką” (C. Belk, V. Borden Maier, Biology: Science for Life, 3rd ed., Pearson/Benjamin Cummings, San Francisco 2010, s. 234); „Anatomiczne podobieństwa między zarodkami kręgowców. W pewnym stadium rozwoju zarodkowego wszystkie kręgowce mają ogon umiejscowiony za odbytem, a także kieszonki skrzelowe (gardłowe). Takie podobieństwa może wyjaśnić koncepcja pochodzenia od wspólnego przodka” (N.A. Campbell, J.B. Reece, Biology, 7th ed., Pearson/Benjamin Cummings, San Francisco 2005, s. 449); „We wczesnym stadium rozwoju ludzkie zarodki oraz zarodki wszystkich innych kręgowców są do siebie podobne. Te wczesne podobieństwa są świadectwem, że wszystkie kręgowce mają wspólnego przodka. […] Zarodki różnych kręgowców są do siebie bardzo podobne w najwcześniejszych stadiach rozwoju” (Holt Science & Technology, Life Science, Holt, Rinehart, and Winston, Orlando – Austin – New York – San Diego – Toronto – London 2001, s. 183).
- Na przykład w jednym artykule stwierdzono: „Badacze wykazali niedawno, że wczesne stadia rozwoju mogą dość znacznie się od siebie różnić, nawet w przypadku spokrewnionych ze sobą gatunków, należących na przykład do jeżowców, płazów i – ogólnie – kręgowców. Pisząc o wczesnych stadiach rozwoju, mam na myśli stadia od momentu zapłodnienia do neurulacji (lub gastrulacji w przypadku takich taksonów jak jeżowce, które nie przechodzą neurulacji). Elinson (1987) wykazał, że takie wczesne stadia jak początkowe bruzdkowanie i gastrula mogą dość znacznie się od siebie różnić pośród kręgowców” (A. Collazo, Developmental Variation, Homology, and the Pharyngula Stage, „Systematic Biology” 2000, Vol. 49, No. 1, s. 9 [3–18], https://doi.org/10.1080/10635150050207357 [usunięto wewnętrzne odnośniki]). W innym artykule napisano: „Zgodnie z najnowszymi modelami nie tylko po rzekomym utrwalonym stadium następuje dywergencja, lecz jest ono także poprzedzone zróżnicowaniem wcześniejszych stadiów, w tym gastrulacji i neurulacji. Obserwujemy to na przykład u łuskonośnych, u których po zróżnicowanych stadiach gastrulacji i neurulacji może następować dość podobne stadium somitów. W związku z tym związek między ewolucją a rozwojem zaczęto przedstawiać w postaci modelu »klepsydry ewolucyjnej«” (M.K. Richardson et al., There Is No Highly Conserved Embryonic Stage in the Vertebrates: Implications for Current Theories of Evolution and Development, „Anatomy and Embryology” 1997, Vol. 196, No. 2, s. 92 [91–106], https://doi.org/10.1007/s004290050082 [usunięto wewnętrzne odnośniki]).
- A.T. Kalinka et al., Gene Expression Divergence Recapitulates the Developmental Hourglass Model,„Nature” 2010, Vol. 468, s. 811 [811–814], https://doi.org/10.1038/nature09634 [usunięto wewnętrzne odnośniki].
- B.K. Hall, Phylotypic Stage or Phantom: Is There a Highly Conserved Embryonic Stage in Vertebrates?, „Trends in Ecology and Evolution” 1997, Vol. 12, No. 12, s. 461 [461–463], https://doi.org/10.1016/s0169-5347(97)01222-6.
- M.K. Richardson et al., There Is No Highly Conserved Embryonic Stage in the Vertebrates, s. 92.
- Por. M.K. Richardson et al., There Is No Highly Conserved Embryonic Stage in the Vertebrates; S. Poe, M.H. Wake, Quantitative Tests of General Models for the Evolution of Development, „The American Naturalist” 2004, Vol. 164, No. 3, s. 415–422, https://doi.org/10.1086/422658; M.K. Richardson, Heterochrony and the Phylotypic Period, „Developmental Biology” 1995, Vol. 172, No. 2, s. 412–421, https://doi.org/10.1006/dbio.1995.8041; O.R.P. Bininda-Emonds, J.E. Jeffery, M.K. Richardson, Inverting the Hourglass: Quantitative Evidence against the Phylotypic Stage in Vertebrate Development, „Proceedings of the Royal Society of London B” 2003, Vol. 270, No. 1513, s. 341–346, https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2242.
- M.K. Richardson et al., There Is No Highly Conserved Embryonic Stage in the Vertebrates, s. 105.
- O.R.P. Bininda-Emonds, J.E. Jeffery, M.K. Richardson, Inverting the Hourglass, s. 341 (przyp. tłum.).
- Tamże, s. 341.
Literatura:
- Belk C., Borden Maier V., Biology: Science for Life, 3rd ed., Pearson/Benjamin Cummings, San Francisco 2010.
- Bininda-Emonds O.R.P., Jeffery J.E., Richardson M.K., Inverting the Hourglass: Quantitative Evidence against the Phylotypic Stage in Vertebrate Development, „Proceedings of the Royal Society of London B” 2003, Vol. 270, No. 1513, s. 341–346, https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2242.
- Campbell N.A., Reece J.B., Biology, 7th ed., Pearson/Benjamin Cummings, San Francisco 2005.
- Collazo A., Developmental Variation, Homology, and the Pharyngula Stage, „Systematic Biology” 2000, Vol. 49, No. 1, s. 3–18, https://doi.org/10.1080/10635150050207357.
- Hall B.K., Phylotypic Stage or Phantom: Is There a Highly Conserved Embryonic Stage in Vertebrates?, „Trends in Ecology and Evolution” 1997, Vol. 12, No. 12, s. 461–463, https://doi.org/10.1016/s0169-5347(97)01222-6.
- Holt Science & Technology, Life Science, Holt, Rinehart, and Winston, Orlando – Austin – New York – San Diego – Toronto – London 2001.
- Kalinka A.T. et al., Gene Expression Divergence Recapitulates the Developmental Hourglass Model, „Nature” 2010, Vol. 468, s. 811–814, https://doi.org/10.1038/nature09634.
- Poe S., Wake M.H., Quantitative Tests of General Models for the Evolution of Development, „The American Naturalist” 2004, Vol. 164, No. 3, s. 415–422, https://doi.org/10.1086/422658.
- Richardson M.K., Heterochrony and the Phylotypic Period, „Developmental Biology” 1995, Vol. 172, No. 2, s. 412–421, https://doi.org/10.1006/dbio.1995.8041.
- Richardson M.K. et al., There Is No Highly Conserved Embryonic Stage in the Vertebrates: Implications for Current Theories of Evolution and Development, „Anatomy and Embryology” 1997, Vol. 196, No. 2, s. 91–106, https://doi.org/10.1007/s004290050082.