Największe naukowe problemy teorii ewolucji: filogeneza molekularnaCzas czytania: 5 min

Jonathan Wells

2022-07-13
Największe naukowe problemy teorii ewolucji: filogeneza molekularna<span class="wtr-time-wrap after-title">Czas czytania: <span class="wtr-time-number">5</span> min </span>

Od redakcji „Evolution News & Science Today”: Z przyjemnością przedstawiamy nową serię tekstów autorstwa Jonathana Wellsa, poświęconych tematowi największych naukowych problemów teorii ewolucji. Poniżej zamieszczamy czwarty tekst w tej serii, stanowiący część artykułu opublikowanego w nowej książce The Comprehensive Guide to Science and Faith: Exploring the Ultimate Questions About Life and the Cosmos [Wyczerpujący przewodnik po nauce i wierze. Rozważania dotyczące podstawowych pytań o życie i kosmos].

 

Słowo filogeneza oznacza ewolucyjną historię organizmu1. Termin ten został ukuty przez niemieckiego biologa darwinowskiego Ernsta Haeckela kilka lat po opublikowaniu O powstawaniu gatunków. Biologowie ewolucyjni proponowali filogenezy oparte na homologiach w skamieniałościach, jak się jednak przekonaliśmy, ze skamieniałościami2 i homologiami3 związane są różne problemy. Wraz z nastaniem współczesnej biologii molekularnej biologowie ewolucyjni w coraz większej mierze starali się opierać filogenezy na cząsteczkach, takich jak białka i DNA.

Białka składają się z sekwencji podjednostek zwanych aminokwasami, a DNA zbudowany jest z podjednostek nazywanych nukleotydami. Różne gatunki mogą mieć podobne białka lub cząsteczki DNA posiadające drobne różnice w sekwencjach swoich podjednostek. Jeśli trzy różne gatunki mają podobną cząsteczkę DNA, a jej sekwencja u gatunku A jest bardziej podobna do sekwencji u gatunku B niż do sekwencji u gatunku C, to biolog ewolucyjny może dojść do wniosku, że A jest bliżej spokrewniony z B niż z C.

 

Definicja „pokrewieństwa”

Termin pokrewieństwo jest jednak wieloznaczny. W jednym sensie może on odnosić się do genealogii, co można wyrazić za pomocą zdania „Karol Darwin był bliżej spokrewniony z Erasmusem Darwinem (swoim dziadkiem), niż obaj oni byli spokrewnieni z Geronimo”. W innym sensie może oznaczać podobieństwo, jak w zdaniu „żelazo jest bardziej pokrewne aluminium, niż oba te pierwiastki pokrewne są żonkilowi”4. We wnioskowaniach dotyczących filogenezy zakłada się, że pokrewieństwo molekularne (w drugim sensie) jest równoważne pokrewieństwu genealogicznemu (w pierwszym sensie). Podstawą dla tej przesłanki jest założenie wspólnoty pochodzenia.

Porównania molekularne komplikuje problem przyrównywania sekwencji. W sekwencjach DNA w organizmach żywych zwykle mamy do czynienia z powtarzającymi się lub usuniętymi fragmentami, a w związku z tym nie jest jasne, od którego miejsca rozpocząć przyrównywanie. Jeśli dwie sekwencje można przyrównać na więcej niż jeden sposób, to każde porównanie będzie w dużej mierze zależne od przyrównania wybranego przez badacza. A kiedy porównuje się liczne sekwencje, jak ma to miejsce w przypadku filogenez molekularnych, problem staje się znacznie większy5.

 

Ewolucyjne drzewo życia

Karol Darwin uważał, że historię organizmów żywych można przedstawić jako „wielkie Drzewo Życia”, gdzie wspólni przodkowie stanowią pień, a współczesne organizmy to wierzchołki gałęzi6. Jeśli historia życia przypomina drzewo, to należałoby się spodziewać, że dane pochodzące z filogenez molekularnych w końcu zejdą się w jednym drzewie i że w miarę gromadzenia danych dopasowanie będzie coraz większe. Jednak od samego początku filogeneza molekularna borykała się z rozbieżnościami między drzewami opartymi na różnych sekwencjach i różnych przyrównaniach.

Problem ten stawał się coraz większy w miarę gromadzenia danych. W 2005 roku trzej biolodzy, którzy porównali pięćdziesiąt sekwencji DNA pochodzących z siedemnastu grup zwierząt, doszli do wniosku, że „różne analizy filogenetyczne mogą prowadzić do sprzecznych ze sobą rezultatów z [na pierwszy rzut oka] absolutnym poparciem”7. W 2012 roku czwórka biologów ewolucyjnych doniosła, że „niezgodności między filogenezami opracowanymi na podstawie […] różnych podzbiorów sekwencji molekularnych występują powszechnie”8.

Idea wspólnoty pochodzenia pozostaje więc jedynie założeniem. Nie wynika jednoznacznie z koncepcji homologii, chyba że na zasadzie błędnego koła w rozumowaniu. Zapis kopalny pozostaje (co przyznawał sam Darwin) poważnym problemem. O wspólnocie pochodzenia nie można też wnioskować na podstawie niespójnych ustaleń w zakresie filogenezy molekularnej.

Jonathan Wells

Oryginał: Top Scientific Problems with Evolution: Molecular Phylogeny, „Evolution News & Science Today” 2022, February 14 [dostęp 13 VII 2022].

 

Przekład z języka angielskiego: Dariusz Sagan

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 13.07.2022

Przypisy

  1. Definicja „filogenezy” w słowniku Merriam-Webster [dostęp 8 III 2022].
  2. Por. J. Wells, Największe naukowe problemy teorii ewolucji: skamieniałości, tłum. D. Sagan, „W Poszukiwaniu Projektu” 2022, 8 lipca [dostęp 8 VII 2022].
  3. Por. J. Wells, Największe naukowe problemy teorii ewolucji: homologia, tłum. D. Sagan, „W Poszukiwaniu Projektu” 2022, 6 lipca [dostęp 8 III 2022].
  4. Por. J. Wells, Zombie-nauka. Jeszcze więcej ikon ewolucji, tłum. M. Guzowska, „Seria Inteligentny Projekt”, Fundacja En Arche, Warszawa 2020, s. 32 [dostęp 8 III 2022].
  5. Por. J.A. Lake, The Order of Sequence Alignment Can Bias the Selection of Tree Topology, „Molecular Biology and Evolution” 1991, Vol. 8, No. 3, s. 378–385; Wells, Zombie-nauka, s. 35.
  6. Por. K. Darwin, O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt. Dzieła Wybrane, t. II, tłum. S. Dickstein, J. Nusbaum, „Biblioteka Klasyków Biologii”, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1959, s. 134.
  7. A. Rokas, D. Krüger, S.B. Carroll, Animal Evolution and the Molecular Signature of Radiations Compressed in Time, „Science” 2005, Vol. 310, No. 5756, s. 1937 [1933–1938].
  8. L. Dávalos, A. Cirranello, J. Geisler, N. Simmons, Understanding Phylogenetic Incongruence: Lessons from Phyllostomid Bats, „Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society” 2012, Vol. 87, No. 4, s. 991 [991–1024].

Literatura:

  1. Darwin K., O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt. Dzieła Wybrane, t. II, tłum. S. Dickstein, J. Nusbaum, „Biblioteka Klasyków Biologii”, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1959.
  2. Dávalos L., Cirranello A., Geisler J., Simmons N., Understanding Phylogenetic Incongruence: Lessons from Phyllostomid Bats, „Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society” 2012, Vol. 87, No. 4, s. 991–1024.
  3. Lake J.A., The Order of Sequence Alignment Can Bias the Selection of Tree Topology, „Molecular Biology and Evolution” 1991, Vol. 8, No. 3, s. 378–385.
  4. Rokas A., Krüger D., Carroll S.B., Animal Evolution and the Molecular Signature of Radiations Compressed in Time, „Science” 2005, Vol. 310, No. 5756, s. 1933–1938.
  5. Wells J., Największe naukowe problemy teorii ewolucji: homologia, tłum. D. Sagan, „W Poszukiwaniu Projektu” 2022, 6 lipca [dostęp 8 III 2022].
  6. Wells J., Największe naukowe problemy teorii ewolucji: skamieniałości, tłum. D. Sagan, „W Poszukiwaniu Projektu” 2022, 8 lipca [dostęp 8 VII 2022].
  7. Wells J., Zombie-nauka. Jeszcze więcej ikon ewolucji, tłum. M. Guzowska, „Seria Inteligentny Projekt”, Fundacja En Arche, Warszawa 2020 [dostęp 8 III 2022].

Dodaj komentarz



Najnowsze wpisy

Najczęściej oglądane wpisy

Wybrane tagi