Evoluția explică modul în care au apărut toate ființele vii, inclusiv noi. Ar fi ușor să presupunem că evoluția funcționează prin adăugarea continuă de trăsături organismelor, crescând în mod constant complexitatea acestora. Unii pești au evoluat picioarele și au mers pe uscat. Unii dinozauri au evoluat aripi și au început să zboare. Alții au evoluat pântecele și au început să nască pentru a trăi tineri.
Cu toate acestea, acesta este unul dintre cele mai predominante și frustrante concepții greșite despre evoluție. Multe ramuri de succes ale arborelui vieții au rămas simple, cum ar fi bacteriile, sau și-au redus complexitatea, cum ar fi paraziții. Și le merge foarte bine.
Într-o studiu recent publicat în Nature Ecology and Evolution, am comparat genomul complet al a peste 100 de organisme (majoritatea animale), pentru a studia modul în care regnul animal a evoluat la nivel genetic. Rezultatele noastre arată că originile marilor grupuri de animale, cum ar fi cea care cuprinde oamenii, sunt legate nu de adăugarea de gene noi, ci de pierderile masive de gene.
Biologul evoluționist Stephen Jay Gould a fost unul dintre cei mai puternici adversari ai „marșul progresului”, Ideea că evoluția are ca rezultat întotdeauna o complexitate crescută. În cartea sa Sală arhiplină (1996), Gould folosește modelul mersului bețivului. Un bețiv părăsește un bar într-o gară și trece cu stângăcie înainte și înapoi peste peron, legănându-se între bar și șine. Având suficient timp, bețivul va cădea în șenile și va rămâne blocat acolo.
Platforma reprezintă o scară de complexitate, cârciuma fiind cea mai mică complexitate, iar pistele sunt maxime. Viața a apărut prin ieșirea din pub, cu complexitatea minimă posibilă. Uneori se împiedică în mod aleatoriu spre piste (evoluând într-un mod care crește complexitatea) și alteori către pub (reducând complexitatea).
Nicio opțiune nu este mai bună decât cealaltă. A rămâne simplu sau a reduce complexitatea poate fi mai bun pentru supraviețuire decât a evolua cu o complexitate crescută, în funcție de mediu.
Dar, în unele cazuri, grupurile de animale dezvoltă caracteristici complexe care sunt intrinseci modului în care funcționează corpul lor și nu mai pot pierde acele gene pentru a deveni mai simple - ele se blochează în șinele trenului. (Nu există trenuri de care să vă faceți griji în această metaforă.) De exemplu, organismele multicelulare rareori se întorc pentru a deveni unicelulare.
Dacă ne concentrăm doar asupra organismelor prinse în șinele trenului, atunci avem o percepție părtinitoare a vieții care evoluează în linie dreaptă de la simplă la complexă, crezând în mod eronat că formele de viață mai vechi sunt întotdeauna simple și cele mai noi sunt complexe. Dar adevărata cale către complexitate este mai sinuoasă.
Împreună cu Peter Holland de la Universitatea din Oxford, am analizat cum a evoluat complexitatea genetică la animale. Anterior, am arătat că adăugarea de gene noi a fost cheia evoluției timpurii a regnului animal. Întrebarea a devenit apoi dacă acest lucru a fost cazul în timpul evoluției ulterioare a animalelor.
Studiind arborele vieții
Majoritatea animalelor pot fi grupate în linii evolutive majore, ramuri pe copacul vieții care arată cum au evoluat animalele vii astăzi dintr-o serie de strămoși comuni. Pentru a răspunde la întrebarea noastră, am studiat fiecare filiație animală pentru care o secvență genomică era disponibilă public și multe filiații non-animale pentru a le compara.
O descendență de animale este cea a deuterostomilor, care include oameni și alte vertebrate, precum și stele de mare sau arici de mare. Un altul este ecdiozoanii, care cuprind artropodele (insecte, homari, păianjeni, milipede) și alte animale de năpârlire, cum ar fi viermii rotunzi. Vertebratele și insectele sunt considerate unele dintre cele mai complexe animale. În cele din urmă, avem o linie, lofotrocozoarii, care include animale precum moluștele (melci, de exemplu) sau anelidele (râme), printre multe altele.
Am luat această selecție diversă de organisme și ne-am uitat să vedem cum au fost legate de arborele vieții și ce gene au împărtășit și nu au împărtășit. Dacă o genă era prezentă într-o ramură mai veche a copacului și nu într-una mai tânără, am dedus că această genă a fost pierdută. Dacă o genă nu a fost prezentă în ramurile mai vechi, dar a apărut într-o ramură mai tânără, atunci am considerat-o o genă nouă care a fost câștigată în ramura mai tânără.
O diagramă a arborelui vieții care arată numărul în schimbare de gene ale diferitelor grupuri de animale. Triunghiurile portocalii îndreptate în jos indică pierderile de gene. Triunghiurile verzi îndreptate în sus indică câștiguri genetice. Cu cât triunghiul este mai mare, cu atât schimbarea este mai mare. Jordi Paps, Autorul a oferit
Rezultatele au arătat un număr fără precedent de gene pierdute și câștigate, ceva ce nu s-a mai văzut până acum în analizele anterioare. Două dintre cele mai importante linii, deuterostomii (inclusiv oamenii) și ecdiozoanii (inclusiv insectele), au prezentat cel mai mare număr de pierderi genetice. În schimb, lofotrocozoanii prezintă un echilibru între noutățile genelor și pierderile.
Rezultatele noastre confirmă imaginea dată de Stephen Jay Gould, arătând că, la nivelul genelor, viața animală a apărut prin părăsirea pubului și a făcut un salt mare de complexitate. Dar după entuziasmul inițial, unele descendențe s-au împiedicat mai aproape de pub prin pierderea genelor, în timp ce alte descendențe s-au îndreptat spre pistă, câștigând gene. Considerăm că acesta este rezumatul perfect al evoluției, o alegere aleatorie indusă de alcool între bar și calea ferată. Sau, așa cum spune meme-ul pe internet, „du-te acasă evoluție, ești beat".
Despre autor
Jordi Paps, lector, Școala de Științe Biologice, Universitatea din Bristol, Universitatea din Bristol și Cristina Guijarro-Clarke, doctorandă în evoluție, Universitatea din Essex
Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.
carti_stiinta
