Ścinanie ewolucyjnego drzewa (cz. 2)

Jesteś bliższy owadom czy nicieniom?

Pierwsza część przybliżyła kwestię filogenezy molekularnej u podstawy drzewa ewolucyjnego. Wśród ewolucyjnych relacji pomiędzy większymi grupami zwierząt panuje jednak nie mniejszy bałagan.

Znany ewolucyjny biolog Douglas Futuyma potwierdził w 2005 r. swoją wiarę w molekularną filogenezę: "Molekularne filogenezy potwierdzają wiele dawno postulowanych pokrewieństw budowanych na postawie danych morfologicznych. Te dwa rodzaje danych są całkowicie niezależne [...] a zatem ich zbieżność potwierdza przekonanie, że pokrewieństwa są prawdziwe". [1] Niestety – jak to często bywa z wieloma twierdzeniami darwinistów – istnieją poważne sprzeczności pomiędzy filogenezami bazującymi na danych morfologicznych i molekularnych. Co gorsza, molekularna filogeneza nie tylko nie wsparła darwinistów w ich zmaganiach ze świadectwami, ale jeszcze pogorszyła sprawę.

Zakłada się, że najprostszymi (najbardziej "prymitywnymi") zwierzętami są gąbki (Porifera) i parzydełkowce (Cnidaria). Inne główne zwierzęce grupy (typy) tradycyjnie dzielone są na kilka szerokich kategorii bazujących na podobieństwach morfologicznych. W tym schemacie sądzono, że kręgowce (Vertebrata) są bliżej spokrewnione ze stawonogami (Arthopoda) niż z nicieniami (Nematoda) - niewielkimi organizmami żyjącymi w glebie i na dnie morza. Morfologicznie jesteśmy pierwszymi ewolucyjnymi kuzynami owadów, ale tylko odległymi krewnymi nicieni.

W 1997 r. Anne Marie Aguinaldo wraz ze współpracownikami zaproponowała jednak radykalną rewizję pokrewieństw pomiędzy różnymi grupami zwierząt. Propozycja ta bazowała na porównywaniu sekwencji 18. rRNA - "osiemnastego rybosomowego RNA". Ponieważ wszystkie organizmy do produkcji białek używają molekularnych fabryk – rybosomów – filogenezy molekularne często bazują na porównywaniu sekwencji molekuł funkcjonujących w rybosomach, np. 18. rRNA lub 28. rRNA. Zgodnie z tą poprawioną filogenezą nie jesteśmy już bardziej spokrewnieni z owadami niż z nicieniami. [2]

Najwyraźniej twierdzenie Futuymy, że filogenezy molekularne wspierają tradycyjne, bazujące na cechach morfologicznych, nie jest prawdziwe w tym przypadku. Co więcej, dane porównawcze uzyskane z 28. rRNA są sprzeczne z rezultatami bazującymi na 18. rRNA. A nawet jeszcze gorzej – filogenezy bazujące na 18. rRNA różnią się od laboratorium do laboratorium. W 1999 r. biolog ewolucyjny Michael Lynch stwierdził: "Klaryfikacja filogenetycznych relacji głównych zwierzęcych typów okazała się być nieuchwytna, z analizami bazującymi na różnych czy nawet na tych samych genach, a dostarczającymi różnorodność filogenetycznych drzew". [3] Lynch był jednak optymistą, że doskonalenie metod porównawczych będzie rozjaśniało relacje pomiędzy zwierzęcymi typami. Jednak, pomimo wysiłku wielu badaczy, konflikty pomiędzy różnymi filogenezami głównych grup zwierząt nie tylko nie wygasają, ale okazują się być coraz bardziej jaskrawe.

W 2000 r. francuska biolog molekularna André Adoutte wraz ze współpracownikami potwierdziła swoje przekonanie, że przebudowana filogeneza bazującą na 18. rRNA jest właściwa. [4] Jednak w 2002 r. grupa badaczy z Pensylwania State University pod kierownictwem Jaime Blaira przeprowadziła studia porównawcze ponad 100 białek różnych organizmów, stwierdzając: "Grupowanie nicieni ze stawonogami jest pozostałością analizy jednego genu – 18. rRNA. Rezultaty przedstawione tutaj sugerują ostrożność w rewidowaniu filogenezy zwierząt bazującej na jednym lub kilku genach. [...] Nasze rezultaty wskazują, że owady (stawonogi) są genetycznie i ewolucyjnie bliższe ludziom niż nicieniom". [5]

W 2004 r. grupa naukowców z National Center for Biotechnology Information przy użyciu trzech różnych metod porównawczych przeanalizowała ponad pięćset białek różnych organizmów. We wnioskach stwierdzili oni, że "większość metod [...] grupuje owady z ludźmi z wykluczeniem nicieni". [6] Następnego roku francuski biolog Hervé Philippe wraz ze współpracownikami przeanalizowali 146 genów 35 gatunków reprezentujących 12 zwierzęcych typów. Ich wnioski grupowały z kolei stawonogi z nicieniami z wykluczeniem kręgowców. [7]

Runda za rundą, a kiedy i gdzie to się skończy nie wie nikt. W komentarzu do artykułu Philippe'a biologowie ewolucyjni z University of Edinburgh Martin Jones i Mark Blaxter stwierdzili: "Pomimo wygodnej pewności podręczników i 150 lat sporów prawdziwe relacje pomiędzy większymi grupami (typami) zwierząt pozostają sporne". [8] Chociaż Jones i Blaxter faworyzowali poglądy Philippe'a przewidywali oni, że z molekularnego drzewa filogenetycznego "już wkrótce wyrosną nowe pędy - i nowe kontrowersje". Istotnie, w grudniu 2005 r. Antoni Rokas i jego grupa użyli dwóch różnych metod do analizy 50 genów pobranych z gatunków reprezentujących 17 typów zwierząt. We wnioskach stwierdzili oni, że: "różne filogenetyczne analizy mogą prowadzić do wzajemnie sprzecznych wniosków, każdy z nich z absolutnym wsparciem" oraz: "ewolucyjne relacje pomiędzy różnymi typami zwierząt pozostają niejasne". [9]

Warto zwrócić uwagę na cytowane zdanie, że różne filogenetyczne metody prowadzą do różnych, często wzajemnie sprzecznych wniosków, przy czym każdy z nich z absolutnym wsparciem.

Być może bałagan z ewolucyjnymi filogenezami nie powinien być taki zaskakujący, jeśli weźmiemy pod uwagę, że za wzorzec podobieństw wśród organizmów może odpowiadać wspólny projekt, a nie wspólne pochodzenie. Wiele obiektów w naszej technologii, pomimo uderzających podobieństw, nie wywodzi się od wspólnego przodka. Pomyśl o samochodach, malowidłach lub narzędziach stolarza. To, co czyni wszystkie samochody osobowe podobnymi, lub obrazy Rembrandta lub śrubokręty, nie wywodzi się ze wspólnoty pochodzenia ale ze wspólnego projektu lub wzorca w umyśle projektanta.

W biologii podobieństwa nie formują prostego rozgałęziającego się wzorca – jak by to sugerowało ewolucyjne pochodzenie. Zamiast tego pojawiają się one w złożonym mozaikowym lub modularnym wzorcu. Obserwujemy stałe biologiczne moduły, które są montowane na różne sposoby, całkiem podobnie jak elektroniczne moduły mogą być zintegrowane w złożony obwód. Wzorzec podobieństw organizmów przypomina bardziej zagnieżdżone klasy czy grupy jasno oddzielone od siebie lukami, podobnie, jak to jest w wytworach naszej technologii. Samochody osobowe są bardziej podobne do samochodów ciężarowych niż do pojazdów dwukołowych. Z kolei motocykle są bardziej podobne samochodom niż okrętom, czy samolotom, które formują osobne grupy, a które także mieszczą w sobie kolejne zagnieżdżone grupy, jak szybowce, samoloty turbośmigłowe czy odrzutowe. Istnieje wiele odmian samolotów turbośmigłowych, ale są one jasno oddzielone od odrzutowych, te z kolei od szybowców czy zeppelinów. Z kolei wszystkie samoloty są bardziej sobie podobnie (tworzą osobny "takson") w zestawieniu np. z okrętami.

Wróżąc z wnętrzności kurczaka

Bazując na założeniu, że dane dwa organizmy pochodzą od wspólnego przodka, molekularne różnice pomiędzy nimi są czasami mierzone, by ocenić jak dawno rozdzieliły się ich linie rodowe. Takie oceny są kalibrowane na podstawie tempa mutacji znanego ze współczesnych genów oraz datowania zapisu kopalnego. Problem w tym, że różne geny mutują w różnym tempie, a datacja kopalnego zapisu często nie jest ścisła.

W 2004 r. ewolucyjni biologowie Dan Graur i William Martin skrytykowali niektóre tego typu datowania jako "powstałe dzięki niewłaściwej metodologii bazującej na pojedynczej kalibracji" w zapisie kopalnym, który jest zarówno "niedokładny, jak i niepwny – oraz w wielu przypadkach bez znaczenia i nie mający [dla tej technologii] zastosowania". Choć w nauce wszystkie metody pomiarowe zawierają błędy i niedokładności, duża część literatury dyskutującej "zegar molekularny" traktuje ten „punkt kalibracji” jako bezbłędny, prowadząc do tego, co Graur i Martin nazwali "iluzję precyzji". "Całościowy ewolucyjny rozkład jazdy – stwierdzili – choć bardzo kuszący, jest totalnie zmyślony". Graur i Martin wnioskowali: "Niestety, niezależnie jak wielkie może być nasze pragnienie ujrzenia przeszłości, miraże nie zawierają wody". Omawiany artykuł nie jest generalną krytyką molekularnej filogenezy, ani datowania molekularnego. Jednak jego autorzy byli wystarczająco sfrustrowani, by zatytułować go "Wróżenie z wnętrzności kurczaka". [10]

W starożytnym Rzymie niektórzy wróżbiarze używali wątroby złożonych w ofierze zwierząt by przepowiadać przyszłość. Oczywiście, to, co odczytywadali z tej wątroby to były ich własne wizje - wątroba jest niema, podobnie jak molekuły w organizmach, z których obecnie darwiniści chcą odczytywać pokrewieństwa pomiędzy organizmami.

Molekularne filogenezy są często wzajemnie sprzeczne oraz dodatkowo sprzeczne z filogenezami budowanymi na podstawie danych anatomicznych i morfologicznych. Sprzeczności znajdowane w molekulanych filogenezach doprowadziły wielu biologów do porzucenia koncepcji uniwersalnego wspólnego przodka wszystkich form żywych. Jednak główny problem z molekularnymi filogenezami nie polega nawet na tym, że są one wzajemnie sprzeczne i sprzeczne z filogenezami morfologicznymi. Główny problem polega na tym, że muszą one zakładać wspólnotę pochodzenia, by dowodzić jej prawdziwości, co jest klasycznym przykładem dowodzenia w błędnym kole.

Jako argument na prawdziwość darwinizmu, molekularna filogeneza jest równie dobra, jak wróżenie z wątroby kurczaka.

---------------------------------------------------

Przypisy:

1. Futuyma, D., (2005) Evolution. Sinauer Associates: Sunderland, MA, s. 528.

2. Aguinaldo, A.M., Turberville, J.M., Linford, L.S., Rivera, M.C., Garey, G.R., Raff, A.R., and Lake, J.A., (1997) "Evidence for a clade of nematodes, arthropods and other molting animals". Nature vol. 387, s. 489-493.

3. Lynch, M., (1999) "The age and relationships of the major animal phyla". Evolution vol. 53, s. 319-325.

4. Adouette, A., Balavoine, G., Lartillot, N., Lespinet, O., Purd'homme, B., and de Rosa, R., (2000) "The new animal phylogeny: Reliability and implications". Proceedings of the National Academy of Sciences USA vol. 97, s. 4453-4456.

5. Blair, J.E., Ikeo, K., Gojobori, T., and Hedges, S.B., (2002) "The evolutionary position of nematodes". Biomed Central Evolutionary Biology vol. 2, s. 7.

6. Wolf, Y.I., Rogozin, I.B., and Koonin, E,V., (2004) "Coelomata and Not Ecdysozoa: Evidence From Genome-Wide Phylogenetic Analysis". Genome Research vol. 14, s. 29-36.

7. Philippe, H., Lartillot, N., and Brinkmann, H., (2005) "Multigene analysis of bilaterian animals corroborate the monophyly of Ecdysozoa, Lophotrochozoa and Protostomia". Molecular Biology and Evolution vol. 22, s. 246-1253.

8. Jones, J., and Blaxter, M., (2005) "Animal roots and shoots". Nature vol. 434, s. 1076-1077.

9. Rokas, A., Krüger, D., and Carrol, S.B., (2005) "Animal evolution and the molecular signature of radiations compressed in time". Science vol. 310, s. 1933-1938.

10. Graur, D., and Martin, W., (2004) "Reading the entrails of chickens: Molecular timescales of evolution and the illusion of precision". Trends in Genetics vol. 20, s. 80-86.