De meeste van onze evolutiebomen kunnen het mis hebben
Een evolutionaire boom of fylogenetische boom is een vertakkingsdiagram dat de evolutionaire relaties tussen verschillende biologische soorten laat zien op basis van overeenkomsten en verschillen in hun kenmerken. Historisch gezien werd dit gedaan op basis van hun fysieke kenmerken – de overeenkomsten en verschillen in de anatomie van verschillende soorten.
Door vooruitgang in genetische manipulatie kunnen biologen nu genetische gegevens gebruiken om evolutionaire relaties te ontcijferen. Wetenschappers hebben ontdekt dat moleculaire gegevens leiden tot heel verschillende, soms op zijn kop gezette, eeuwenlange wetenschappelijk werk waarbij soorten worden geclassificeerd op basis van fysieke kenmerken, volgens een nieuwe studie.
“Dit betekent dat convergente evolutie ons – zelfs de slimste evolutionaire biologen en anatomen – al meer dan 100 jaar voor de gek houdt!” Matthew Wells
Sinds Darwin en zijn tijdgenoten in de negentiende eeuw hebben biologen geprobeerd de ‘stambomen’ van dieren te reconstrueren door zorgvuldig de verschillen in hun anatomie en structuur (morfologie) te onderzoeken.
Met de ontwikkeling van snelle genetische sequencing-technieken zijn biologen nu echter in staat genetische (moleculaire) gegevens te gebruiken om de evolutionaire relaties van soorten zeer snel en goedkoop samen te stellen, wat vaak bewijst dat organismen waarvan we ooit dachten dat ze nauw verwant waren aan elkaar, in In feite behoren totaal verschillende takken tot A.
Voor het eerst vergeleken wetenschappers in Bath fylogenetische bomen op basis van morfologie met die op basis van moleculaire gegevens en zetten ze uit op geografische locatie.
Ze ontdekten dat dieren gegroepeerd op moleculaire bomen meer geografisch samenleefden dan dieren gegroepeerd op morfologische bomen.
“Het blijkt dat veel van onze evolutionaire bomen het bij het verkeerde eind hebben”, zegt Matthew Wells, hoogleraar evolutionaire paleobiologie aan het Milner Center for Evolution van de Universiteit van Bath.
We classificeren organismen al meer dan honderd jaar op basis van hun anatomische vorming en groepering, maar moleculaire gegevens vertellen vaak een iets ander verhaal.
“Onze studie levert statistisch bewijs dat wanneer een evolutionaire boom voor dieren wordt gemaakt op basis van hun moleculaire gegevens, deze vaak beter past bij hun geografische spreiding.
“De plaats waar de dingen leven – hun biogeografie – is een belangrijke bron van evolutionair bewijs dat bekend is bij Darwin en zijn tijdgenoten.
“Spitsmuizen, varkenshuiden, olifanten, goudmollen en zwemmende zeekoeien komen bijvoorbeeld allemaal uit dezelfde grote tak van de zoogdierevolutie – ook al zien ze er heel anders uit (en leven ze op totaal verschillende manieren).
“De Molecular Trees hebben ze gegroepeerd in een groep genaamd Afrotheria, of zo genoemd omdat ze allemaal van het Afrikaanse continent komen, dus de groep past bij de biogeografie.”
Moleculaire fylogenetische bomen laten zien dat olifantspitsmuizen nauwer verwant zijn aan olifanten dan aan spitsmuizen. Krediet: Danny Ye
De studie wees uit dat convergente evolutie – wanneer een eigenschap zich afzonderlijk ontwikkelt in twee groepen organismen die niet genetisch verwant zijn – vaker voorkomt dan biologen eerder dachten.
Professor Wells zei: “We hebben al veel beroemde voorbeelden van convergente evolutie, zoals vluchten die afzonderlijk evolueren in vogels, vleermuizen en insecten, of complexe camera-ogen die afzonderlijk evolueren in inktvissen en mensen.
“Maar nu met de moleculaire gegevens kunnen we zien dat convergente evolutie de hele tijd plaatsvindt – dingen waarvan we dachten dat ze nauw verwant waren, liggen vaak ver uit elkaar op de boom des levens.
“Mensen die hun brood verdienen als nabootsers hebben meestal geen connectie met de beroemde persoon die ze nabootsen, en mensen binnen een familie zijn niet altijd hetzelfde – en hetzelfde geldt voor evolutiebomen.
“Het bewijst dat evolutie dingen steeds opnieuw uitvindt en telkens wanneer het probleem zich voordoet op een andere tak van de evolutieboom, een gelijkaardige oplossing vindt.
“Dit betekent dat convergente evolutie ons – zelfs de slimste evolutionaire biologen en anatomen – al meer dan 100 jaar voor de gek houdt!”
Dr. Jack Auston, co-onderzoeker en eerste auteur van het artikel zei: “Het idee dat biogeografie de evolutionaire geschiedenis kan weerspiegelen, was een groot deel van wat Darwin ertoe bracht zijn evolutietheorie te ontwikkelen door middel van natuurlijke selectie, dus het is zeer verrassend dat dit is niet zo. De zaak werd beschouwd als een heel eenvoudige methode[{“ attribute=““>accuracy of evolutionary trees in this way before now.
“What’s most exciting is that we find strong statistical proof of molecular trees fitting better not just in groups like Afrotheria, but across the tree of life in birds, reptiles, insects, and plants too.
“It being such a widespread pattern makes it much more potentially useful as a general test of different evolutionary trees, but it also shows just how pervasive convergent evolution has been when it comes to misleading us.”
Reference: “Molecular phylogenies map to biogeography better than morphological ones” by Jack W. Oyston, Mark Wilkinson, Marcello Ruta and Matthew A. Wills, 31 May 2022, Communications Biology.
DOI: 10.1038/s42003-022-03482-x
“Coffee fanatic. Gamer. Award-winning zombie aficionado. College student. Hardcore internet proponent. Twitter guru. Subtly charming bacon nerd. Thinker.”