قد تكون معظم أشجارنا التطورية خاطئة

وفقًا للأشجار التطورية الجزيئية ، ترتبط زبابة الفيل ارتباطًا وثيقًا بالفيلة أكثر من ارتباطها بالزبابة.

يقترح بحث جديد بقيادة علماء في مركز ميلنر للتطور بجامعة باث أن تحديد الأشجار التطورية للكائنات من خلال مقارنة علم التشريح بدلاً من تسلسل الجينات أمر مضلل. الدراسة المنشورة في المجلة بيولوجيا الاتصالات في 31 مايو 2022 ، يُظهر أننا غالبًا ما نحتاج إلى قلب قرون من العمل الأكاديمي الذي كان يصنف الكائنات الحية وفقًا لشكلها.

منذ داروين ومعاصريه في القرن التاسع عشر ، يحاول علماء الأحياء إعادة بناء “أشجار العائلة” للحيوانات من خلال فحص الاختلافات في تشريحها وبنيتها (مورفولوجيا) بعناية.

ومع ذلك ، مع تطور تقنيات التسلسل الجيني السريع ، أصبح علماء الأحياء الآن قادرين على استخدام البيانات الجينية (الجزيئية) للمساعدة في تجميع العلاقات التطورية للأنواع معًا بسرعة كبيرة وبتكلفة زهيدة ، مما يثبت غالبًا أن الكائنات الحية التي اعتقدنا ذات مرة أنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا تنتمي في الواقع إلى مجموعة مختلفة تمامًا فروع الشجرة.

لأول مرة ، قارن العلماء في باث الأشجار التطورية بناءً على التشكل مع تلك المستندة إلى البيانات الجزيئية ، ورسموها وفقًا للموقع الجغرافي.

ووجدوا أن الحيوانات التي تم تجميعها معًا بواسطة الأشجار الجزيئية تعيش معًا بشكل وثيق جغرافيًا أكثر من الحيوانات التي تم تجميعها باستخدام الأشجار المورفولوجية.

قال ماثيو ويلز ، أستاذ علم الأحياء القديمة التطوري في مركز ميلنر للتطور بجامعة باث: “اتضح أن الكثير من أشجارنا التطورية خاطئة.

“لأكثر من مائة عام ، كنا نصنف الكائنات الحية وفقًا لشكلها ويتم تجميعها معًا من الناحية التشريحية ، لكن البيانات الجزيئية تخبرنا غالبًا بقصة مختلفة نوعًا ما.

“تثبت دراستنا إحصائيًا أنه إذا قمت ببناء شجرة تطورية للحيوانات بناءً على بياناتها الجزيئية ، فإنها غالبًا ما تتناسب بشكل أفضل مع توزيعها الجغرافي.

“المكان الذي تعيش فيه الأشياء – جغرافيتها الحيوية – هو مصدر مهم للأدلة التطورية التي كانت مألوفة لداروين ومعاصريه.

“على سبيل المثال ، تأتي كل من الزبابة الصغيرة ، وخنازير الخنازير ، والفيلة ، والشامات الذهبية ، وخراف البحر السابحة من نفس الفرع الكبير لتطور الثدييات – على الرغم من حقيقة أنها تبدو مختلفة تمامًا عن بعضها البعض (وتعيش بطرق مختلفة تمامًا).

“لقد جمعتهم الأشجار الجزيئية معًا في مجموعة تسمى Afrotheria ، أو ما يسمى ذلك لأنهم جميعًا يأتون من القارة الأفريقية ، لذا فإن المجموعة تتطابق مع الجغرافيا الحيوية.”

وجدت الدراسة أن التطور المتقارب – عندما تتطور خاصية بشكل منفصل في مجموعتين من الكائنات غير المرتبطة وراثيًا – يكون أكثر شيوعًا مما كان يعتقد علماء الأحياء سابقًا.

قال البروفيسور ويلز: “لدينا بالفعل الكثير من الأمثلة الشهيرة للتطور المتقارب ، مثل الطيران الذي يتطور بشكل منفصل في الطيور والخفافيش والحشرات ، أو عيون الكاميرا المعقدة التي تتطور بشكل منفصل في الحبار والبشر.

“ولكن الآن مع البيانات الجزيئية ، يمكننا أن نرى أن التطور المتقارب يحدث طوال الوقت – الأشياء التي اعتقدنا أنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا غالبًا ما تكون متباعدة على شجرة الحياة.

“الأشخاص الذين يكسبون لقمة العيش كمشبهين لا يرتبطون عادة بالمشهور الذي ينتحلونه ، والأفراد داخل العائلة لا يتشابهون دائمًا – إنه نفس الشيء مع الأشجار التطورية أيضًا.

“إنه يثبت أن التطور يستمر فقط في إعادة اختراع الأشياء ، والتوصل إلى حل مماثل في كل مرة يتم فيها مواجهة المشكلة في فرع مختلف من شجرة التطور.

“هذا يعني أن التطور المتقارب كان يخدعنا – حتى أذكى علماء الأحياء التطورية وعلماء التشريح – لأكثر من 100 عام!”

قال الدكتور جاك أوستون ، باحث مشارك والمؤلف الأول للورقة: “كانت فكرة أن الجغرافيا الحيوية يمكن أن تعكس التاريخ التطوري جزءًا كبيرًا مما دفع داروين إلى تطوير نظريته عن التطور من خلال الانتقاء الطبيعي ، لذلك من المدهش جدًا أنها لم تفعل لقد تم اعتباره حقًا طريقة مباشرة لاختبار[{” 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