August 10, 2022

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Elephant Shrew

Die meisten unserer Evolutionsbäume können falsch sein

Laut molekularen Stammbäumen sind Elefantenspitzmäuse enger mit Elefanten als mit Spitzmäusen verwandt.

Ein Evolutionsbaum oder phylogenetischer Baum ist ein Verzweigungsdiagramm, das die evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen biologischen Arten basierend auf Ähnlichkeiten und Unterschieden in ihren Merkmalen zeigt. Historisch geschah dies anhand ihrer physikalischen Eigenschaften – der Ähnlichkeiten und Unterschiede in der Anatomie verschiedener Arten.

Fortschritte in der Gentechnologie ermöglichen es Biologen jedoch jetzt, genetische Daten zu verwenden, um evolutionäre Beziehungen zu entschlüsseln. Laut einer neuen Studie haben Wissenschaftler herausgefunden, dass molekulare Daten zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen und manchmal Jahrhunderte wissenschaftlicher Arbeit zur Klassifizierung von Arten nach physikalischen Merkmalen auf den Kopf stellen.

Neue Forschungsergebnisse unter der Leitung von Wissenschaftlern des Milner Center for Evolution der University of Bath legen nahe, dass die Definition der Evolutionsbäume von Organismen durch den Vergleich der Anatomie und nicht der Gensequenz irreführend ist. Die in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Kommunikationsbiologie Am 31. Mai 2022 zeigt es, dass wir oft Jahrhunderte akademischer Arbeit umstürzen müssen, die Lebewesen nach ihrer Form klassifiziert hat.

„Das bedeutet, dass die konvergente Evolution uns – selbst die klügsten Evolutionsbiologen und Anatomen – seit über 100 Jahren täuscht!“ – Matthäus Wells

Seit Darwin und seinen Zeitgenossen im 19. Jahrhundert versuchen Biologen, die „Stammbäume“ der Tiere zu rekonstruieren, indem sie Unterschiede in ihrer Anatomie und Struktur (Morphologie) sorgfältig untersuchen.

Mit der Entwicklung schneller genetischer Sequenzierungstechnologien sind Biologen jedoch jetzt in der Lage, genetische (molekulare) Daten zu verwenden, um die evolutionären Beziehungen von Arten sehr schnell und kostengünstig zusammenzusetzen, was oft beweist, dass Organismen, von denen wir einst dachten, dass sie eng miteinander verwandt sind, in Wirklichkeit zu a gehören ganz andere Äste.

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Erstmals haben Wissenschaftler in Bath phylogenetische Bäume auf der Grundlage der Morphologie mit denen auf der Grundlage molekularer Daten verglichen und sie nach geografischen Standorten grafisch dargestellt.

Sie fanden heraus, dass Tiere, die durch molekulare Bäume gruppiert wurden, geografisch enger zusammenlebten als Tiere, die durch morphologische Bäume gruppiert wurden.

„Es stellt sich heraus, dass viele unserer Evolutionsbäume falsch sind“, sagte Matthew Wells, Professor für evolutionäre Paläobiologie am Milner Center for Evolution der University of Bath.

„Seit mehr als hundert Jahren klassifizieren wir Organismen nach ihrer Form und gruppieren sie anatomisch, aber molekulare Daten erzählen oft eine etwas andere Geschichte.

„Unsere Studie beweist statistisch, dass wenn man einen Evolutionsbaum von Tieren basierend auf ihren molekularen Daten erstellt, dieser oft besser zu ihrer geografischen Verbreitung passt.

„Der Ort, an dem die Dinge leben – ihre Biogeographie – ist eine wichtige Quelle evolutionärer Beweise, die Darwin und seinen Zeitgenossen vertraut war.

„Zum Beispiel stammen junge Spitzmäuse, Schweinsleder, Elefanten, goldene Maulwürfe und schwimmende Seekühe alle aus demselben großen Zweig der Säugetierevolution – trotz der Tatsache, dass sie sehr unterschiedlich aussehen (und auf völlig unterschiedliche Weise leben).

„Die Molecular Trees haben sie zu einer Gruppe namens Afrotheria oder wie auch immer das heißt, zusammengefasst, weil sie alle vom afrikanischen Kontinent stammen, also passt die Gruppe zur Biogeografie.“

Evolutionärer molekularer Elefantentiger

Molekulare Stammbäume zeigen, dass Elefantenspitzmäuse enger mit Elefanten als mit Spitzmäusen verwandt sind. Bildnachweis: Danny Ye

Die Studie ergab, dass konvergente Evolution – wenn sich ein Merkmal in zwei Gruppen genetisch nicht verwandter Organismen separat entwickelt – häufiger vorkommt, als Biologen bisher angenommen hatten.

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Professor Wells sagte: „Wir haben bereits viele berühmte Beispiele für konvergente Evolution, wie zum Beispiel den Flug, der sich bei Vögeln, Fledermäusen und Insekten getrennt entwickelt, oder die komplexen Kameraaugen, die sich bei Tintenfischen und Menschen getrennt entwickeln.

„Aber jetzt mit den molekularen Daten können wir sehen, dass die konvergente Evolution ständig stattfindet – Dinge, von denen wir dachten, dass sie eng miteinander verbunden sind, sind auf dem Baum des Lebens oft weit voneinander entfernt.

„Menschen, die als Imitatoren ihren Lebensunterhalt verdienen, haben normalerweise keine Beziehung zu der Berühmtheit, die sie verkörpern, und Menschen innerhalb einer Familie sehen nicht immer gleich aus – das Gleiche gilt auch für Evolutionsbäume.

„Es beweist, dass die Evolution die Dinge immer wieder neu erfindet und jedes Mal, wenn das Problem in einem anderen Zweig des Evolutionsbaums auftritt, eine ähnliche Lösung findet.

„Das bedeutet, dass die konvergente Evolution uns – selbst die klügsten Evolutionsbiologen und Anatomen – seit über 100 Jahren täuscht!“

Dr. Jack Auston, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Erstautor des Artikels, sagte: „Die Idee, dass die Biogeographie die Evolutionsgeschichte widerspiegeln könnte, war ein großer Teil dessen, was Darwin dazu veranlasste, seine Evolutionstheorie durch natürliche Selektion zu entwickeln, daher ist es ziemlich überraschend, dass sie dies tat.“ t. Es war wirklich selbstverständlich Direkter Weg zum Testen[{“ 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.

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“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