Evolution forklarer, hvordan alle levende væsener, inklusive os, blev til. Det ville være let at antage, at evolution fungerer ved kontinuerligt at tilføje funktioner til organismer og konstant øge deres kompleksitet. Nogle fisk udviklede ben og gik på landet. Nogle dinosaurier udviklede vinger og begyndte at flyve. Andre udviklede livmoderen og begyndte at føde at leve unge.
Alligevel er dette en af de mest dominerende og frustrerende misforståelser om evolution. Mange vellykkede grene af livets træ er forblevet enkle, såsom bakterier, eller har reduceret deres kompleksitet, såsom parasitter. Og de klarer sig meget godt.
I en nylig undersøgelse offentliggjort i Nature Ecology and Evolution, sammenlignede vi de komplette genomer af over 100 organismer (for det meste dyr) for at undersøge, hvordan dyreriget har udviklet sig på genetisk niveau. Vores resultater viser, at oprindelsen af store grupper af dyr, såsom den der består af mennesker, ikke er knyttet til tilføjelsen af nye gener, men til massive gentab.
Den evolutionære biolog Stephen Jay Gould var en af de stærkeste modstandere af “fremskridtsmarschen”, Ideen om, at evolution altid resulterer i øget kompleksitet. I hans bog Full House (1996), bruger Gould modellen af drunkard walk. En drunkard forlader en bar på en togstation og går klodset frem og tilbage over perronen og svinger sig mellem baren og togsporene. Når der er tilstrækkelig tid, vil beruseren falde i sporene og sidde fast der.
Platformen repræsenterer en skala af kompleksitet, pubben er den laveste kompleksitet og sporer det maksimale. Livet opstod ved at komme ud af pubben med den mindst mulige kompleksitet. Nogle gange snubler det tilfældigt mod sporene (udvikler sig på en måde, der øger kompleksiteten) og andre gange mod pubben (reducerer kompleksiteten).
Ingen mulighed er bedre end den anden. At være enkel eller reducere kompleksiteten kan være bedre for at overleve end at udvikle sig med øget kompleksitet afhængigt af miljøet.
Men i nogle tilfælde udvikler grupper af dyr komplekse træk, der er iboende for den måde, deres kroppe fungerer på, og som ikke længere kan miste disse gener for at blive enklere - de sidder fast i togsporene. (Der er ingen tog at bekymre sig om i denne metafor.) F.eks. Går multicellulære organismer sjældent tilbage til at blive encellede.
Hvis vi kun fokuserer på de organismer, der er fanget i togsporene, har vi en forudindtaget opfattelse af liv, der udvikler sig i en lige linje fra enkel til kompleks, og fejlagtigt tror, at ældre livsformer altid er enkle, og nyere er komplekse. Men den virkelige vej til kompleksitet er mere krøllet.
Sammen med Peter Holland fra University of Oxford undersøgte vi, hvordan genetisk kompleksitet har udviklet sig hos dyr. Tidligere vi har vist at tilføjelsen af nye gener var nøglen til den tidlige udvikling af dyreriget. Spørgsmålet blev derefter, om det var tilfældet under den senere udvikling af dyr.
Studerer livets træ
De fleste dyr kan grupperes i store evolutionære slægter, grene på livets træ, der viser, hvordan dyrene i dag udviklede sig fra en række fælles forfædre. For at besvare vores spørgsmål undersøgte vi alle dyrestammer, for hvilke en genomsekvens var offentligt tilgængelig, og mange ikke-dyrestammer til at sammenligne dem med.
En dyrestamlinje er deuterostomerne, som inkluderer mennesker og andre hvirveldyr samt søstjerner eller søpindsvin. En anden er ecdysozoans, der omfatter leddyr (insekter, hummer, edderkopper, tusindben) og andre fældende dyr såsom rundorm. Hvirveldyr og insekter betragtes som nogle af de mest komplekse dyr. Endelig har vi en afstamning, lophotrochozoans, der inkluderer dyr som bløddyr (f.eks. Snegle) eller annelider (regnorme) blandt mange andre.
Vi tog dette forskelligartede udvalg af organismer og kiggede for at se, hvordan de var beslægtede med livets træ, og hvilke gener de delte og ikke delte. Hvis et gen var til stede i en ældre gren af træet og ikke i en yngre, udledte vi, at dette gen var gået tabt. Hvis et gen ikke var til stede i ældre grene, men dukkede op i en yngre gren, så betragtede vi det som et nyt gen, der var opnået i den yngre gren.
Et livets trædiagram, der viser det skiftende antal gener fra forskellige dyregrupper. Nedadrettede orange trekanter angiver gentab. Opadgående grønne trekanter angiver gengevinster. Jo større trekanten er, jo større er ændringen. Jordi Paps, Forfatter leveret
Resultaterne viste et hidtil uset antal tabte og opnåede gener, noget der aldrig er set før i tidligere analyser. To af de store slægter, deuterostomer (inklusive mennesker) og ecdysozoans (inklusive insekter), viste det største antal gentab. I modsætning hertil viser lophotrochozoans en balance mellem gennyheder og tab.
Vores resultater bekræfter billedet givet af Stephen Jay Gould ved at vise, at der på genniveau opstod dyreliv ved at forlade pubben og tage et stort spring i kompleksitet. Men efter den oprindelige entusiasme snuble nogle slægter tættere på pubben ved at miste gener, mens andre slægter drev mod sporet ved at vinde gener. Vi betragter dette som det perfekte resumé af evolutionen, et spritinduceret tilfældigt valg mellem bjælken og togsporet. Eller som internet-meme siger, “gå hjem evolution, du er fuld".
Om forfatteren
Jordi Paps, lektor, School of Biological Sciences, University of Bristol, University of Bristol og Cristina Guijarro-Clarke, ph.d.-kandidat i evolution, University of Essex
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
bøger_videnskab
