Pamirškite kempinukes: ankstyviausi gyvūnai buvo jūriniai drebučiai

Pamirškite pensiją: ateityje teks dirbti, kol leis sveikata (Birželis 2019).

Anonim

1999 m., Kai karikatūristas ir jūrų biologijos mokytojas Steve Hillenburg sukūrė "SpongeBob SquarePants", jis galėjo palaikyti klaidingą vienos iš ilgiausiai besitęsiančių prieštaringumą evoliucinės biologijos srityje.

Per pastarąjį dešimtmetį zoologikai kovojo dėl klausimo: "Koks buvo seniausias gyvūnų genčių medžių šakas?" Ar tai buvo kempinės, kaip jie jau seniai minėjo, ar tai buvo aiškiai skirtingas būtybių rinkinys, subtilaus jūrų plėšrūnų vadinamas šilkmedžiais? Atsakymas į šį klausimą gali turėti didelės įtakos mokslininkų minčiai apie tai, kaip išsivystė nervų sistema, virškinamoji trakta ir kiti pagrindiniai organai šiuolaikiniuose gyvūnuose.

Dabar Vanderbilto universiteto ir Viskonsino-Madisono universiteto evoliucinių biologų komanda sukūrė naują metodą, skirtą konkrečiai spręsti ginčytinas filogenetines problemas, susijusias su medžiu. Naujasis požiūris kyla tiesiai ant šukos.

Šis metodas ir jo taikymas šioms ir 17 kitoms prieštaringoms filogenetinėms sąsajoms buvo paskelbti internete balandžio 10 d. Žurnalo " Nature Ecology & Evolution " straipsnyje "Kontroliuojamų santykių sprendimas filogenominėse studijose gali būti grindžiamas vienu ar keletu genų. "

Jau beveik šimtmetį mokslininkai organizavo gyvūnų genčių medį, daugiausia pagrįstą skirtingų organizmų santykinio sudėtingumo įvertinimu. Dėl jų palyginamojo paprastumo, kempinės laikomos anksčiausiai gyvulinės kilmės šalimis. Ši paradigma pradėjo keistis, kai genomikos revoliucija pradėjo teikti daugybę informacijos apie vis daugiau rūšių DNR. Evoliucijos biologai pradėjo taikyti šį turtingą informaciją, siekdami tobulinti ir iš naujo apibrėžti evoliucinius santykius, sukurdami naują lauką, vadinamą filogenomika. Daugeliu atvejų DNR duomenys padėjo išsiaiškinti šiuos santykius. Tačiau daugeliu atvejų tai sukėlė prieštaravimų, kurie sustiprėjo, nes vis daugiau kaupiamų duomenų.

2008 m. Viename iš ankstyvųjų filogenominių tyrimų pirštų žievės šaknys (dar žinomos kaip "ctenoforai") anksčiausiai buvo gyvulių karalystės nariai, o ne kempinės. Tai paskatino nuolatinį ginčą dėl paskutinio etapo, kuris buvo praėjusį mėnesį paskelbtas didžiulis tyrimas, kuriame buvo surinkti precedento neturintys genetinių duomenų rinkiniai, kad būtų paremta kempinės, kaip pirmosios gyvūnų išsiuntimo pozicijos.

"Dabartinis metodas, kurį mokslininkai naudoja filogenominiuose tyrimuose, yra rinkti didelius genetinių duomenų kiekius, analizuoti duomenis, kurti santykius ir tada teigti, kad jų išvados yra teisingos dėl įvairių patobulinimų, atliktų analizėje", - sakė Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt, biologinių mokslų profesorius, kuris sukūrė naują požiūrį su Vanderbilto mokslų daktaru Xing-Xing Shen ir asistentu Chris Todd Hittinger iš Viskonsino-Madisono universiteto. "Tai smarkiai pagerėjo 95 proc. Atvejų, tačiau liko 5 proc., Matyt, nesuderinami skirtumai."

Rokas ir jo bendradarbiai nusprendė sutelkti dėmesį į 18 iš šių prieštaringų santykių (septyni iš gyvūnų, penki iš augalų ir šeši iš grybų), siekiant išsiaiškinti, kodėl tyrimai sukėlė tokius prieštaringus rezultatus. Norėdami tai padaryti, jie sugalvojo piktžoles, genetiškai kalbėdamas, ir pradėjo lyginti atskirų genų pirmaujančių konkurentų kiekvieno santykio.

"Šiose analizėse mes naudojame tik tuos genus, kurie yra bendri visiems organizmams", - sakė Rokas. "Apgaulė yra ištirti skirtingų organizmų genų seką, kad išsiaiškintumėte, ką jie atpažįsta kaip artimiausius giminaičius. Kai pažvelgsite į tam tikrą geną organizme, vadiname jį A, mes paklausime, ar jis labiausiai susijęs su jo atitikmeniu organizme B ar jo atitikmeniui organizme C? ir kiek? "

Šios analizės paprastai apima šimtus tūkstančių genų. Tyrėjai nustatė, kiek paramos kiekvienas genas suteikia vienai hipotezei (pirmiausia šukos želė) per kitą (pirmiausia kempinės). Jie nurodė, kad skirtumas yra "filogenetinis signalas". Teisinga hipotezė yra tai, kad daugelio genų filogenetiniai signalai visada palankiai vertina.

Tokiu būdu jie nustatė, kad šilkmedžių želė turi žymiai daugiau genų, kurie palaiko jų "pirmąjį" skirtumų statusą gyvūnų veislei nei kempinės.

Kitas ginčytinas ryšys mokslininkai kreipėsi buvo, ar krokodilai yra glaudžiau susiję su paukščiais ar vėžlių. Jie nustatė, kad 74 proc. Bendrų genų teikia pirmenybę hipotezei, kad krokodilai ir paukščiai yra seserų kilmės, o vėžliai yra artimas giminaitis.

Tyrimo metu jie taip pat pastebėjo, kad daugeliu ginčytinų bylų vienu ar dviem "stipriai įžvelgtais genais" tarp visų analizuojamų genų atrodo, kad tai kelia problemą, nes statistiniai metodai, kuriuos naudoja evoliuciniai biologai, yra labai jautrūs į jų įtaką.

Kai kuriais atvejais, pvz., Ginčai dėl žydinčių augalų ir šiuolaikinių paukščių kilmių, jie nusprendė, kad netgi vieno išgalvoto geno pašalinimas gali apversti vieno kandidato į kitą analizę. Tokiais atvejais tyrėjai buvo priversti padaryti išvadą, kad turimi duomenys yra nepakankami, kad būtų galima patvirtinti galutinę išvadą, arba tai rodo, kad įvairinimas įvyko pernelyg greitai, kad būtų išspręstas.

"Manome, kad mūsų požiūris gali padėti išspręsti daugelį šių ilgalaikių prieštaravimų ir padidinti filogenetinės rekonstrukcijos žaidimą iki naujo lygio", - sakė Rokas.

menu
menu