Філогенетичний аналіз – ненадійний інструмент для еволюційних реконструкцій ?

Вчені часто хочуть зробити висновки про те, яким був живий світ у минулому і як виникла його нинішня версія. Такий аналіз допомагає дивитись у сам корінь речей – процес еволюції. Але, свіженька стаття в журналі Nature (Louca, S. & Pennell, M. W. Nature 580, 502–505 (2020).) кидає тінь на головний аспект цієї затії.

Кілька версій подій

Ця робота стосується питання визначення показників видоутворення та вимирання у минулому та співставлення їх із сучасною швидкістю цих процесів.

Наприклад, існує близько 6 600 видів співочих птахів (горобцеподібних), які складають більше половини всіх існуючих видів птахів, і тому ми можемо спокуситись сказати, що горобцеподібні відрізняються високою швидкістю видоутворення порівняно з рештою таксонів птахів. Але також можна припустити, що вони мають низьку швидкість вимирання.ґ

☰ Горобцеподібні – ряд птахів (Passeriformes) ➦ Тварини ⇒ ВЕЕ
Горобцеподібні дивляться в небо та думку гадають чи видоутворюються вони чи вимирають. Джерело, ВЕУ

С. Лука і М. Пеннел показують, що насправді можливих версій подій ще більше: ми не можемо оцінити швидкість видоутворення та вимирання за кількістю відомих видів, існує нескінченна кількість різних варіантів показників цих параметрів, які однаково добре описують будь-який конкретний результат, наприклад кількість видів горобцеподібних.

Коефіцієнт видоутворення

Оскільки скам’янілості – це досить дефіцитний товар, а для певних таксонів так і взагалі неіснуючий , то еволюціоністи намагаються вирішити проблему еволюції видів за допомогою філогенії – дерев, що описують закономірності спорідненості сучасних видів (рис. 1, а, б).

Для будь-якого такого філогенезу легко побудувати графік співвідношення філогенетичних ліній відносно часу (рис. 1с). Нахил кривої такої ділянки, часто позначається λ, – чистий коефіцієнт видоутворення. Він дорівнює різниці між швидкістю видоутворення, що позначається b, і швидкістю вимирання, що називається d. Чистий коефіцієнт видоутворення описується рівнянням λ = b – d.

Світлина від Довколаботаніка.

Автори дослідження піднімають питання щодо підходу з оцінки темпів видоутворення видів та вимирання у минулому. Кількість видів у теперішньому часі залежить від того, наскільки рівень видоутворення та вимирання змінювався у минулому. Використовуючи математичне моделювання, автори виявляють, що нескінченна кількість варіантів показників видоутворення та швидкості вимирання може призвести до однакового результату, і тому незрозуміло, як визначити правильні показники.

Наприклад, автори показують, що філогенез приблизно 80 000 видів покритонасінних рослин добре описуються сценарієм, коли видоутворення та швидкість вимирання поступово збільшуються в часі. Але невеличка проблема в тому, що еволюція цих видів покритонасінних так само добре описуються сценарієм, коли видоутворення та швидкість вимирання поступово зменшуються в часі. Біорізноманіття Шредінгера – не інакше.

Висновки С. Луки та М. Пеннелла когось демотивують, а когось надихають шукати зв’язок між минулими рівнями видоутворення та вимирання та історичними змінами клімату чи іншими подіями навколишнього середовища. Ряд еволюціоністів планують перевірити відомі еволюційні сценарії, ввівши до них нові змінні спосіб харчування, систему розмноження чи інші особливості видів.

Обмеження філогенетичних дерев

Обмеження, які Лука та Пеннелл визначили для оцінки видоутворення та вимирання, не зникають із збільшенням розміру філогенетичного дерева. Наявність викопних решток може допомогти, оскільки вони дають докази, необхідні для оцінки рівня вимирання; проте масові фосилії – це рідкість для багатьох філогенетичних груп.

Без скам’янілостей всі вчені-еволюціоністи, незалежно від того, вивчають вони видоутворення та вимирання, чи намагаються реконструювати риси далеких предків, повинні знати, що еволюційні процеси, які вони визначають, – це ті, що діяли у видів, які вижили б і з часом залишили нащадків у сьогоденні. Ми не можемо бути впевнені, що відбувалось в тих лініях, що вимерли. Така закономірність є еволюційною версією спостереження, що історію пишуть переможці.

Найбільша іронія полягає в тому, що ідея Чарльза Дарвіна про виживання найбільш пристосованих організмів, робить деякі ключові моменти еволюції просто недоступними для дослідження. ,

Nature 580, 461-462 (2020)

Ти можеш допомогти Довколаботаніці, якщо в тебе раптом є така божевільна ідея.
1. Поширюй її контент так, наче завтра заборонять репости
2. Ставай на слизький шлях її патрона та мецената 5168 7573 9483 8249 О. Коваленко), або ж на Патреоні: www.patreon.com/dovkolabotanika
3. Підписуйся на нашу альма-матер Довколаботаніку -сумні меми, веселі наукові новини і всіляке таке https://www.facebook.com/dovkolabotanika/
4. Читай сторінку автора цього всього хуліганства –https://www.facebook.com/olexii.kovalenko
5. Наш суворий ботанічний філіал Ботанік в кедах – https://www.facebook.com/botanikukedax/
6. Підписуйся на телеграм t.me/dovkolabotanika