Evolusjon forklarer hvordan alle levende vesener, inkludert oss, ble til. Det ville være lett å anta evolusjonsverk ved kontinuerlig å legge til funksjoner til organismer og stadig øke kompleksiteten. Noen fisk utviklet bena og gikk på land. Noen dinosaurer utviklet vinger og begynte å fly. Andre utviklet livmor og begynte å føde å leve ung.
Likevel er dette noe av det mest dominerende og frustrerende misoppfatninger om evolusjon. Mange vellykkede grener av livets tre har holdt seg enkle, for eksempel bakterier, eller har redusert deres kompleksitet, som parasitter. Og de har det veldig bra.
I en fersk undersøkelse publisert i Nature Ecology and Evolution, sammenlignet vi de komplette genomene til over 100 organismer (for det meste dyr), for å studere hvordan dyreriket har utviklet seg på genetisk nivå. Resultatene våre viser at opprinnelsen til hovedgrupper av dyr, for eksempel den som består av mennesker, ikke er knyttet til tilsetningen av nye gener, men til enorme gentap.
Evolusjonsbiologen Stephen Jay Gould var en av de sterkeste motstanderne av “fremdriftsmarsjen”, Ideen om at evolusjon alltid resulterer i økt kompleksitet. I boka hans Full House (1996), bruker Gould modellen til drukketuren. En fyllesjå forlater en bar i en jernbanestasjon og går klønete frem og tilbake over plattformen og svinger mellom baren og togsporene. Gitt nok tid, vil fyllikaren falle i sporene og vil sitte fast der.
Plattformen representerer en skala av kompleksitet, puben er den laveste kompleksiteten og sporene maksimalt. Livet dukket opp ved å komme ut av puben, med minst mulig kompleksitet. Noen ganger snubler den tilfeldig mot sporene (utvikler seg på en måte som øker kompleksiteten) og andre ganger mot puben (reduserer kompleksiteten).
Intet alternativ er bedre enn det andre. Å holde seg enkel eller redusere kompleksiteten kan være bedre for å overleve enn å utvikle seg med økt kompleksitet, avhengig av miljøet.
Men i noen tilfeller utvikler grupper av dyr komplekse funksjoner som er iboende for hvordan kroppene deres fungerer, og som ikke lenger kan miste genene for å bli enklere - de blir sittende fast i togsporene. (Det er ingen tog å bekymre deg for i denne metaforen.) For eksempel går flercellede organismer sjelden tilbake til å bli enscellulære.
Hvis vi bare fokuserer på organismer som er fanget i togsporene, så har vi en partisk oppfatning av livet som utvikler seg i en rett linje fra enkel til kompleks, og med feil mener at eldre livsformer alltid er enkle og nyere er sammensatte. Men den virkelige veien til kompleksitet er mer kronglete.
Sammen med Peter Holland fra University of Oxford så vi på hvordan genetisk kompleksitet har utviklet seg hos dyr. Tidligere, vi har vist at tilsetningen av nye gener var nøkkelen til den tidlige utviklingen av dyreriket. Spørsmålet ble da om det var tilfelle under den senere utviklingen av dyr.
Studerer livets tre
De fleste dyr kan grupperes i viktigste evolusjonslinjer, grener på livets tre som viser hvordan dyrene som lever i dag utviklet seg fra en serie delte aner. For å svare på spørsmålet vårt, studerte vi hver dyrelinje som en genomsekvens var offentlig tilgjengelig for, og mange ikke-dyriske linjer å sammenligne dem mot.
En dyrelinje er deuterostomene, som inkluderer mennesker og andre virveldyr, samt sjøstjerner eller kråkeboller. En annen er ekdysozoanene, som består av leddyr (insekter, hummer, edderkopper, tusenbein) og andre fjærende dyr som rundorm. Virveldyr og insekter regnes som noen av de mest komplekse dyrene. Endelig har vi en avstamning, lophotrochozoans, som inkluderer dyr som bløtdyr (for eksempel snegler) eller ringformer (meitemark), blant mange andre.
Vi tok dette mangfoldige utvalget av organismer og så for å se hvordan de var relatert til livets tre og hvilke gener de delte og ikke delte. Hvis et gen var til stede i en eldre gren av treet og ikke i en yngre, utledet vi at dette genet var tapt. Hvis et gen ikke var til stede i eldre grener, men dukket opp i en yngre gren, så anså vi det som et nytt gen som hadde blitt oppnådd i den yngre grenen.
Et livstidsskjema som viser det skiftende antall gener fra forskjellige dyregrupper. Oransje trekanter som peker nedover indikerer gentap. Pekende grønne trekanter indikerer gengevinster. Jo større trekanten er, jo større er endringen. Jordi Paps, Forfatter gitt
Resultatene viste enestående antall tapte og oppnådde gener, noe som aldri ble sett før i tidligere analyser. To av de viktigste slektslinjene, deuterostomene (inkludert mennesker) og ecdysozoans (inkludert insekter), viste det største antallet av gentap. I kontrast viser lophotrochozoans en balanse mellom gennyheter og tap.
Resultatene våre bekrefter bildet gitt av Stephen Jay Gould ved å vise at dyrelivet på gennivå dukket opp ved å forlate puben og gjøre et stort sprang i kompleksitet. Men etter den første entusiasmen, snublet noen avstamninger nærmere puben ved å miste gener, mens andre slekter drev mot banen ved å få gener. Vi anser dette som det perfekte sammendraget av evolusjonen, et spritindusert tilfeldig valg mellom stang og togbane. Eller som internettmeme sier, “gå hjemutvikling, du er full".
Om forfatteren
Jordi Paps, foreleser, School of Biology Sciences, University of Bristol, University of Bristol og Cristina Guijarro-Clarke, doktorgradskandidat i evolusjon, University of Essex
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
books_science
