站长之家 - 业界 2022-06-06 07:45

趋同进化一直在愚弄我们 大多数已编列的进化树可能是错误的

科学家们说,趋同进化比以前想象的要普遍得多。进化树,或系统发育树,是一个分支图,根据各种生物物种特征的相似性和差异,显示它们之间的进化关系。历史上是用它们的物理特征来完成编列的,也就是基于各种物种解剖结构的相似性和差异。

然而,遗传技术的进步现在使生物学家能够使用遗传数据来破译进化关系。根据一项新的研究,科学家们发现,分子数据正在导致大不相同的结果,有时甚至推翻了几个世纪以来按物理特征对物种进行分类的科学工作。

由巴斯大学米尔纳进化中心的科学家领导的新研究表明,通过比较解剖学而不是基因序列来确定生物的进化树是具有误导性的。2022年5月31日发表在《通讯生物学》杂志上的这项研究表明,我们往往需要推翻几个世纪以来根据生物的外观进行分类的学术工作。

达尔文和他同时代的人在19世纪以来,生物学家一直试图通过仔细检查动物的解剖和结构(形态学)的差异来重建动物的"家谱"。然而,随着快速基因测序技术的发展,生物学家现在能够使用基因(分子)数据来帮助非常快速和廉价地拼凑物种的进化关系,经常证明我们曾经认为密切相关的生物实际上属于树的完全不同的分支。

巴斯大学的科学家们首次将基于形态学的进化树与基于分子数据的进化树进行了比较,并根据地理位置绘制了它们。他们发现,按分子树分组的动物比按形态树分组的动物在地理上生活得更紧密。

巴斯大学米尔纳进化中心的进化古生物学教授Matthew Wills说。"事实证明,我们的进化树有很多都是错的。"一百多年来,我们一直在根据生物体的外观和解剖结构进行分类,但分子数据往往告诉我们一个相当不同的故事。我们的研究从统计学上证明,如果你根据动物的分子数据建立一个进化树,它往往更符合它们的地理分布。事物生活的地方--它们的生物地理学--是达尔文和他的同时代人所熟悉的进化证据的一个重要来源。例如,小象鼩鼱、土豚、大象、金鼹鼠和游泳的海牛都来自哺乳动物进化的同一个大分支--尽管它们彼此看起来完全不同(并且以非常不同的方式生活)。分子树把它们都归为一个叫做Afrotheria的群体,所谓的原因是它们都来自非洲大陆,所以这个群体与生物地理学相匹配。"

分子进化树显示,象鼩鼱与大象的关系比它们与鼩鼱的关系更密切

该研究发现,趋同进化--当一个特征在两个遗传上不相关的生物群体中分别进化时--比生物学家之前认为的要普遍得多。

威尔斯教授说。"我们已经有很多著名的趋同进化的例子,例如飞行在鸟类、蝙蝠和昆虫中分别进化,或者复杂的眼睛在乌贼和人类中分别进化。但现在通过分子数据,我们可以看到趋同进化一直在发生--我们认为密切相关的事物往往在生命树上相距甚远。以模仿者为生的人通常与他们所模仿的名人没有关系,一个家族中的个体也不总是看起来相似--进化树也是如此。这证明进化只是不断地重新发明物种,每次在进化树的不同分支遇到问题时都会有类似的解决方案。这意味着趋同进化一直在愚弄我们--甚至是最聪明的进化生物学家和解剖学家--100多年了!"

研究员和论文的第一作者杰克-奥伊斯顿博士说。"生物地理学可以反映进化历史的想法是促使达尔文通过自然选择发展其进化理论的很大一部分原因,所以在此之前,它没有真正被直接考虑作为以这种方式测试进化树的准确性,这相当令人惊讶。最令人激动的是,我们发现分子树不仅在像Afrotheria这样的群体中更适合,而且在鸟类、爬行动物、昆虫和植物的整个生命树中也有强烈的统计证明。它形成了一个如此广泛的模式,使得它更有可能作为不同进化树的一般测试,但它也表明,当它误导我们时,趋同进化是多么的普遍。"

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