基于解剖结构的进化树可能是错误的

地球许多生物的进化关系对生物学和生态学中的一系列领域具有很大的影响。因此,将这些关系映射为ACC非常重要

地球许多生物的进化关系对生物学和生态学中的一系列领域具有很大的影响。因此,尽可能准确地绘制这些关系非常重要。但是,我们不能明确地确认我们建造的进化树是否正确 – 因此科学家仍然努力应对如何将它们拼凑在一起。

生物学家使用两种数据来确定生物的相关性:解剖学和外观,它们一起称为形态和DNA。然而,在许多情况下,如果基于形态学相似性,它的进化树(也称为系统发育)将以不同的方式分支。什么时候发生,我们应该选择哪棵树?没有标准树,令人惊讶的是,没有研究通过使用第三种独立的测量方法来评估两棵冲突的树。

来自英国巴斯大学的一组研究人员试图改变这种状况。科学家评估了形态学和分子的系统发育,这些系统发育在同一生物体中显示出不同的关系。研究人员使用生物地理学(物种的地理分布)作为树木的测试。他们的结果发表在《通信生物学》杂志上,表明,基于形态学的分子系统发育与地理数据相匹配明显更好。他们的结果表明,使用地理位置来验证进化关系的确定。他们进一步建议,我们可能需要重建一些使用形态而不是DNA将生物相关的进化树。

外观可能会大不相同

在分子测序出现之前,科学家仅在确定动物如何相关时考虑解剖学。这远非理想,因为我们知道外观并不总是意味着两个物种之间存在进化关系。当远距离相关的生物面对相同的压力源时,进化倾向于将它们带入相似的溶液。收敛进化描述了远距离相关的生物如何独立发展相同的特征。考虑一下我们的复杂的摄像机型眼睛,该眼睛也在章鱼等头足动物中独立发展。一些恐龙,蝙蝠和鸟类的翅膀也独立发展以发挥相似的功能。对于肉类或寄生虫等植物中看似奇怪的特征,也可以这样说。当动物必须适应类似的环境压力源或采用类似的生态壁ches时,会发生结合进化。例如,许多海洋动物的脚脚和g彼此独立地进化,以解决水下生活问题。基本进化论,例如查尔斯·达尔文(Charles Darwin)和阿尔弗雷德·华莱士(Alfred Wallace)的基本理论依赖地理模式来支持进化树。但是趋同的进化为形态树带来了一个问题:如果遥远相关的生物可以进化出类似的解剖特征,我们如何使用形态来评估生物是否相关?

为了确定形态与进化史之间的关系,作者评估了48对横跨各种生物(例如陆生和淡水脊椎动物,昆虫,植物和海洋生物)的进化树。每对中的一个是基于形态学数据。另一个关于分子数据。当作者将动物的地理分布映射到树木上时,很明显,建立在分子数据上的树木更加紧密匹配。换句话说,基于DNA的家谱比形态更可靠地预测地理分布。因为我们知道地理分布与进化关系有关,所以作者得出结论,基于DNA的家谱更可靠地描绘了进化史。

分子数据比形态具有多种优势。首先,DNA测序很容易,因此可以收集大量数据。其次,它不太依赖分类学专业知识。在某些情况下,只有少数专家可以根据细微的形态差异分开两种物种。因此,编译大分子数据集比组装等效量的形态数据要容易得多。

另一个问题是形态太主观了。不同的科学家可能以不同的方式编码相同的功能。然而,分子系统学具有减轻主观性的规则,主要基于数学模型。

尽管如此,分子测序仍存在问题。这不是一门完美的科学。另外,在许多情况下,我们无法获得DNA。该研究的作者强调,系统发育分析中的形态数据仍然至关重要,尤其是因为98%的已知物种已灭绝。对于许多这些物种,我们只能从没有DNA的化石中推断出相关性。我们对物种如何相关的知识永远不会确定 – 新方法可能会导致我们从根本上重新考虑物种之间的关系。目前,当存在两个冲突的系统发育时,作者建议生物学家优先考虑分子数据集。重要的是,我们现在知道我们可以使用生物地理测试来检查使用形态,分子和组合数据集创建的进化树。当我们开始这样做时,我们可能会重新修复数百种经典的进化树。

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