进化:著名的“进步三月”形象是错误的

进化解释了包括我们在内的所有生物都如何成为现实。通过不断向生物体添加特征,不断提高其复杂性,可以很容易地假设进化起作用。SOM

进化解释了包括我们在内的所有生物都如何成为现实。通过不断向生物体添加特征,不断提高其复杂性,可以很容易地假设进化起作用。

一些鱼进化了腿,走到了土地上。一些恐龙发展起来,开始飞行。其他人进化了子宫,并开始生下年轻的生活。

然而,这是对进化的最主要和最令人沮丧的误解之一。生命之树的许多成功分支一直保持简单,例如细菌或降低了它们的复杂性,例如寄生虫。他们做得很好。

在自然生态学和进化中发表的最新研究中,我们比较了100多种生物(主要是动物)的完整基因组,以研究动物界在遗传水平上的进化。我们的结果表明,主要动物的起源,例如人类的动物,与添加新基因的添加,而是与巨大的基因丧失有关。

进化生物学家史蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)是“进步前进”中最强大的反对者之一,即进化始终导致复杂性的观念。古尔德在他的书《满屋》(Full House,1996)中使用了酒鬼步行的模型。醉汉在火车站离开了酒吧,笨拙地在平台上来回走动,在酒吧和火车轨道之间摇摆。如果有足够的时间,醉汉将落入轨道上,并将被困在那里。

该平台代表了复杂性的比例,酒吧是最低的复杂性,轨道是最大值。从酒吧出来的情况下,生命就出现了,最小的复杂性。有时,它随机绊倒了轨道(以增加复杂性的方式发展)和其他时间(降低复杂性)。没有比其他选择更好。根据环境,保持简单或降低的复杂性可能比随着复杂性的增长而增长的复杂性更好。

但是在某些情况下,动物群会发展出复杂的特征,这些特征是其身体工作方式固有的,并且不再能丢失这些基因变得更简单 – 它们被卡在火车轨道上。 (在这个比喻中没有任何火车要担心。)例如,多细胞生物很少回去变得单细胞。

如果我们只专注于被困在火车轨道中的生物,那么我们对生命的偏见是从简单到复杂的直线演变而来的,错误地认为较旧的生命形式总是简单,更新的生命形式是复杂的。但是,复杂性的真正途径更加曲折。

我们与牛津大学的彼得·荷兰(Peter Holland)一起研究了动物的遗传复杂性如何发展。以前,我们已经表明,新基因的添加是动物王国早期进化的关键。然后,这个问题变成了在后来动物演变中发生的情况。

研究生命之树

大多数动物可以分为主要的进化谱系,生命树上的树枝,表明今天活着的动物是如何从一系列共同的祖先演变而来的。为了回答我们的问题,我们研究了每个动物谱系公开可用的动物谱系,许多非动物谱系可以将它们与它们进行比较。一个动物谱系是氘核恒生的谱系,其中包括人类和其他脊椎动物,以及其他脊椎动物,以及其他脊椎动物。作为海星或海胆。另一个是ecdysozoans,包括节肢动物(昆虫,龙虾,蜘蛛,千足虫)和其他换虫动物,例如round虫。脊椎动物和昆虫被认为是一些最复杂的动物。最后,我们有一个谱系,即lophotrochozoans,其中包括像软体动物(例如蜗牛)或annelids(earths)等动物。

我们采用了各种各样的生物选择,并希望看到它们与生命之树的关系以及他们分享和没有共享的基因。如果一个基因存在于树的较旧分支中,而不是年轻的分支,我们推断出该基因已丢失。如果一个基因不存在于较旧的分支,而是出现在年轻的分支中,那么我们认为它是在年轻分支中获得的新型基因。

生命图,显示了不同动物群体的基因数量变化。向下指向橙三角形表示基因损失。向上指向绿色三角形表示基因的增长。三角形越大,变化越大。 (作者提供的Jordi Paps)

结果表明,在以前的分析中从未见过的丢失和获得的基因丢失和获得。两个主要的谱系,氘化(包括人类)和ecdysozoans(包括昆虫)显示出最大数量的基因损失。相比之下,lophotrochozoans在基因新颖性和损失之间表现出平衡。我们的结果证实了斯蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)给出的图片,表明在基因水平上,通过离开酒吧并在复杂性方面取得了巨大飞跃而出现了动物生命。但是,在最初的热情之后,一些血统通过失去基因跌倒了酒吧,而其他谱系通过获得基因朝轨道倾斜。我们认为这是进化的完美摘要,这是酒吧和火车轨道之间的酒水诱导的随机选择。或者,正如互联网模因所说:“回家进化,你喝醉了”。

乔迪·帕普斯(Jordi Paps),布里斯托尔大学(University of Bristol of Bristol University of Bristol大学生物科学学院讲师)和Cristina Guijarro-Clarke,Essex大学进化论的候选人。

本文根据Creative Commons许可从对话中重新发布。阅读原始文章。

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