为什么那个著名的进行曲前进图像是错误的

为什么那个著名的进行曲前进图像是错误的 Usagi-P /快门

进化论解释了包括我们在内的所有生物的生命。 通过向生物体不断添加特征,并不断增加其复杂性来假设进化工作很容易。 一些鱼演变成腿,然后走到土地上。 一些恐龙进化出翅膀并开始飞翔。 其他人则进化出子宫,并开始生下年轻的生命。

但这是最主要和令人沮丧的 对进化的误解。 生命之树的许多成功分支都保持简单(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。

在一个 最近的一项研究 在《自然生态与进化》上发表的文章中,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,主要动物群体(例如包括人类在内)的起源与增加新基因无关,而与大量基因损失有关。

进化生物学家史蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)是“前进的步伐”,即进化总是导致复杂性增加的想法。 在他的书中 满屋 (1996年),古尔德使用醉汉漫步的模型。 酒鬼在火车站离开酒吧,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,酒鬼将掉入铁轨并被困在那里。

该平台代表了一个复杂程度,其中发布是最低的复杂度,而跟踪是最大的复杂度。 生活从酒吧出来,以最小的复杂性出现了。 有时,它会偶然跌落到铁轨上(以增加复杂性的方式演变),而另一些时候则是朝着酒吧(降低复杂性)。

没有选择比另一个更好。 根据环境的不同,保持简单或降低复杂性可能比随着复杂性的发展而更好地生存。

但是在某些情况下,动物群会进化出复杂的特征,这些特征是它们身体运作方式所固有的,不再失去那些变得更简单的基因-它们会卡在火车轨道上。 (在这个比喻中,没有列车需要担心。)例如,多细胞生物很少回到单细胞状态。


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如果我们只关注困在火车轨道上的生物,那么我们对生命的偏见会从简单到复杂的直线发展,错误地认为较旧的生命形式总是简单的,而较新的生命形式则是复杂的。 但是,通往复杂性的真正途径更加曲折。

我们与牛津大学的彼得·霍兰德一起,研究了动物的遗传复杂性如何进化。 先前, 我们已经表明 新基因的添加是动物界早期发展的关键。 然后,问题就变成了后来的动物进化过程中是否如此。

学习生命之树

大多数动物都可以分为 主要进化谱系,在生命树上的树枝显示了当今动物如何从一系列共同的祖先那里进化而来。 为了回答我们的问题,我们研究了可公开获得基因组序列的每个动物谱系,并与许多非动物谱系进行比较。

一种动物血统是氘代动物的血统,包括人类和其他脊椎动物,以及海星或海胆。 另一个是蜕皮动物,包括节肢动物(昆虫,龙虾,蜘蛛,千足虫)和其他蜕皮动物,例如round虫。 脊椎动物和昆虫被认为是最复杂的动物。 最后,我们有一个世系,即滋养体,其中包括诸如软体动物(例如蜗牛)或类小动物(ear)等动物。

我们选择了各种各样的生物,并希望了解它们与生命树之间的关系以及它们共享和不共享的基因。 如果某个基因存在于树的较旧分支中而不是较年轻的分支中,则我们推断该基因已丢失。 如果某个基因不存在于较老的分支中而是出现在较年轻的分支中,则我们认为它是在较年轻的分支中获得的一个新基因。

为什么那个著名的进行曲前进图像是错误的 生命树图,显示了不同动物群体的基因变化数量。 向下的橙色三角形表示基因缺失。 向上指向的绿色三角形表示基因的获得。 三角形越大,变化越大。 乔迪·帕斯, 作者提供

结果显示,基因丢失和获得的基因数量空前,这在以前的分析中从未见过。 氘代口琴(包括人类)和蜕皮动物(包括昆虫)这两个主要谱系显示出最多的基因丢失。 相反,滋养体在基因的新颖性和损失之间显示出平衡。

我们的结果证实了斯蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)的照片,表明在基因水平上,动物的生命是通过离开酒吧并在复杂性上实现了巨大飞跃而出现的。 但是在最初的热情之后,有些谱系因丢失基因而跌落到了酒吧附近,而另一些谱系却因获得了基因而向赛道漂移。 我们认为这是进化的完美总结,是酒吧和火车轨道之间由豪饮引起的随机选择。 或者,正如互联网模因所说:回家进化,你喝醉了“。谈话

关于作者

布里斯托大学生物科学学院讲师Jordi Paps 布里斯托大学 以及进化学博士候选人Cristina Guijarro-Clarke 埃塞克斯大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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