De meeste van onze evolutionaire bomen hebben het misschien mis

Volgens moleculaire fylogenetische bomen zijn olifantenspitsmuizen nauwer verwant aan olifanten dan aan spitsmuizen.

Nieuw onderzoek onder leiding van wetenschappers van het Milner Center for Evolution van de Universiteit van Bath suggereert dat het misleidend is om de evolutionaire bomen van organismen te definiëren door anatomie te vergelijken in plaats van gensequentie. De studie gepubliceerd in het tijdschrift Communicatie biologie Op 31 mei 2022 laat het zien dat we vaak eeuwenlang academisch werk omver moeten werpen, waarbij levende wezens werden geclassificeerd op basis van hun vorm.

Sinds Darwin en zijn tijdgenoten in de 19e eeuw proberen biologen de “stambomen” van dieren te reconstrueren door zorgvuldig de verschillen in hun anatomie en structuur (morfologie) te onderzoeken.

Met de ontwikkeling van snelle genetische sequencing-technologieën zijn biologen nu echter in staat om genetische (moleculaire) gegevens te gebruiken om de evolutionaire relaties van soorten zeer snel en goedkoop samen te stellen, wat vaak bewijst dat organismen waarvan we ooit dachten dat ze nauw verwant waren, in de Werkelijkheid thuishoren in een compleet andere set van boomtakken.

Voor het eerst vergeleken wetenschappers in Bath fylogenetische bomen op basis van morfologie met bomen op basis van moleculaire gegevens, waarbij ze werden geplot op geografische locatie.

Ze ontdekten dat dieren gegroepeerd door moleculaire bomen geografisch dichter bij elkaar leefden dan dieren gegroepeerd met behulp van morfologische bomen.

“Het blijkt dat veel van onze evolutionaire bomen het bij het verkeerde eind hebben”, zegt Matthew Wells, hoogleraar evolutionaire paleobiologie aan het Milner Center for Evolution van de Universiteit van Bath.

“Al meer dan honderd jaar classificeren we organismen op basis van hun vorm en anatomisch gegroepeerd, maar moleculaire gegevens vertellen vaak een iets ander verhaal.

“Onze studie bewijst statistisch dat als je een evolutionaire boom van dieren construeert op basis van hun moleculaire gegevens, deze vaak beter past bij hun geografische spreiding.

“De plaats waar de dingen leven – hun biogeografie – is een belangrijke bron van evolutionair bewijs dat bekend was bij Darwin en zijn tijdgenoten.

“Jonge spitsmuizen, varkenshuiden, olifanten, goudmollen en zwemmende zeekoeien komen bijvoorbeeld allemaal uit dezelfde grote tak van de zoogdierevolutie – ondanks het feit dat ze er heel anders uitzien (en op totaal verschillende manieren leven).

“The Molecular Trees hebben ze samengebracht in een groep genaamd Afrotheria, die wordt genoemd omdat ze allemaal van het Afrikaanse continent komen, dus de groep komt overeen met biogeografie.”

De studie wees uit dat convergente evolutie – wanneer een eigenschap afzonderlijk evolueert in twee groepen genetisch niet-verwante organismen – vaker voorkomt dan biologen eerder dachten.

Professor Wells zei: “We hebben al veel beroemde voorbeelden van convergente evolutie, zoals vluchten die afzonderlijk evolueren in vogels, vleermuizen en insecten, of de complexe camera-ogen die afzonderlijk evolueren in inktvissen en mensen.

“Maar nu met de moleculaire gegevens kunnen we zien dat convergente evolutie de hele tijd plaatsvindt – dingen waarvan we dachten dat ze nauw verwant waren, liggen vaak ver uit elkaar op de boom des levens.

“Mensen die hun brood verdienen als imitators, hebben meestal geen relatie met de beroemdheid die ze nabootsen, en mensen binnen een familie lijken niet altijd op elkaar – het is ook hetzelfde met evolutionaire bomen.

“Het bewijst dat evolutie dingen steeds opnieuw uitvindt en telkens met een vergelijkbare oplossing komt als het probleem zich voordoet in een andere tak van de evolutieboom.

“Dit betekent dat convergente evolutie ons – zelfs de slimste evolutionaire biologen en anatomen – al meer dan 100 jaar voor de gek houdt!”

Dr. Jack Auston, onderzoeksmedewerker en eerste auteur van het artikel zei: ‘Het idee dat biogeografie de evolutionaire geschiedenis kan weerspiegelen, was een groot deel van wat Darwin ertoe bracht zijn evolutietheorie te ontwikkelen door middel van natuurlijke selectie, dus het is zeer verrassend dat het niet werd gezien als een heel eenvoudige methode[{” attribute=””>accuracy of evolutionary trees in this way before now.

“What’s most exciting is that we find strong statistical proof of molecular trees fitting better not just in groups like Afrotheria, but across the tree of life in birds, reptiles, insects, and plants too.

“It being such a widespread pattern makes it much more potentially useful as a general test of different evolutionary trees, but it also shows just how pervasive convergent evolution has been when it comes to misleading us.”

Reference: “Molecular phylogenies map to biogeography better than morphological ones” by Jack W. Oyston, Mark Wilkinson, Marcello Ruta and Matthew A. Wills, 31 May 2022, Communications Biology.
DOI: 10.1038/s42003-022-03482-x