Това, което мислите че знаете за еволюцията, най-вероятно е погрешно

В неотдавнашно проучване, публикувано в Nature Ecology and Evolution, учени сравняват пълните геноми на над 100 организма (предимно животни), за да проучат как животинското царство се е развило на генетично ниво. Резултатите показват, че произходът на основни групи животни, включително и тази на хората, е свързан не с добавянето на нови гени, а с огромни генни загуби.

Еволюцията обяснява как са се появили всички живи същества, включително и хората. Би било лесно да се предположи, че еволюцията работи чрез непрекъснато добавяне на функции към организмите, т.е. на нови гени, което непрекъснато увеличава тяхната (на организмите) сложност. Някои риби развиват крайници и излизат на сушата. Някои динозаври развиват крила и започват да летят. Други развиват утробите и започват да раждат наследниците си.

Всичко това е едно от най-преобладаващите и смущаващи погрешни схващания за еволюцията. Много успешни клонове на дървото на живота са останали прости, като бактерии или са намалили сложността си, като паразити. И се справят много добре.

Еволюционният биолог Стивън Джей Гулд е един от най-силните противници на „похода на прогреса“, идеята, че еволюцията винаги води до повишена сложност. В книгата си „Пълна къща“ (1996), Гулд използва модела на „разходката в нетрезво състояние“. Пияница напуска бар в жп гара и тромаво се разхожда напред-назад над перона, клатушкайки се между бара и влаковите коловози. Ако има достатъчно време, пияницата най-вероятно ще падне на релсите. При определени обстоятелства обаче, може и да се върне в кръчмата.

Платформата на гарата измислена от Гулд, представлява мащаба на сложност, като кръчмата е с най-ниска сложност, а релсите – максимална сложност. Животът, според Гулд, се поява с възможно най-малка сложност, като излиза от „кръчмата“. Понякога животът се сблъсква на случаен принцип с релсите (развива се по начин, който увеличава сложността), а друг път с кръчмата (намалява сложността).

Никой вариант не е по-добър от другия. Да останеш прост организъм като намалиш сложността, може да е по-добра стратегия за оцеляване, отколкото да се развиваш с повишена сложност, в зависимост от средата.

Но в някои случаи групите животни развиват сложни характеристики, които са присъщи на начина, по който телата им работят, и вече не могат да загубят тези гени, за да станат по-прости – те са свързани с „влаковите коловози“ завинаги. Например многоклетъчните организми рядко се връщат назад, за да станат едноклетъчни.

Ако се съсредоточим само върху организмите, хванати във влаковите коловози, тогава имаме предубедено възприятие за живота, развиващ се по права линия от просто към сложно, погрешно вярвайки, че по-старите форми на живот винаги са по-прости, а по-новите са по-сложни.

Джорди Папс от университета в Бристол, Кристина Гуяро-Кларк от университета в Есекс и Питър Холанд от Университета в Оксфорд, разглеждат как еволюира генетичната сложност при животните. Преди това показват, че добавянето на нови гени е било ключово за ранната еволюция на животинското царство. Тогава се питат дали това е така и по време на по-късната еволюция при животните?

Повечето животни могат да бъдат групирани в основни еволюционни родове, клони от дървото на живота, показващи как животните днес са се развили от поредица от споделени предци. Авторите проучват всякакви животински родове, за които последователността на генома е обществено достъпна, и много не животински родове, за да ги сравнят.

Една животинска линия е тази на дейтеростомите, която включва хората и други гръбначни животни, както и морски звезди или морски таралежи. Друга е линията включваща екдизозоите, състоящи се от членестоноги (насекоми, омари, паяци) и други пълзящи, като кръгли червеи. Гръбначните и насекомите се считат за едни от най-сложните животни. И накрая, ние имаме една родова линия, лофотрохозоните, която включва животни като мекотели (охлюви, земни червеи и др.)

Учените правят тази разнообразна селекция от организми и анализират как са свързани в дървото на живота и какви общи гени споделят и какви не споделят. Ако ген присъства в по-стар клон на дървото, а го няма в по-млад, те заключават, че този ген е бил загубен по пътя на развитието. Ако ген не е присъствал в по-старите клони, но се е появил при по-младите, тогава те го приемат за нов ген, получен в по-младия клон.

Резултатите показват безпрецедентен брой на гени, които са изгубени по пътя на развитието, нещо, което никога не е показвано в предишни анализи. Две от основните линии, дейтеростомите (включително хората) и екдизозоите (включително насекомите), показват най-голям брой загуби на гени. За разлика от тях, лофотрохозоните показват баланс между загубените и новите гени.

Като цяло, резултатите на Джорди Папс и Кристина Гуяро –Кларкс потвърждават картината, дадена от Стивън Джей Гулд, като показват, че на генно ниво животът се появява като напуска „кръчмата“ и прави голям скок към сложността. Но след първоначалния ентусиазъм, някои родове се приближават отново до кръчмата, като губят гени, докато други родове се насочват към „релсите“, като натрупват нови гени. Според авторите, това е перфектното обобщение на еволюцията, предизвикано от случаен избор между „кръчмата“ и „влаковите коловози“.