วิวัฒนาการอธิบายว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดรวมถึงเราเป็นอย่างไร มันคงง่ายที่จะถือว่าวิวัฒนาการทำงานโดยการเพิ่มคุณสมบัติให้กับสิ่งมีชีวิตอย่างต่อเนื่อง เพิ่มความซับซ้อนของพวกมันอย่างต่อเนื่อง ปลาบางตัววิวัฒนาการขาและเดินขึ้นไปบนบก ไดโนเสาร์บางตัวพัฒนาปีกและเริ่มบิน คนอื่นพัฒนามดลูกและเริ่มให้กำเนิดลูกที่มีชีวิต
แต่นี่เป็นหนึ่งในสิ่งที่เด่นและน่าผิดหวังที่สุด ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการ. กิ่งก้านของต้นไม้แห่งชีวิตที่ประสบความสำเร็จจำนวนมากยังคงเรียบง่าย เช่น แบคทีเรีย หรือความซับซ้อนลดลง เช่น ปรสิต และพวกเขาทำได้ดีมาก
ใน ผลการศึกษาล่าสุด ตีพิมพ์ใน Nature Ecology and Evolution เราเปรียบเทียบจีโนมที่สมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตกว่า 100 ตัว (ส่วนใหญ่เป็นสัตว์) เพื่อศึกษาว่าอาณาจักรสัตว์มีวิวัฒนาการในระดับพันธุกรรมอย่างไร ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าต้นกำเนิดของสัตว์กลุ่มใหญ่ๆ เช่น กลุ่มที่ประกอบด้วยมนุษย์ ไม่ได้เชื่อมโยงกับการเพิ่มยีนใหม่แต่กับการสูญเสียยีนจำนวนมาก
นักชีววิทยาวิวัฒนาการ Stephen Jay Gould เป็นหนึ่งในคู่ต่อสู้ที่แข็งแกร่งที่สุดของ "การเดินขบวนแห่งความก้าวหน้า” แนวคิดที่ว่าวิวัฒนาการมักส่งผลให้เกิดความซับซ้อนเพิ่มขึ้น ในหนังสือของเขา ฟูลเฮ้าส์ (พ.ศ. 1996 โกลด์ใช้แบบจำลองการเดินคนขี้เมา) คนขี้เมาออกจากบาร์ในสถานีรถไฟและเดินไปมาอย่างงุ่มง่ามบนชานชาลา แกว่งไปมาระหว่างบาร์กับรางรถไฟ เมื่อให้เวลาเพียงพอ คนขี้เมาจะตกลงไปในรางรถไฟและจะติดอยู่ตรงนั้น
แพลตฟอร์มแสดงถึงระดับความซับซ้อน ผับมีความซับซ้อนต่ำสุด และการติดตามสูงสุด ชีวิตเกิดขึ้นจากการออกจากผับโดยมีความซับซ้อนน้อยที่สุด บางครั้งก็สะดุดตรงรางรถไฟ (พัฒนาไปในลักษณะที่เพิ่มความซับซ้อน) และบางครั้งอาจเดินไปที่ผับ (ลดความซับซ้อน)
ไม่มีตัวเลือกใดดีไปกว่าตัวเลือกอื่น การอยู่อย่างเรียบง่ายหรือลดความซับซ้อนลงอาจดีกว่าสำหรับการอยู่รอดมากกว่าการพัฒนาด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม
แต่ในบางกรณี กลุ่มของสัตว์จะพัฒนาลักษณะที่ซับซ้อนซึ่งมีอยู่ในร่างกายของพวกมัน และไม่สูญเสียยีนเหล่านั้นเพื่อให้ง่ายขึ้นอีกต่อไป - พวกมันติดอยู่ในรางรถไฟ (ไม่มีรถไฟที่ต้องกังวลในอุปมานี้) ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มักจะกลับไปเป็นเซลล์เดียว
หากเรามุ่งความสนใจไปที่สิ่งมีชีวิตที่ติดอยู่ในรางรถไฟเท่านั้น เราก็มีการรับรู้แบบลำเอียงเกี่ยวกับชีวิตที่วิวัฒนาการเป็นเส้นตรงจากง่ายไปซับซ้อน โดยเข้าใจผิดว่ารูปแบบชีวิตที่เก่ากว่านั้นเรียบง่ายอยู่เสมอและรูปแบบที่ใหม่กว่านั้นซับซ้อน แต่เส้นทางสู่ความซับซ้อนที่แท้จริงนั้นคดเคี้ยวกว่า
ร่วมกับ Peter Holland จาก University of Oxford เราได้ศึกษาว่าความซับซ้อนทางพันธุกรรมมีวิวัฒนาการในสัตว์อย่างไร ก่อนหน้านี้, เราได้แสดงให้เห็น ว่าการเพิ่มยีนใหม่เป็นกุญแจสำคัญในการวิวัฒนาการของอาณาจักรสัตว์ในระยะแรก คำถามก็กลายเป็นว่าเป็นเช่นนั้นหรือไม่ในช่วงวิวัฒนาการของสัตว์ในภายหลัง
ศึกษาต้นไม้แห่งชีวิต
สัตว์ส่วนใหญ่สามารถจัดกลุ่มได้เป็น เชื้อสายวิวัฒนาการที่สำคัญกิ่งก้านบนต้นไม้แห่งชีวิตที่แสดงให้เห็นว่าสัตว์ที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบันวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษร่วมกันอย่างไร เพื่อที่จะตอบคำถามของเรา เราได้ศึกษาสายเลือดของสัตว์ทุกสายพันธ์ที่มีลำดับจีโนมเปิดเผยต่อสาธารณะ และสายเลือดที่ไม่ใช่สัตว์อีกจำนวนมากเพื่อเปรียบเทียบ
เชื้อสายของสัตว์กลุ่มหนึ่งคือดิวเทอโรสโตม ซึ่งรวมถึงมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ รวมทั้งดาวทะเลหรือเม่นทะเล อีกชนิดหนึ่งคือเอคดีโซซัวส์ ซึ่งประกอบด้วยสัตว์ขาปล้อง (แมลง กุ้งก้ามกราม แมงมุม กิ้งกือ) และสัตว์ลอกคราบอื่นๆ เช่น พยาธิตัวกลม สัตว์มีกระดูกสันหลังและแมลงถือเป็นสัตว์ที่ซับซ้อนที่สุดบางชนิด ในที่สุด เราก็มีสายเลือดหนึ่งคือ lophotrochozoans ซึ่งรวมถึงสัตว์ต่างๆ เช่น หอย (เช่นหอยทาก) หรือ annelids (ไส้เดือนดิน) เป็นต้น
เราเลือกสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายนี้และมองหาว่าพวกมันมีความสัมพันธ์กับต้นไม้แห่งชีวิตอย่างไรและยีนใดที่พวกมันแบ่งปันและไม่แบ่งปัน หากมียีนอยู่ที่กิ่งที่เก่ากว่าของต้นไม้และไม่ใช่ในกิ่งที่อายุน้อยกว่า เราก็อนุมานได้ว่ายีนนี้สูญหายไป หากไม่มียีนในสาขาที่เก่ากว่า แต่ปรากฏในกิ่งที่อายุน้อยกว่า แสดงว่าเป็นยีนใหม่ที่ได้รับในสาขาที่อายุน้อยกว่า
แผนภาพต้นไม้แห่งชีวิตแสดงจำนวนยีนที่เปลี่ยนแปลงไปของสัตว์กลุ่มต่างๆ สามเหลี่ยมสีส้มชี้ลงล่างแสดงถึงการสูญเสียยีน สามเหลี่ยมสีเขียวที่ชี้ขึ้นด้านบนแสดงถึงยีนที่ได้รับ ยิ่งสามเหลี่ยมใหญ่ การเปลี่ยนแปลงยิ่งมาก จอร์ดี้ ปาปส์, ผู้เขียนให้ไว้
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นจำนวนยีนที่สูญเสียและได้รับอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยเห็นมาก่อนในการวิเคราะห์ครั้งก่อน สองสายเลือดหลัก ได้แก่ ดิวเทอโรสโตม (รวมถึงมนุษย์) และเอคดีโซซัวส์ (รวมถึงแมลง) มีการสูญเสียยีนจำนวนมากที่สุด ในทางตรงกันข้าม lophotrochozoans แสดงความสมดุลระหว่างความแปลกใหม่ของยีนและความสูญเสีย
ผลลัพธ์ของเรายืนยันภาพที่ Stephen Jay Gould มอบให้โดยแสดงให้เห็นว่าในระดับยีน ชีวิตสัตว์เกิดขึ้นจากการออกจากผับและมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดด แต่หลังจากความกระตือรือร้นในขั้นต้น เชื้อสายบางกลุ่มก็สะดุดใกล้กับผับมากขึ้นโดยสูญเสียยีน ขณะที่เชื้อสายอื่นๆ ล่องลอยไปตามเส้นทางโดยได้รับยีน เราถือว่านี่เป็นบทสรุปที่สมบูรณ์แบบของวิวัฒนาการ ซึ่งเป็นตัวเลือกแบบสุ่มที่เกิดจากการดื่มสุราระหว่างบาร์และรางรถไฟ หรืออย่างที่อินเทอร์เน็ตมีมบอกว่า “กลับบ้านวิวัฒนาการ คุณเมาแล้ว"
เกี่ยวกับผู้เขียน
Jordi Paps อาจารย์ School of Biological Sciences มหาวิทยาลัย Bristol มหาวิทยาลัย Bristol และ Cristina Guijarro-Clarke ผู้สมัครระดับปริญญาเอกด้านวิวัฒนาการ มหาวิทยาลัย Essex
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
หนังสือ_วิทยาศาสตร์
