Τετάρτη, 18 Μαρτίου 2015

Το δέντρο της ζωής μοιάζει με γιγάντιο... γλειφιτζούρι. Grand tree of life study shows a clock-like trend in new species emergence and diversity

Το νέο δέντρο της ζωής περιλαμβάνει 50.632 είδη. Τα διαφορετικά χρώματα που βλέπετε στην εικόνα αντιστοιχούν στις κύριες ταξονομικές ομάδες που εμφανίστηκαν στη Γη. Όλη η εξελικτική ιστορία τοποθετείται κατά μήκος μιας στενής γκρίζας λωρίδας. The tree of life compiled by Temple University researchers is depicted in a new way -- a cosmologically inspired galaxy of life view -- and contains more than 50,000 species in a tapestry spiraling out from the origin of life. Credit: Temple University

Φαίνεται τελικά ότι το εξελικτικό δέντρο της ζωής μοιάζει περισσότερο με ένα γιγάντιο στρογγυλό γλειφιτζούρι παρά με... δέντρο.

Αύξηση με σταθερό ρυθμό

Επιστήμονες δημιούργησαν το πιο μεγάλο ως σήμερα και ακριβές χρονολόγιο της ζωής στη Γη το οποίο περιέχει περισσότερα από 50.000 διαφορετικά είδη (πρέπει βέβαια να σημειωθεί ότι και πάλι το νέο χρονολόγιο δεν μπορεί να είναι απολύτως ακριβές καθώς περιέχει λίγα είδη σε σύγκριση με τα περισσότερα από 8 εκατομμύρια που υπάρχουν στη Γη). Σε κάθε περίπτωση, νέο TimeTree of Life, όπως ονομάστηκε, αποκάλυψε ότι η ποικιλομορφία της ζωής στη Γη δεν επετεύχθη με... ξεσπάσματα αλλά αυξανόταν με σταθερό ρυθμό.

Το εύρημα αυτό έρχεται σε αντίθεση με την κυρίαρχη άποψη περί ποικιλίας των ειδών στη Γη. Σύμφωνα με την κρατούσα άποψη, η ποικιλομορφία των ειδών επιβραδύνεται όσο οι συνθήκες στον πλανήτη είναι τέτοιες που οι οικολογικές «φωλιές» γεμίζουν με είδη ενώ εμφανίζει «έκρηξη» μόνο αμέσως μετά από μια μεγάλη εξαφάνιση ειδών.

Κάθε 2.000.0000 έτη ένα νέο είδος

Researchers have assembled the largest and most accurate tree of life calibrated to time, and surprisingly, it reveals that life has been expanding at a constant rate. The study also challenges the conventional view of adaptation being the principal force driving species diversification, but rather, underscores the importance of random genetic events and geographic isolation in speciation, taking about 2 million years on average for a new species to emerge onto the scene. The timeline above shows from the perspective of humans how we diverged from other groups of organisms.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι απαιτούνται κατά μέσο όρο περί τα δύο εκατομμύρια έτη προκειμένου να εμφανιστεί ένα νέο είδος από μια υπάρχουσα ομάδα ζώων. Προκειμένου να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους χρησιμοποίησαν στοιχεία από σχεδόν 2.300 μελέτες οι οποίες εξέταζαν τη μοριακή βιολογία και τη γενετική ποικιλία διαφορετικών ειδών.

Το αποτέλεσμα αυτής της μεγάλης ανάλυσης είναι η δημιουργία μιας βάσης δεδομένων στην οποία μπορεί ο οποιοσδήποτε να ανατρέξει προκειμένου να ανακαλύψει πότε τα διαφορετικά είδη διαχωρίστηκαν το ένα από το άλλο στο πλαίσιο της εξελικτικής ιστορίας καθώς και πότε μοιράστηκαν έναν κοινό πρόγονο.

Σπειροειδής μορφή

Όσο πιο σκούρα είναι η απόχρωση του γκρι τόσο νωρίτερα υποτίθεται ότι εμφανίστηκε στη Γη μια ομάδα ειδών. The Temple research team's tree of life is depicted in an innovative, cosmologically inspired galaxy-of-life view that shows the emergence of new species spiraling out from the origin of life. Credit: Courtesy of S. Blair Hedges and Sudhir Kumar

Ο καθηγητής Μπλερ Χέτζις, διευθυντής του Κέντρου Βιοποικιλότητας στο Πανεπιστήμιο Τεμπλ στη Φιλαδέλφεια που ήταν εκ των επικεφαλής της νέας μελέτης, ανέφερε ότι το δέντρο που προέκυψε από την ανάλυση έχει σπειροειδή μορφή. «Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι οι διαφοροποιήσεις νέων ειδών λειτουργούν περισσότερο σαν ρολόι. Ο σταθερός ρυθμός διαχωρισμού νέων ειδών που εντοπίσαμε μαρτυρεί ότι οι οικολογικές φωλιές της ζωής δεν γεμίζουν με αποτέλεσμα να εμφανίζεται κορεσμός. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το δημοφιλές μοντέλο που προβλέπει ότι η δημιουργία νέων ειδών επιβραδύνεται όσο οι φωλιές γεμίζουν με είδη».

Οι ερευνητές των οποίων η μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Molecular Biology and Evolution» χρησιμοποίησαν τα αποκαλούμενα μοριακά ρολόγια προκειμένου να παραγάγουν το σπειροειδές δέντρο της ζωής. Αυτά αναζητούν μεταλλάξεις στο DNA προκειμένου να υπολογίσουν τον ρυθμό τους και τελικώς τον χρόνο που χρειάστηκε κάθε είδος για να εξελιχθεί. Η μέθοδος μπορεί επίσης να δείξει πότε τα διαφορετικά είδη διαχωρίστηκαν το ένα από το άλλο.

Σε συνδυασμό με το αρχείο απολιθωμάτων, η τεχνολογία αυτή βοηθά στο να έχουμε μια πολύ πιο λεπτομερή εικόνα σχετικά με το πώς εξελίχθηκε η ζωή στη Γη.

Δωρεάν η βάση δεδομένων

«Ψαχουλεύοντας» στη βάση δεδομένων που δημιουργήθηκε από τους επιστήμονες και η οποία είναι διαθέσιμη ως δωρεάν εφαρμογή στο iPhone (ΤimeTree) αλλά και online (http://www.timetree.org), o οποιοσδήποτε μπορεί να δει πότε δύο είδη διαχωρίστηκαν στην εξελικτική ιστορία.

The timeline on the left shows when man first diverged from their best friend, dogs, as pictured on the right.

Για παράδειγμα, ο Homo sapiens και ο σκύλος διαχωρίστηκαν από έναν κοινό πρόγονό τους πριν από 94,2 εκατομμύρια έτη ενώ οι σκύλοι και οι γάτες μοιράζονταν έναν κοινό πρόγονο μέχρι και πριν από περίπου 55,1 εκατομμύρια έτη.

Το κοράκι - ένα πτηνό που έχει αποδειχθεί ότι διαθέτει ευφυΐα αντίστοιχη με εκείνη των χιμπαντζήδων, ακόμη και των μικρών παιδιών - διαχωρίστηκε από τους χιμπαντζήδες και την υπόλοιπη οικογένεια των πρωτευόντων ειδών πριν από 296 εκατομμύρια χρόνια.

Ανατροπή δημοφιλούς θεωρίας

The traditional view of evolution has been as a tree that grows ever more complex branches over time.

Η μελέτη αυτή έδειξε επίσης ότι μια από τις πιο δημοφιλείς θεωρίες σχετικά με το τι δίνει ώθηση στην εξέλιξη, πιθανότατα δεν είναι απολύτως ακριβής. Οι βιολόγοι πίστευαν επί μακρόν ότι η ζωή στη Γη έχει εμφανίσει κατά καιρούς «εκρήξεις» στη διαφοροποίηση ειδών. Μεγάλα γεγονότα εξαφανίσεων, όπως ο αφανισμός των δεινοσαύρων, εκτιμάται ότι ήταν καταλυτικά σε ό,τι αφορούσε την εμφάνιση νέων ειδών τα οποία εμφανίζονταν μαζικά για να γεμίσουν τα κενά που είχαν αφήσει πίσω τους όσα χάθηκαν.

Ωστόσο, η νέα μελέτη έδειξε ότι η εξέλιξη έλαβε χώρα σε έναν σχετικώς σταθερό ρυθμό. Όπως σημείωσε ο καθηγητής Χέτζις «συνολικά, τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η διαφοροποίηση των ειδών και η ποικιλομορφία τους αποτελούν ξεχωριστές διαδικασίες από την προσαρμογή των ειδών. Η προσαρμογή σίγουρα λαμβάνει χώρα, κάτι που δεν έρχεται σε αντίθεση με τις αρχές του Δαρβινισμού. Ωστόσο τα όσα βρήκαμε έρχονται σε αντίθεση με τη δημοφιλή άποψη ότι η προσαρμογή οδηγεί στη διαφοροποίηση των ειδών. Εκτιμούμε ότι παίζουν ρόλο τυχαίες γενετικές μεταλλάξεις καθώς και η γεωγραφική απομόνωση».