Morfologinis nesugretinamumas didžiausias būna ankstyvojoje kladų istorijoje

[Andrej Spiridonov]

    Devintojo dešimtmečio pabaigoje žinomas paleontologas ir evoliucijos teoretikas Stephen Jay Gould, kartu su kolegomis pateikė straipsnį o taip pat ir knygą "Wonderfull Life", kuriuose teigė, kad organizmų morfologinės evoliucijos istorija yra asimetriška laiko atžvilgiu. Jis teigė, kad didžiausias nesugretinamumas (arba morfologinė įvairovė nagrinėjamos grupės viduje) yra didžiausias ankstyvojoje grupės evoliucijos istorijoje. Jis teigė, kad kambro periode, remdamasis Burgeso skalūnuose rastų fosilijų tyrimais, buvo didesnė morfologinė įvairovė nei dabartyje. Tačiau, po jo tyrimo ir provokuojančios hipotezės paskelbimo, liko daug kas neaišku. Pvz. koks yra šio dėsningumo universalumas, nagrinėjant skirtingo amžiaus ir taksonominio rango kladas (pvz. klases, būrius, šeimas ir t.t.)? Jūk istorija sako, kad mažai kurios evoliucinės taisyklės arba "dėsniai" atlaiko detalius statistinius testus.

     Tam, kad patikrintu kladų morfologinės įvairovės evoliucijos asimetrijos galimybę, tarptautinė paleobiologų komanda atliko platų metaanalitinį tyrimą (Hughes et al., 2013), kuriame išnagrinėjo skirtingo amžiaus organinio pasaulio grupių morfologinės evoliucijos trajektorijas bei kiekvienai grupei paskaičiavo jų morfologinės įvairovės gravitacijos centrus - Nesugretinamumo _gravitacijos _centro _skaiciavimas.jpg. Naudojantis autorių pateikta metodika, nesugretinamumo istorijos gravitacijos centras apskaičiuojamas pagal santykinę įvairovės maksimumo padėtį nagrinėjamoje trajektorijoje, ją tiriant nuo pat grupės atsiradimo iki išnykimo (arba ypatingu atveju - dabarties). Jei grupė turėjo didesnę morfologinę įvairovę savo egzistavimo pradžioje, tuomet tokia grupė vadinama "grupe su žemu gravitacijos centru", tuo tarpu jei ji turi įvairovės maksimumą vėlai jos istorijoje, tuomet ji vadinama "grupe su ankštu gravitacijos centru".

     Nagrinėjamo tyrimo metu, autoriai iš viso išnagrinėjo 98 išnykusias bei išlikusias iki dabarties gyvūnų kladas. Nagrinėdami jų nesugretinamumo istorijas jie bandė atsakyti į tris klausimus: 1) ar nesugretinamumo pikas ankstyvojoje grupės istorijoje yra bendras dėsningumas?; 2) ar egzistuoja trendas nesugretinamumo pikuose skirtingose grupėse bėgant laikui?; 3) ar klados kurios išnyko masinių išmirimų metu turi statistiškai skirtingus nesugretinamumo profilius lyginant su tomis kladomis, kurios išnyko kitais laikais?

    Autoriai nustatė, kad jeigu mes nagrinėjame visas kladas kartu, tuomet mes gauname, kad vidutiniškai klados turi simetrišką nesugretinamumo evoliucijos profilį - t.y. jų įvairovės pikas būna ties jų egzistavimo viduriu. Tačiau, jeigu mes pašaliname "nukirstas kladas" - t.y. tas, kurios išnyko ties masiniais išmirimais arba yra apribotos dabarties (t.y. mes nežinome kiek dar ilgai jos egzistuos), tuomet mes gauname rezultatus, kurie rodo, kad klados didžiausią morfologinę įvairovę vis dėl to įgaudavo anksti savo istorijoje. Tuo tarpu tos klados kurios išnyko ties penkiais didžiaisiais masiniais išmirimais bei tos kurios vis dar egzistuoja dabartyje turi aukštesni nesugretinamumo gravitacijos centrą - Kladu _morfologines _evoliucijos _asimetrija.jpg. Taip pat autoriai nustatė, kad bėgant laikui šitie dėsningumai nesikeitė - klados, kurios išnykdavo ne masinių išnykimų metu, turėdavo didesnę morfologinę įvairovę ankstyvojoje savo istorijoje, nepriklausomai nuo to kada jos atsirado ar ankstyvajame paleozojuje ar kainozojuje - Kladu _morfologines _evoliucijos _asimetrijos _evoliucija.jpg.

    Autorių manymu tokia "nenukirstų" kladų morfologinės evoliucijos asimetrija gali atsirasti dėl to, kad pradžioje įgijus naujus požymius arba morfogenetinius mechanizmus jie yra panaudojami vis didesniam skaičiui funkcijų, kas apsunkina jų tolimesnę modifikaciją dėl vis didėjančios pleiotropijos (daugelio požymių priklausomybės nuo vieno geno). Tačiau, kaip jie patys pažymėjo, gali egzistuoti ir kiti, tame tarpe ir ekologiniai šio universalaus dėsningumo paaiškinimai.

Nuorodos susijusiomis temomis į G-mokslus:

Naujienos apie Kambro pasaulį atviro priėjimo žurnaluose [PLoS Biology & Computational Biology]

Trilobitai ir Evoliucijos procesų laikinė asimetrija (nauji dėsningumai)

Tiems kas nori sužinoti daugiau apie Evoliucijos Teoriją (Įvadas)

Evoliucijos teorijos perspektyvos - "Evolution: The Extended Synthesis" ir "Evolution Since Darwin"

Kelios Geros Knygos [Nature of History]

Paleontologinė evoliucinės vystymosi biologijos perspektyva

Kokiu būdu masiniai išmirimai diriguoja makroevoliuciją? Biotos pertvarkos ir nauji rūšiadaros greičiai.

Graptoloidų makroevoliucija: vėlyvojo ordoviko masinis išnykimas, įvairovė, nesugretinamumas bei biogeocheminiai ciklai

Nuoroda:

    Hughes, M., Gerber, S., & Wills, M. A. (2013). Clades reach highest morphological disparity early in their evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(34), 13875-13879. - Straipsnis "PNAS" žurnale apie kladų morfologinio nesugretinamumo evoliuciją.

--
AS