lauantai 31. tammikuuta 2015

Konvergenttinen evoluutio hämmästyttää evoluutiobiologeja


Kehitysopin keskeisimmän opinkappaleen mukaan lajien samankaltaisuudet ovat todiste yhteisestä polveutumisesta. Silloin kun lajeja ei voida samankaltaisuuksien perusteella asettaa yhteistä polveutumista osoittavaan evoluutiopuuhun, samankaltaisuuksien sanotaan kehittyneen toisistaan riippumattomasti konvergenttisen evoluution tuloksena.

Etelä-Amerikan sähköankerias kykenee antamaan sähköiskuja, joiden jännite on ylittää moninkertaisesti kotitaloussähkön jännitteen. Sähköankeriaat käyttävät sähköä parinetsintään, navigointiin, saalistukseen ja puolustautumiseen. (Kuva: National Aquarium)

Erilaiset selitykset eliöiden samankaltaisuuksien syynä ovat hyvä asia kehitysopin kannalta, koska kaikille havainnoille on olemassa selitys tässä naturalistisessa viitekehyksessä. Tieteellisen teorian arvoa mitataan sen selitysvoimalla. Mitä laajemmin se selittää havaintoja, sitä parempana teoriaa pidetään. Paras teoria selittää kaikki havainnot. Kehitysoppi on hyvin lähellä tällaista ideaalista teoriaa. Kehitysoppiin uskovilla on siis syytä tyytyväisyyteen, koska näköpiirin ulkopuolellakaan ei ole sellaisia havaintoja, jotka voisivat murentaa heidän teoriansa.

Evoluutiobiologeja kuitenkin hämmästyttää konvergenssien suuri määrä ja laaja-alaisuus. Seuraavassa on tästä ilmiöstä muutamia esimerkkejä.

Kehitysopillisen tarinan mukaan sähköankerias on 100 miljoonaa vuotta sitten ryhtynyt muuttamaan yhtä lihaksistaan sähkögeneraattoriksi. Tähän muutoksen se on tarvinnut lukuisia säätelygeenien mutaatioita. Tämä on ihan ymmärrettävää. Tavallisen lihaksen muuttaminen voimakkaita sähköiskuja antavaksi elimeksi vaatinee rakennesuunnitelmien perusteellisen rukkauksen. Myös sähköturvallisuusmääräykset on syytä ottaa huomioon, ettei lyö näpeille (karvakuono tietää miltä 220 VAC tuntuu sormissa, eikä suosittele kokemusta ainakaan ateisteille). Tämä sähkögeneraattori on tarinan mukaan kehittynyt kuusi eri kertaa itsenäisesti.

Sähköankeriaan generaattori koostuu miljoonista sähköisistä soluista (elektrosyytti), jotka on kytketty sarjaan kuten taskulampun paristot. Evoluution on täytynyt osata yhdistää oikein miljoonien elektrosyyttien + ja - navat, jotta tarvittava korkeajännite on saatu aikaan. Eli aina solun miinus-napa on täytynyt yhdistää seuraavan solun plus-napaan jne.

"On hämmästyttävää, että tämä sähköelin on itsenäisesti kehittynyt kuusi kertaa evoluution aikana," jatko-opiskelija Lindsay Traeger kertoo. Ja apulaisprofessori Jason Gallant toteaa, että "sähköankeriaat ovat käyttäneet samaa 'geneettistä työkalulaatikkoa' sähköisen elimen rakentamiseen, vaikka ne ovat kehittyneet itsenäisesti."

"Tutkimuksemme osoittaa luonnon luomiskyvyt ja optimointitaidot, kun se on käyttänyt samoja geneettisiä työkaluja kehittäessään samanlaisen piirteen yhä uudestaan ja uudestaan hyvin erilaisissa ympäristöissä," Michael Sussman kertoo.

Lepakoilla ja valailla on samankaltaisia geenejä kaikuluotausta varten.

Kaikuluotausta pidetään myös esimerkkinä konvergenttisestä evoluutiosta. Kaikuluotaus on monimutkainen järjestelmä, johon kuuluu ultraäänien tuottaminen, lähettäminen, vastaanottaminen ja prosessointi. Kehitysopin mukaan kaikuluotaus on kehittynyt itsenäisesti useita kertoja lepakoissa ja valaissa.

Queen Mary-yliopiston tutkijat vertasivat 22 kaikuluotausta käyttävän nisäkkään genomeja ja he tunnistivat lähes 200 kaikuluotaukseen liittyvää geeniä, joissa oli identtisiä alueita.

"Odotimme löytävämme identtisiä alueita ehkä tusinasta geenejä, mutta lähes 200 on uskomatonta," tohtori Joe Parker kertoo. "Me tiedämme, että luonnonvalinta on tehokas geenisekvenssien evoluution ajuri, mutta niin monen samankaltaisen sekvenssin löytäminen erilaisista eläimistä on hämmästyttävää."

Papukaijojen puhekyvyn taustalla on samanlaiset geenit kuin ihmisellä.

Lintujen laulukyvyn uskotaan myös kehittyneen itsenäisesti kaksi tai kolme kertaa laululinnuissa, papukaijoissa ja kolibreissa. Niissä kaikissa on tästä osoituksena toisiaan muistuttavat geenit.

Tämä on vielä ole mitään, mutta näiden lintujen laulukyvyn tuottavat geenit ovat samankaltaiset kuin ihmisen puhekyvyn tuottavat geenit. Mielenkiintoista on se, että näitä geenejä ei ole muissa linnuissa eikä muissa kädellisissä. Näiden geenien vertailun perusteella ihminen on siis läheisempää sukua papukaijalle kuin simpanssille.

Mikäli muilla kädellisillä olisi samankaltaiset puhegeenit kuin ihmisellä, niin silloin niitä pidettäisiin todisteena yhteisestä polveutumisesta. Sekä ihminen että simpanssi olisi perinyt nämä geenit yhteiseltä esi-isältään. Nyt kehitysopillisen tarinan laatijat joutuvat turvautumaan plan-B:hen, jonka mukaan puhegeenit ovat todiste konvergenttisestä evoluutiosta.

Iguaani. (Kuva: faunatar.fi)

Linnuilla on läpivirtauskeuhkot eli ilma virtaa niissä vain yhteen suuntaan riippumatta siitä onko kyseessä ulos- vai sisäänhengitys. Biologit pitivät läpivirtauskeuhkoja pitkään vain lintujen ominaisuutena ja tätä uskomusta perusteltiin lintujen paljon energiaa kuluttavalla elämäntavalla.

Sittemmin läpivirtauskeuhkoja on löydetty muualtakin eläinkunnasta mm. krokotiililtä ja iguaanilta. Kehitysopillisen tulkinnan mukaan tämä tarkoittaa sitä, että läpivirtauskeuhkot ovat kehittyneet jo 300 miljoonaa vuotta ennen lintuja. Näin ne voisivat olla peräisin näiden kaikkien eliöryhmien oletetulta yhteiseltä esi-isältä. Siinä tapauksessa samankaltaisuutta voidaan pitää todisteena yhteisestä polveutumisesta. Tarvittaessa tämä tulkinta voidaan kuitenkin korjata konvergenttiseksi evoluutioksi.

Konvergenttistä evoluutiota voisi verrata metsäretkeen. Retkeilijä löytää maasta uuden älypuhelimen ja hän ajattelee, että se on joltain pudonnut. Pian hän löytää toisen samanlaisen puhelimen ja toteaa, että jopas nyt on ollut huolimattomia kulkijoita. Sitten hän löytää taas samanlaisen puhelimen. Ja sama toistuu kymmeniä kertoja. Huolimaton retkeilijä-selitys ei enää kelpaa. Puhelimet eivät voi olla metsässä jonkun sattumaan perustuvan tapahtuman seurauksena, vaan niille täytyy olla jokin järjestelmällisempi selitys. Sama pätee eliöiden samankaltaisuuksiin. Monimutkainen rakenne voi ehkä kerran syntyä sattumalta, mutta samanlaisen monimutkaisen rakenteen synty sattumalta moneen kertaan on niin epätodennäköistä, että sattuma-selitys ei vaikuta uskottavalta. Ei siis ihme, että evoluutiobiologit joutuvat hämmästelemään konvergenttisen evoluution laajuutta. Heidän on kuitenkin siihen tyydyttävä, mikäli he haluavat olla mukana naturalistisessa konsensuksessa.


Lähteet:

http://www.news.wisc.edu/22952

http://www.qmul.ac.uk/media/news/items/se/113396.html

http://today.duke.edu/2014/12/vocalbird

http://phys.org/news/2014-11-iguanas-evolved-one-way-lungs-surprisingly.html


Ei kommentteja:

Lähetä kommentti