• Monday June 17,2019

Leben ist eins, universelle gemeinsame Abstammung wird unterstützt

Anonim

In den meisten Evolutionsmodellen heißt es, dass der Lebensbaum eine gemeinsame Wurzel hat. Mit anderen Worten, alle Individuen aller Arten stellen Endpunkte von Abstammungslinien dar, die letztendlich zum ursprünglichen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen. Der erste Erdling sozusagen. Ich sage implizit, weil eine gemeinsame Abstammung nicht notwendig ist, damit die Evolution gültig ist. Schließlich akzeptieren wir vermutlich, dass der Evolutionsprozess in einem exobiologischen Kontext abläuft, wenn ein solcher Kontext existiert. Daher ist es möglich, dass die heute existierenden Abstammungslinien von separaten unabhängigen Vorläufern abgeleitet werden. Ein Modell mit mehreren Gärten. Dies schien immer weniger plausibel, da die molekularen Grundlagen der Biologie aufgeklärt wurden. Es scheint, als wäre das grundlegende Toolkit überall im Baum des Lebens zu finden. Mit einem neu entdeckten Bewusstsein für die Kraft von Prozessen wie dem horizontalen Gentransfer steht der offene und geschlossene Fall jedoch vor einem neuen Element der Zweideutigkeit. Oder vielleicht auch nicht?

Hier ist ein Beitrag von Wired, das Leben auf der Erde entstand nur einmal:

Die Idee, dass Lebensformen einen gemeinsamen Vorfahren haben, ist "eine zentrale Säule der Evolutionstheorie", sagt Douglas Theobald, Biochemiker an der Brandeis University in Waltham, Massachusetts. "Aber in letzter Zeit wurde vor allem von Mikrobiologen etwas gemurmelt, dass es vielleicht nicht so aufgeschlossen ist."

Da Mikroorganismen verschiedener Spezies häufig Gene austauschen, haben einige Wissenschaftler vorgeschlagen, dass mehrere ursprüngliche Lebensformen ihr genetisches Material in den Lebensmix geworfen haben könnten, wodurch ein Netz und nicht ein Baum des Lebens entsteht.

Um herauszufinden, welche Hypothese wahrscheinlicher ist, hat Theobald verschiedene evolutionäre Vorfahrenmodelle strengen statistischen Tests unterzogen. Die in der Nature vom 13. Mai veröffentlichten Ergebnisse fallen überwiegend auf die Seite eines einzelnen Vorfahren.

Ein universeller gemeinsamer Vorfahr ist mindestens 10.860- mal wahrscheinlicher als mehrere Vorfahren, berechnet Theobald.

Das Papier befindet sich jetzt auf der Nature- Website: Eine formale Prüfung der Theorie der allgemeinen gemeinsamen Abstammung. Sie untersuchten speziell 23 sehr konservierte Proteine ​​aus 12 Taxa aus den drei Lebensbereichen (Eukaryoten, Prokaryoten und Archaeen). Hier erklärt der Autor die Philosophie der statistischen Technik:

Bei der Auswahl unter mehreren konkurrierenden wissenschaftlichen Modellen müssen zwei gegensätzliche Faktoren berücksichtigt werden: die Passgenauigkeit und die Sparsamkeit. Die Anpassung eines Modells an Daten kann beliebig verbessert werden, indem die Anzahl der freien Parameter erhöht wird. Auf der anderen Seite werden einfache Hypothesen (solche mit möglichst wenigen Ad-hoc-Parametern) bevorzugt. Modellauswahlmethoden wägen diese beiden Faktoren statistisch ab, um die Hypothese zu finden, die sowohl die genaueste als auch die genaueste ist.

Die Art der verglichenen Modelle wird in Abbildung 2 dargestellt. Bei der Linken handelt es sich um das Modell der allgemeinen Abstammung, und rechts haben die Prokaryonten (Bakterien) einen unabhängigen Ursprung. Die Linien stellen Verbindungen zwischen den 23 konservierten Proteinsequenzen dar, entweder durch horizontale Übertragung oder vertikale Übertragung.

Wie im Wired- Artikel erwähnt, gibt es hier keinen Wettbewerb. Universeller allgemeiner Abstieg wird stark unterstützt. Ich lasse den Autor fertig sein:

Welche Eigenschaft der Sequenzdaten unterstützt die gemeinsame Abstammung so entscheidend? Wenn zwei verwandte Taxa in zwei Bäume getrennt werden, werden die starken Korrelationen, die zwischen den Sequenzen bestehen, nicht mehr modelliert, was zu einer starken Verminderung der Wahrscheinlichkeit führt. Beim Vergleich eines Modells mit gemeinsamen Vorfahren mit einem Modell mit mehreren Vorfahren sind die großen Testergebnisse daher ein direktes Maß für die Steigerung unserer Fähigkeit, die Sequenz eines genealogisch verwandten Proteins relativ zu einem nicht verwandten Protein genau vorherzusagen. Die Sequenzkorrelationen zwischen einer bestimmten Klade von Taxa und dem Rest des Baums würden eliminiert, wenn die Spalten in der Sequenzanordnung für diese Klade zufällig gemischt wurden. In diesem Fall sollten diese modellbasierten Auswahlprüfungen das Modell mit mehreren Angehörigen bevorzugen. In tatsächlichen Tests mit zufällig gemischten Daten enthält die optimale Schätzung des vereinheitlichten Baums (sowohl für die maximale Wahrscheinlichkeit als auch für Bayes'sche Analysen) einen extrem großen internen Zweig, der die gemischten Taxa vom Rest trennt. In allen untersuchten Fällen mit einer Vielzahl von Evolutionsmodellen (vom einfachsten bis zum Parameterreichsten) werden die Mehrfach-Vorfahren-Modelle für gemischte Datensätze mit großem Abstand gegenüber den üblichen Vorfahren-Modellen (LLR in der Größenordnung von tausend) bevorzugt ), auch bei den großen Innenästen. Die großen Testergebnisse zugunsten von UCA-Modellen spiegeln somit die immense Kraft einer Baumstruktur in Verbindung mit einem allmählichen Markovschen Mechanismus der Substitution von Rückständen wider, um die speziellen Muster von Sequenzkorrelationen zwischen genealogisch verwandten biologischen Makromolekülen genau und genau zu erklären.

Zitierung: Theobald, Douglas L., Eine formale Prüfung der Theorie der allgemeinen gemeinsamen Abstammung, Nature, doi: 10.1038 / nature09014


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