• Tuesday June 18,2019

Pohon Kehidupan, c. 2006

Anonim

Para saintis mungkin berabad-abad jauh dari pokok pokok kehidupan. Untuk satu perkara, mereka hanya menemui sebahagian kecil spesies di Bumi-mungkin hanya sepuluh peratus. Mereka juga bergelut dengan hubungan antara spesies yang mereka temukan. Sistematik (saintis yang mempelajari pokok kehidupan) bergantung terutamanya pada DNA pada hari-hari ini untuk mengetahui bagaimana spesies berkaitan dengan satu sama lain. Mereka membandingkan persamaan dan perbezaan dalam gen tertentu dalam beberapa spesies yang berlainan untuk mengetahui siapa yang berkongsi persaudaraan terdekat. Tetapi mereka sebenarnya telah menjejaki DNA daripada spesies yang agak sedikit. Dan dalam banyak kes, DNA mungkin datang dari satu gen.

Sistematik telah memanfaatkan data kecil ini. Mereka telah dapat mengasingkan hubungan banyak kumpulan besar spesies, dari mamalia ke kumpulan tumbuhan yang mencetuskan perdebatan di kalangan sistematik selama beberapa dekad. Tetapi ini hanya bulu kecil di pokok kehidupan yang lengkap. Gambar besar telah terbukti lebih sukar untuk menarik tumpuan tajam.

Apabila sistematik cuba memahami berbilion-bilion tahun evolusi, mereka mesti berjuang dengan banyak musuh. Sebagai contoh, DNA yang mereka pelajari mungkin menghantar isyarat yang mengelirukan. Antara mutasi yang paling biasa dikenali sebagai mutasi mata, kerana mereka menukar DNA pada satu titik-menukar satu pangkalan DNA kepada yang lain. Oleh kerana terdapat hanya empat huruf dalam abjad DNA, ia tidak menghairankan bahawa selama berbilion tahun dua keturunan mungkin memperoleh huruf yang sama pada kedudukan yang sama dalam gen yang sama. Kedua-dua mutasi bebas itu mungkin memberikan ilusi bahawa dua keturunan berkongsi keturunan yang sama.

Gen membuat cabaran lain apabila mereka melompat dari satu spesies ke satu lagi. Selama beberapa dekad saintis telah mengetahui bahawa mikrob boleh menukar gen, terutama dengan bantuan virus yang kadang-kadang bergerak di antara spesies, membawa beberapa DNA tuan rumah dengan sendirinya. Pada mulanya hopping ini kelihatan seperti flukes yang jarang berlaku. Kemudian sesetengah sistematik berpendapat bahawa penukaran gen sangat umum bahawa sejarah hayat mungkin lebih baik diwakili oleh web daripada pokok. Kebanyakan pakar tidak bersetuju: mereka berhujah bahawa penukaran gen ini tidak menghancurkan usaha untuk pokok kehidupan. Ia mewujudkan anggur yang terbentang di antara cabang-cabang pokok kehidupan, tetapi cabang-cabang pokok itu masih kelihatan.

Sukar untuk menyelesaikan perdebatan ini kerana sampai sekarang kebanyakan saintis telah menganalisis pokok kehidupan dengan melihat hanya satu gen dalam beberapa spesies, atau, dalam kes yang jarang berlaku, beberapa gen. Mujurlah, saintis kini mempunyai keseluruhan genom dari beberapa ratus spesies untuk menganalisis. Dalam isu baru Sains, ahli biologi di Makmal Biologi Molekul Eropah menerbitkan gambaran terkini, paling menyeluruh di pokok kehidupan.

Ia cukup sesuatu untuk dilihat. Saya telah memaparkan versi pokok yang dikurangkan di halaman ini, dan anda boleh melihat lebih dekat di sini, di laman web yang khusus untuk projek ini. Untuk mengorientasikan diri anda, spesies kami berada pada kira-kira dua o'jam, bersebelahan dengan simpanse, tikus, dan tikus.

Para saintis mengambil kesempatan daripada hakikat bahawa banyak genom telah disusun sejak sedekad yang lalu, dan sekarang ia mungkin untuk membandingkan DNA dalam genom berbeza dengan agak cepat (jika anda mempunyai superkomputer, tentu saja). Strategi mereka adalah mencari semua gen yang boleh memberikan petunjuk jelas kepada pokok gen kehidupan yang tidak terlalu banyak bertukar antara spesies, contohnya. Mereka mencari genom 191 spesies haiwan, tumbuh-tumbuhan, kulat, protozoan, bakteria, dan archaea (mikrob yang kelihatan hebat sekali bakteria). Mereka memilih 36 gen universal, tetapi kemudian melepaskan lima daripada mereka kerana mereka kelihatan telah bertukar.

Pokok ini muncul dari analisis mereka terhadap baki 31 gen. Para saintis menendang tayar, oleh itu, dengan menjalankan pokok itu melalui satu siri ujian statistik. Adakah corak cawangan yang sama muncul jika mereka meninggalkan sesetengah spesies? Apa yang berlaku jika mereka meninggalkan satu gen atau yang lain dari analisis? Dua pertiga cawangan itu mendapat sokongan 100% daripada ujian ini, dan kebanyakan yang lain, walaupun tidak begitu sempurna, masih teguh dalam statistik. Jadi kajian ini menunjukkan bahawa gen-swapping tidak mengakhiri pencarian pokok kehidupan sebenar. (Ahli-ahli sains lain datang ke kesimpulan yang sama tahun lalu, yang saya tulis mengenai sini.)

Di sini lawatan pantas pokok itu. Mula di tengah-tengah bulatan. Titik pusat mewakili nenek moyang yang terakhir dari semua makhluk hidup di Bumi. Pokok itu menimbulkan tiga cawangan dalam, yang antara mereka mengandungi semua spesies yang diteliti saintis. Cawangan-cawangan yang terdahulu mula mula terang pada tahun 1970-an, dan dikenali sebagai domain. Kami tergolong dalam domain merah Eukaryota, bersama dengan tumbuh-tumbuhan, kulat, dan protozoa. Bakteria (biru) dan Archaea (hijau) membentuk dua domain lain.

Keturunan ini mungkin berpecah awal dalam sejarah kehidupan. Fosil bakteria yang kelihatan seperti bakteria hidup muncul sekurang-kurangnya 3.4 bilion tahun yang lalu. Hanya beberapa keturunan yang menjadi multiselular kemudian, dengan beberapa alga yang makroskopik kira-kira dua bilion tahun yang lalu.

Panjang cabang di atas pokok ini mewakili jarak genetik yang dipanggil. Semakin lama cawangan itu, lebih banyak penggantian telah terkumpul dalam gennya. Oleh kerana genom ini semuanya berasal dari spesies hidup, cawangan-cawangan ini merangkumi tempoh masa yang sama. Hakikat bahawa sesetengah cawangan panjang dan sesetengahnya pendek bermakna beberapa keturunan telah berkembang lebih banyak daripada yang lain. Banyak daya boleh meregangkan jarak genetik. Spesies boleh membiak dengan cepat, atau ia mungkin mempunyai kehidupan yang membuatnya mudah mendapat lebih banyak mutasi. Slash di cawangan Bakteria mewakili segmen yang ditinggalkan para saintis untuk membuat pokok penuh lebih mudah untuk dilihat.

Panjang panjang cawangan Bakteria menggariskan salah satu mesej besar pokok ini: kepelbagaian yang dapat kita lihat dengan mata telanjang mencerminkan coretan genetik kehidupan yang sangat halus. Manusia dan cendawan terletak di bahagian kecil pokok itu. Sementara itu, bakteria seperti yang menyebabkan strep throat (Streptococcous) dan yang menyebabkan keracunan makanan (Salmonella) dibahagikan dengan jurang evolusi yang luas. Kepelbagaian mikrob tidak berhenti berbilion-bilion tahun yang lalu. Contohnya, Escherichia coli muncul baru-baru ini, yang mengkhususkan diri pada nyawa mamalia dan burung yang hangat.

Seperti yang ditegaskan oleh para saintis, pokok ini mencabar cara tradisional yang mengklasifikasikan biologi kepada makhluk, spesies, genus, keluarga, kelas, filum, dan kerajaan. Para saintis menamakan banyak kumpulan ini pada abad kelapan belas dan kesembilan belas, apabila mereka hanya dapat menyusun spesies dengan apa yang mereka dapat lihat dengan mata telanjang atau mikroskop mentah. Tetapi terdapat banyak kepelbagaian biokimia yang tersembunyi dalam makhluk hidup, dan kepelbagaian itu dicerminkan dalam pokok baru ini. Para saintis membandingkan jarak genetik di kalangan kumpulan yang berbeza. Haiwan di phyla yang berbeza dipisahkan oleh jarak jauh genetik berbanding dengan bakteria yang berada dalam philum yang sama. Sekiranya ahli sains mengklasifikasikan hayat dari awal hari ini berdasarkan jarak genetik, mereka mungkin akan menurunkan fyla haiwan ke kelas.

Penemuan ini tidak sesuai dengan tuntutan dari penciptaan bahawa evolusi tidak dapat menjelaskan perkembangan fyla hewan. Pastinya benar bahawa fosil-fosil terawal dari beberapa phyla haiwan muncul dalam tempoh mungkin tiga puluh juta tahun sekitar permulaan tempoh Kemboja, 540 juta tahun yang lalu. Tetapi phyla haiwan adalah, dalam erti kata, overrated. Pokok kehidupan baru ini menyokong konsensus yang semakin meningkat bahawa perubahan genetik yang agak kecil dalam evolusi haiwan menyebabkan perubahan besar dalam tubuh mereka. (Jika anda ingin membaca keseluruhan buku tentang ini, lihat Borang Tidak Berlian yang Paling Cantik.)

Pokok ini menyokong beberapa penemuan daripada kajian baru-baru ini. Cendawan lebih dekat dengan kami berbanding dengan tanaman. Tetapi ia juga akan membuat sesetengah ahli sains tidak senang dengan cara lain. Terdapat perdebatan besar yang berlaku pada hari-hari ini tentang kerajaan haiwan. Sesetengah peneliti berpendapat bahawa arthropoda dan nematoda tergolong dalam kumpulan "moulting". Tetapi pokok ini menunjukkan bahawa arthropoda lebih berkaitan dengan vertebrata kita. Penulis kajian baru mengakui bahawa pokok mereka mungkin tidak boleh dipercayai dalam hal ini. Ini kerana genom haiwan yang telah disusun tidak mungkin termasuk spesies terbaik untuk dimasukkan ke dalam kajian semacam ini. Drosophilia melanogaster buah atau tetikus Mus musculus tidak mendapat urutan gen mereka supaya mereka boleh dimasukkan ke dalam pokok kehidupan. Mereka dipilih kerana saintis telah mempelajari gen dan fisiologi mereka selama beberapa dekad. Mereka akan dapat memanfaatkan genom haiwan ini dengan baik untuk penyelidikan mereka. Ia akan sangat membantu sekiranya para saintis boleh mendapatkan genom haiwan lain yang dimiliki oleh cabang-cabang haiwan yang berbeza, seperti ragworm dan makhluk-makhluk yang tidak jelas.

Nasib baik, sains mestilah dapat menambah spesies ini ke pokok ini dengan cepat. Pada masa lalu, para saintis terpaksa melakukan banyak bangunan kayu dengan tangan, merangkul gen, kes-kes penyiasatan gen yang bertukar-tukar, dan sebagainya. Tetapi semasa saintis Eropah membina pokok baru ini, mereka dapat menubuhkan saluran paip automatik. Sebagai genom baru diterbitkan, ia akan mungkin untuk membiarkan komputer secara automatik membandingkannya dengan urutan yang lebih lama dan menghasilkan pokok baru yang melakukan kerja yang lebih baik untuk menerangkan semua bukti. Tak satu pun dari kita boleh hidup untuk melihat pokok kehidupan penuh muncul, tetapi sekurang-kurangnya kita dapat menikmati pratonton menyelinap yang lebih baik.

Kemas kini, 3/5 9:45 pagi: Rhasgobel telah mengumpulkan senarai penterjemahan nama-nama Latin yang terdapat pada pokok itu.


Artikel Yang Menarik

Trojan Bound: NASA Memberi Lucy Spacecraft Light Green

Trojan Bound: NASA Memberi Lucy Spacecraft Light Green

Dari Ryugu ke Bennu, penerokaan asteroid telah menjadi kemarahan di kalangan ahli astronomi akhir-akhir ini. Dan sekarang, kita satu langkah lebih dekat untuk meneroka beberapa asteroid yang paling misterius dalam sistem solar. Pada 30 Oktober, NASA mengumumkan bahawa mereka telah diberi lampu hijau untuk memulakan pembinaan Lucy, sebuah kapal angkasa yang akan menyiasat asteroid trojan Jupiter dan akan dilancarkan pada bulan Oktober tahun 2021

Primer Pria Tinggi Menjauhkan Wafting Seks mereka pada Wanita, Yang Benci

Primer Pria Tinggi Menjauhkan Wafting Seks mereka pada Wanita, Yang Benci

Para penyelidik menyebutnya "bau menggoda." Seorang lemur cincin ekor lelaki menggosok bau tandatangannya ke ekornya yang panjang, berbulu, lalu meluncur ke atas kepalanya ke arah seorang wanita yang berdekatan. Lelaki nampaknya berniat untuk melakukan gerakan ini sebagai gangguan seksual. Tetapi ia sering membuat mereka bertarung-dengan lemurs kedua-dua jantina

Teleskop Terbesar Dunia Akan Menyediakan  "Gambar Bayi " Alam Semesta

Teleskop Terbesar Dunia Akan Menyediakan "Gambar Bayi " Alam Semesta

Gunung berapi Hawaii yang tidak aktif Mauna Kea telah dipilih sebagai tapak teleskop terbesar di dunia, teleskop Thirty Meter yang sangat dijangka. Cermin besarnya akan mempunyai sembilan kali kapasiti pengumpulan cahaya sebagai teleskop terbesar yang beroperasi hari ini, dan akan dapat melihat semula permulaan alam semesta

Adakah bernyanyi bersama dengan lagu-lagu kegemaran anda menjadikan anda pemandu yang lebih teruk?

Adakah bernyanyi bersama dengan lagu-lagu kegemaran anda menjadikan anda pemandu yang lebih teruk?

Anda sedang mempercepatkan lebuh raya, mengimbangi lirik lagu kegemaran anda. Sepertinya cara yang tidak berbahaya untuk menjauh dari batu-tetapi boleh menyanyi bersama-sama dengan lagu kegemaran anda membahayakan lebih daripada telinga penumpang anda? Untuk menguji sama ada penyanyi membuat orang menjadi pemandu yang lebih teruk, saintis ini meletakkan orang ke dalam simulator memandu dan mengukur prestasi mereka semasa memandu, memandu dan mendengar muzik, atau sambil menyanyi bersama

Nyanyian nyawa sebenar ada, dan penyelidik sedang menimba ilmu

Nyanyian nyawa sebenar ada, dan penyelidik sedang menimba ilmu

Vampir berjalan di antara kita. Tetapi orang-orang ini tidak mempunyai mimpi buruk - jauh dari itu sebenarnya. Hanya duduk minum dengan salah seorang dari mereka dan minta diri sendiri. Itulah jika anda dapat mencarinya. Mereka tidak semestinya mencari untuk dijumpai. Saya telah menghabiskan lima tahun menjalankan kajian etnografi tentang para vampir sebenar yang tinggal di New Orleans dan Buffalo

Apakah Rang undang-undang SOPA, dan Kenapakah Ia Menimbulkan Ruckus Itu?

Apakah Rang undang-undang SOPA, dan Kenapakah Ia Menimbulkan Ruckus Itu?

Infographic yang dihasilkan oleh penganjur Hari Penapisan Amerika menggambarkan salah satu hujah terhadap rang undang-undang SOPA. Ia telah menjadi beberapa hari yang sibuk dalam perbincangan ucapan bebas di Amerika Syarikat, dan jika anda adalah pembaca tetap blog berteknologi, kemungkinan anda telah mula mendengar tentang salah satu minggu ini isu-isu: Hentikan Akta Pembajakan Online, atau SOPA