فریب بزرگ تکامل همگرا: اغلب درخت‌های تکاملی فعلی ممکن است اشتباه باشند

درخت تکاملی یا درخت تبارزایی نوعی نمودار شاخه‌ای است که خویشاوندی تکاملی بین گونه‌های بیولوژیکی مختلف را براساس شباهت‌ها و تفاوت‌های ساختاری آن‌ها نشان می‌دهد. از همان ابتدا درخت‌های تکاملی براساس ویژگی‌های فیزیکی گونه‌ها و شباهت‌ها و تفاوت‌های موجود بین آناتومی آن‌ها ترسیم شده‌اند.اکنون پیشرفت‌ فناوری ژنتیک زیست‌شناسان را قادر کرده است تا با استفاده از داده‌های ژنتیکی به رمزگشایی روابط تکاملی بین گونه‌ها بپردازند. نتایج یک مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که استفاده از داده‌های مولکولی برای طبقه‌بندی حیوانات منجر به نتایج کاملاً متفاوتی نسبت به درخت‌های تکاملی سنتی می‌شود و حتی گاهی نتایج یک قرن کار علمی در زمینه‌ی طبقه‌بندی گونه‌ها براساس ویژگی‌های فیزیکی را به‌چالش می‌کشد.گزارش این مطالعه‌ی جدید که توسط دانشمندان مرکز تکامل میلنر در دانشگاه باث انجام شده هفته‌ی گذشته در ژورنال Communications Biology منتشر شد. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که تعیین درخت‌های تکاملی ارگانیسم‌ها ازطریق مقایسه‌ی آناتومی بدن آن‌ها به‌جای توالی ژنتیکی می‌تواند گمراه‌کننده باشد. درواقع محققان معتقدند در برخی موارد مجبور هستیم در صحت یک قرن کار علمی در زمینه‌ی طبقه‌بندی گونه‌ها براساس ویژگی ظاهری آن‌ها تجدیدنظر کنیم.زیست‌شناسان از زمان داروین و هم‌عصران او در قرن ۱۹ میلادی در تلاش بودند تا درخت‌های خانوادگی حیوانات را با بررسی تفات‌ها در آناتومی و ساختار بدنی آن‌ها بازسازی کنند؛ شاخه‌ای از علم زیست‌شناسی که به آن ریخت‌شناسی (مورفولوژی) می‌گویند.مقاله‌ی مرتبط:بااین‌حال به‌لطف پیشرفت‌های سریع صورت‌گرفته در روش‌های تعیین توالی ژنتیکی اکنون زیست‌شناسان با استفاده‌ از داده‌های ژنتیک مولکولی می‌توانند با سرعت بالا و هزینه‌ی پایین ارتباط تکاملی بین گونه‌ها را مورد مطالعه قرار دهند. استفاده از این روش نتایج شگفت‌انگیزی به‌دنبال داشته است، برای مثال دانشمندان می‌گویند برخی از ارگانیسم‌هایی که پیش از این تصور می‌شد از لحاظ تکاملی به یکدیگر نزدیک باشند درواقع به شاخه‌های مختلفی از درخت تکاملی تعلق دارند.دانشمندان دانشگاه باث برای اولین بار درخت‌های تکاملی به‌دست آمده از دو روش ریخت‌شناسی و داده‌های مولکولی را با یکدیگر مقایسه کرده و نقشه‌ی مکانی آن‌ها را براساس موقعیت جغرافیایی ترسیم کردند. محققان با انجام این کار دریافتند که حیوانات هم‌گروه‌شده براساس درخت‌های مولکولی نسبت حیوانات هم‌گروه در درخت‌های ریخت‌شناسی از لحاظ موقعیت جغرافیایی بسیار نزدیک به‌هم زندگی می‌کرده‌اند.با توجه به درختان تکاملی مولکولی، حشره‌خوارهای فیلی خویشاوندی بیشتری با فیل‌ها دارند تا موش‌های شبگرد.متیو ویلز، استاد دیرین‌زیست‌شناسی در مرکز تکاملی میلنر در دانشگاه باث می‌گوید:آن‌طور که به‌نظر می‌رسد بسیاری از درخت‌های تکاملی ما اشتباه هستند. بیش از صد سال است که ما ارگانیسم‌ها را براساس شکل ظاهری آن‌ها طبقه‌بندی می‌کنیم؛ اما داده‌های مولکولی اغلب داستان متفاوتی نقل می‌کنند. مطالعه‌ی ما ثابت می‌کند که اگر درخت تکاملی حیوانات براساس داده‌های مولکولی آن‌ها ترسیم شود با توزیع جغرافیایی محل زندگی آن‌ها انطباق بیشتری دارد.جغرافیای زیستی حیوانات یا همان محل زندگی آن‌ها یک مدرک مهم در مطالعه‌ی تاریخ تکاملی گونه‌ها است که برای داروین و زیست‌شناسان هم‌دوره‌‌ی او نیز شناخته‌شده بود. برای مثال حشره‌خوارهای فیلی ریزاندام، موریانه‌خوارها، فیل‌ها، موش کور طلایی و گاوهای دریایی همگی به یک شاخه‌ی بزرگ تکاملی از پستانداران تعلق دارند، در حالی‌که شکل ظاهری آن‌ها کاملاً متفاوت بوده و شیوه‌ی زندگی آن‌ها نیز اصلا شبیه به یکدیگر نیست. ویلز اضافه می‌کند. به‌گفته‌ی ویلز درخت‌های تکاملی، همه‌ی این حیوانات را در یک گروه به‌نام افروتریا (آفریقاددان) قرار داده است، چراکه همه‌ی آن‌ها ابتدا از قاره‌ی آفریقا سر برآورده‌اند، بنابراین این گروه‌بندی با جغرافیای زیستی آن‌ها مطابقت دارد.نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که تکامل همگرا بیش از آن چیزی که زیست‌شناسان تصور می‌کرده‌اند متداول بوده است. گفتنی است تکامل همگرا به‌معنی ظهور و تکامل خصوصیت‌های مشابه در دو گروه غیرمرتبط از ارگانیسم‌ها به‌صورت جداگانه و مستقل از هم است. ویلز در این‌مورد می‌گوید:ما تا پیش از این نمونه‌های مشهوری از تکامل همگرا سراغ داشتیم، از جمله تکامل توانایی پرواز به‌صورت جداگانه در پرنده‌ها، خفاش‌ها و حشرات یا تکامل چشم‌های دوربین‌مانند به‌طور جداگانه در ماهی‌های مرکب و انسان‌ها. اما اکنون با استفاده ازداده‌های مولکولی کشف کرده‌ایم که تکامل همگرا بسیار مرسوم بوده است. ارگانیسم‌هایی که قبلا تصور می‌شد با یکدیگر خویشاوند باشند اکنون مشخص شده که درواقع در درخت تکاملی از همدیگر بسیار فاصله دارند.افرادی که به‌علت شبیه بودن به یک شخص مشهور کسب درآمد می‌کنند در اغلب موارد هیچ نسبتی با آن‌ها ندارند، همچنین اعضای یک خانواده همیشه شبیه یکدیگر نیستند، همین موضوع در مورد درخت‌های تکاملی نیز صدق می‌کند. به‌باور ویلز این بدان مفهوم است که تکامل همگرا حتی باهوش‌ترین زیست‌شناسان تکاملی و آناتومی‌شناسان را برای بیش از صد سال فریب داده است.بنابر تحلیل دکتر جک اوستون، دانشیار پژوهشی و نویسنده‌ی اصلی گزارش این تحقیق، این ایده که جغرافیای زیستی گونه‌ها منعکس‌کننده‌ی تاریخ تکاملی آن‌ها است بخشی بزرگی از آن‌ چیزی محسوب می‌شود که داروین را تشویق کرد تا نظریه‌ی تکامل خود ازطریق انتخاب طبیعی را ارائه کند، بنابراین شگفت‌آور است که چرا این ایده تا‌کنون به‌طور مستقیم به‌عنوان روشی برای بررسی دقت درخت‌های تکاملی به‌کار نرفته است.مقاله‌ی مرتبط:نکته‌ی هیجان‌انگیزتر در مورد مزایای استفاده از داده‌های مولکولی به‌استدلال اوستون این است که برپایه‌ی شواهد آماری نه‌تنها درخت‌های مولکولی مربوط به گروه آفروتریا بلکه درخت‌های تکاملی گروه‌های بیشتری مانند پرندگان، خزندگان، حشرات و گیاهان نیز که با تجزیه و تحلیل داده‌ها ژنتیکی به‌دست آمده‌اند با جغرافیایی زیستی آن‌ها مطالبقت بهتری دارد. باتوجه به متداول بودن این الگو می‌توان از آن به‌طور بالقوه برای بررسی صحت درخت‌های تکاملی بیشتری استفاده کرد، اما باید به این موضوع توجه داشت که تاکنون تکامل همگرا به‌طور گسترده ما را فریب داده، اتفاقی که ممکن است دوباره رخ دهد.