| Часть серии по |
| Эволюционная биология |
|---|
 |
|
КатегорияОбщее происхождение - это концепция в эволюционной биологии, применимая, когда один вид является предком двух или более видов позже во времени. Фактически, все живые существа являются потомками уникального предка , которого, согласно современной эволюционной биологии, обычно называют последним универсальным общим предком (LUCA) всей жизни на Земле . [1] [2] [3] [4]
Общее происхождение - это результат видообразования , при котором несколько видов происходят от одной предковой популяции. Чем более поздние общие предки имеют два вида, тем теснее они связаны. Самый недавний общий предок всех ныне живущих организмов - последний универсальный предок [3], который жил около 3,9 миллиарда лет назад . [5] [6] Двумя самыми ранними доказательствами существования жизни на Земле являются графит, который, как было установлено, является биогенным в метаосадочных породах возрастом 3,7 миллиарда лет, обнаруженных в западной Гренландии [7], и окаменелостях микробного мата. найдено в 3,48 млрд годовалого песчаника обнаружены в Западной Австралии . [8] [9] Все живые в настоящее время организмы на Земле имеют общее генетическое наследие, хотя предположение о существенном горизонтальном переносе генов в ходе ранней эволюции привело к вопросам о монофилии (единственном предке) жизни. [3] Идентифицирована 6 331 группа генов, общих для всех живых животных; они могли возникнуть от одного общего предка , жившего 650 миллионов лет назад в докембрии . [10] [11]
Всеобщее общее происхождение через эволюционный процесс было впервые предложено британским натуралистом Чарльзом Дарвином в заключительном предложении его книги 1859 года «Происхождение видов» :
В этом взгляде на жизнь есть величие с ее несколькими силами, которые изначально были вдохнуты в несколько форм или в одну; и что, пока эта планета двигалась в соответствии с фиксированным законом всемирного тяготения, с самого начала развивались и развиваются бесконечные формы, самые прекрасные и самые чудесные. [12]
История [ править ]
В 1740-х годах французский математик Пьер Луи Мопертюи сделал первое известное предположение, что все организмы имели общего предка и разошлись благодаря случайным изменениям и естественному отбору . [13] [14] В Essai de cosmologie (1750 г.) Мопертюи отмечал:
Не можем ли мы сказать, что в случайном сочетании произведений Природы, поскольку выжить могли только те существа, в организациях которых присутствовала определенная степень адаптации, нет ничего экстраординарного в том факте, что такая адаптация действительно обнаруживается у всех этих видов. которые сейчас существуют? Случайно, можно сказать, оказалось огромное количество людей; небольшая часть из них была организована таким образом, чтобы органы животных могли удовлетворить их потребности. Гораздо большее количество не показало ни адаптации, ни порядка; все эти последние погибли ... Таким образом, виды, которые мы видим сегодня, являются лишь небольшой частью всех тех, кого произвела слепая судьба. [15]
В 1790 году философ Иммануил Кант написал в Kritik der Urteilskraft ( Критика суждения ), что сходство [а] форм животных подразумевает общий исходный тип и, следовательно, общего родителя. [16]
В 1794 году дед Чарльза Дарвина, Эразм Дарвин, спросил:
[Мы] не было бы слишком смелым вообразить, что за столь большой промежуток времени, с тех пор как Земля начала существовать, возможно, за миллионы веков до начала истории человечества, было бы слишком смелым вообразить, что все теплые - животные с кровью произошли из одной живой нити, которую Великая Первопричина наделила животностью, способностью приобретать новые части, сопровождаемые новыми склонностями, управляемыми раздражениями, ощущениями, волениями и ассоциациями; и, таким образом, обладать способностью продолжать совершенствоваться своей собственной неотъемлемой деятельностью и передавать эти улучшения из поколения в поколение своим потомкам, миру без конца? [17]
Взгляды Чарльза Дарвина на общее происхождение, выраженные в книге «О происхождении видов» , заключались в том, что, вероятно, существовал только один прародитель для всех форм жизни:
Поэтому я должен сделать вывод из аналогии, что, вероятно, все органические существа, которые когда-либо жили на этой Земле, произошли от какой-то одной изначальной формы, в которую впервые была вдохнута жизнь. [18]
Но он предшествует этому замечанию следующим образом: «Аналогия привела бы меня еще на один шаг, а именно к убеждению, что все животные и растения произошли от какого-то одного прототипа. Но аналогия может быть обманчивым руководством». И в последующем издании [19] он скорее утверждает,
«Мы не знаем всех возможных переходных градаций между простейшими и наиболее совершенными органами; нельзя утверждать, что мы знаем все разнообразные средства распространения в течение долгих лет или что мы знаем, насколько несовершенна геологическая летопись. Какими бы серьезными ни были эти трудности, я считаю, что они не опровергают теорию происхождения от нескольких сотворенных форм с последующей модификацией ".
Общее происхождение было широко принято в научном сообществе после публикации Дарвина. [20] В 1907 году Вернон Келлогг заметил, что «практически никто из натуралистов положения и признанных достижений не сомневается в теории происхождения». [21]
В 2008 году биолог Т. Райан Грегори отметил, что:
Не было обнаружено ни одного надежного наблюдения, противоречащего общему представлению об общем происхождении. Поэтому неудивительно, что научное сообщество в целом приняло эволюционное происхождение как историческую реальность со времен Дарвина и считает его одним из наиболее надежно установленных и фундаментально важных фактов во всей науке. [22]
Доказательства [ править ]
Общая биохимия [ править ]
Все известные формы жизни основаны на одной и той же фундаментальной биохимической организации: генетическая информация кодируется в ДНК , транскрибируется в РНК , через воздействие белка - и РНК- ферментов , а затем переведены на белков (высоко) аналогичных рибосом , с АТФ , НАДФ и другие в качестве источников энергии. Анализ небольших различий в последовательностях широко распространенных веществ, таких как цитохром c, также подтверждает универсальное общее происхождение. [23] Около 23 белков содержатся во всех организмах и служат ферментами.выполнение основных функций, таких как репликация ДНК. Тот факт, что существует только один такой набор ферментов, убедительно свидетельствует об одном происхождении. [3] [24] Идентифицирован 6 331 ген, общий для всех живых животных; они могли возникнуть от одного общего предка , жившего 650 миллионов лет назад в докембрии . [10] [11]
Общий генетический код [ править ]
| Аминокислоты | неполярный | полярный | базовый | кислый | Стоп-кодон |
| 1-я база | 2-я база | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Т | C | А | грамм | |||||
| Т | TTT | фенил- аланин | TCT | Серин | ТАТ | Тирозин | TGT | Цистеин |
| TTC | TCC | TAC | ТГК | |||||
| TTA | Лейцин | TCA | TAA | Останавливаться | TGA | Останавливаться | ||
| ТТГ | TCG | ТЕГ | Останавливаться | TGG | Триптофан | |||
| C | CTT | CCT | Пролин | КОТ | Гистидин | CGT | Аргинин | |
| CTC | CCC | САС | CGC | |||||
| CTA | CCA | CAA | Глутамин | CGA | ||||
| CTG | CCG | CAG | CGG | |||||
| А | ATT | Изолейцин | ДЕЙСТВОВАТЬ | Треонин | AAT | Аспарагин | AGT | Серин |
| УВД | АКК | AAC | AGC | |||||
| ATA | ACA | AAA | Лизин | AGA | Аргинин | |||
| ПТГ | Метионин | АЧГ | AAG | AGG | ||||
| грамм | GTT | Валин | GCT | Аланин | GAT | Аспарагиновая кислота | GGT | Глицин |
| GTC | GCC | GAC | GGC | |||||
| GTA | GCA | GAA | Глутаминовая кислота | GGA | ||||
| GTG | GCG | GAG | GGG | |||||
Генетический код (далее «таблица перевода» в соответствии с которой ДНК информации переведена на аминокислоты , и , следовательно , белки) практически идентичны для всех известных форм жизни, от бактерий и архебактерий для животных и растений . Универсальность этого кода обычно рассматривается биологами как окончательное свидетельство в пользу универсального общего происхождения. [23]
Способ картирования кодонов (триплетов ДНК) в аминокислоты , по-видимому, сильно оптимизирован. Ричард Эгель утверждает, что, в частности , хорошо организованы гидрофобные (неполярные) боковые цепи, предполагая, что они позволили самым ранним организмам создавать пептиды с водоотталкивающими областями, способными поддерживать основные реакции электронного обмена ( окислительно-восстановительные ) для передачи энергии. [25]
Избирательно нейтральные сходства [ править ]
Сходства, не имеющие адаптивного значения, не могут быть объяснены конвергентной эволюцией , и поэтому они обеспечивают убедительную поддержку универсальному общему происхождению. Такие доказательства пришли из двух областей: аминокислотных последовательностей и последовательностей ДНК. Белки с одинаковой трехмерной структурой не обязательно должны иметь идентичные аминокислотные последовательности; любое несущественное сходство между последовательностями свидетельствует об их общем происхождении. В некоторых случаях кодонов несколько.(Тройки ДНК), которые повторно кодируют одну и ту же аминокислоту. Поскольку многие виды используют один и тот же кодон в одном и том же месте для определения аминокислоты, которая может быть представлена более чем одним кодоном, это свидетельствует об их недавнем общем предке. Если бы аминокислотные последовательности происходили от разных предков, они были бы закодированы любым из повторяющихся кодонов, и, поскольку правильные аминокислоты уже были бы на месте, естественный отбор не вызвал бы никаких изменений в кодонах, сколь бы сильно они ни были. время было в наличии. Генетический дрейфможет изменить кодоны, но крайне маловероятно, чтобы все повторяющиеся кодоны в целой последовательности точно совпадали по нескольким линиям. Точно так же общие нуклеотидные последовательности, особенно если они явно нейтральны, такие как расположение интронов и псевдогенов , являются убедительным доказательством общего происхождения. [26]
Другие сходства [ править ]
Биологи часто [ количественно ] указывают на универсальность многих аспектов клеточной жизни в качестве вспомогательного доказательства более убедительных доказательств, перечисленных выше. Эти сходства включают в себя энергоноситель аденозинтрифосфат (АТФ) и тот факт, что все аминокислоты, обнаруженные в белках, являются левыми . Однако возможно, что это сходство возникло из-за законов физики и химии, а не из-за всеобщего общего происхождения, и, следовательно, привело к конвергентной эволюции. Напротив, есть доказательства гомологии центральных субъединиц трансмембранных АТФаз.во всех живых организмах, особенно в том, как вращающиеся элементы связаны с мембраной. Это подтверждает предположение о LUCA как о клеточном организме, хотя первичные мембраны, возможно, были полупроницаемыми и позже эволюционировали до мембран современных бактерий, а также на втором пути к мембранам современных архей. [27]
Филогенетические деревья [ править ]
Еще одно важное свидетельство - это подробные филогенетические деревья (т. Е. «Генеалогические деревья» видов), отображающие предлагаемые подразделения и общих предков всех живых видов. В 2010 году Дуглас Л. Теобальд опубликовал статистический анализ имеющихся генетических данных [3], сопоставив их с филогенетическими деревьями, что дало «сильную количественную поддержку единству жизни посредством формального теста». [4]
Традиционно эти деревья строятся с использованием морфологических методов, таких как внешний вид, эмбриология и т. Д. В последнее время появилась возможность построить эти деревья с использованием молекулярных данных, основанных на сходстве и различиях между генетическими и белковыми последовательностями. Все эти методы дают практически одинаковые результаты, хотя большая часть генетических вариаций не влияет на внешнюю морфологию. То, что филогенетические деревья, основанные на различных типах информации, согласуются друг с другом, является убедительным доказательством реального основного общего происхождения. [28]
Возможные возражения [ править ]
Филогенетический анализ облаков обмена генами [ править ]
Теобальд отметил, что существенный горизонтальный перенос генов мог произойти на ранней стадии эволюции. Бактерии сегодня остаются способными к обмену генами между отдаленно родственными линиями. Это ослабляет базовое предположение филогенетического анализа о том, что сходство геномов подразумевает общее происхождение, потому что достаточный обмен генами позволил бы клонам разделять большую часть своего генома, независимо от того, имели ли они общего предка (монофилия) . Это привело к вопросам о едином происхождении жизни. [3]Однако биологи считают маловероятным, что совершенно не связанные между собой протоорганизмы могли обмениваться генами, поскольку их различные механизмы кодирования привели бы только к искажению, а не к функционированию систем. Позже, однако, многие организмы, произошедшие от одного предка, могли легко иметь общие гены, которые работали одинаково, и, похоже, они так и были. [3]
Конвергентная эволюция [ править ]
Если бы ранние организмы управлялись одними и теми же условиями окружающей среды для конвергентной эволюции сходной биохимии , они могли бы независимо приобрести сходные генетические последовательности. Соответственно, «формальный тест» Теобальда подвергся критике со стороны Такахиро Йонезава и его коллег [29] за то, что он не учитывал конвергенцию. Они утверждали, что теста Теобальда было недостаточно, чтобы различать конкурирующие гипотезы. Теобальд защищал свой метод против этого утверждения, утверждая, что его тесты различают филогенетическую структуру и простое сходство последовательностей. Таким образом, утверждал Теобальд, его результаты показывают, что «настоящие универсально консервативные белки гомологичны ». [30] [31]
См. Также [ править ]
- Рассказ предков
- Урметазоан
Библиография [ править ]
- Кромби, AC ; Хоскин, Майкл (1970). «Научное движение и распространение научных идей, 1688–1751». В Бромли, Дж. С. (ред.). Возвышение Великобритании и России, 1688–1715 / 25 гг . Новая Кембриджская современная история . 6 . Лондон: Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-07524-4. LCCN 57014935 . OCLC 7588392 .
- Дарвин, Чарльз (1859). О происхождении видов путем естественного отбора или о сохранении благоприятных рас в борьбе за жизнь (1-е изд.). Лондон: Джон Мюррей . LCCN 06017473 . OCLC 741260650 .Книгу можно найти на сайте The Complete Work of Charles Darwin Online . Проверено 23 ноября 2015.
- Дарвин, Эразм (1818 г.) [Первоначально опубликовано в 1794 г.]. Зоономия; или Законы Органической Жизни . 1 (4-е американское изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Эдвард Эрл. Зоономия; или Законы органической жизни: в трех частях (Том 1) (1818 г.) из Интернет-архива, получено 23 ноября 2015 г.
- Харрис, К. Леон (1981). Эволюция: Бытие и Откровения: с чтениями от Эмпедокла до Вильсона . Олбани, штат Нью-Йорк: Государственный университет Нью-Йорка . ISBN 978-0-87395-487-7. LCCN 81002555 . OCLC 7278190 .
- Кант, Иммануил (1987) [Первоначально опубликовано в 1790 году в Пруссии как Kritik der Urteilskraft ]. Критика суждения . Перевод с предисловием Вернера С. Плухара; предисловие Мэри Дж. Грегор . Индианаполис, Индиана: Издательская компания Hackett . ISBN 978-0-87220-025-8. LCCN 86014852 . OCLC 13796153 .
- Сокровище, Джеффри (1985). Создание современной Европы, 1648-1780 гг . Нью-Йорк: Метуэн . ISBN 978-0-416-72370-0. LCCN 85000255 . OCLC 11623262 .
Заметки [ править ]
- ^ Теперь называется гомологиями .
Ссылки [ править ]
- ^ Вайс, Мадлен С .; Sousa, Filipa L .; Мрнявац, Наталья; Нойкирхен, Синье; Рёттгер, Мэйо; Нельсон-Сати, Шиджулал; Мартин, Уильям Ф. (25 июля 2016 г.). «Физиология и среда обитания последнего универсального общего предка» . Природная микробиология . 1 (9): 16116. DOI : 10.1038 / nmicrobiol.2016.116 . ISSN 2058-5276 . PMID 27562259 . S2CID 2997255 .
- ^ Фортер, Патрик; Грибальдо, Симонетта; Брошье, Селин (октябрь 2005 г.). «[Лука: последний универсальный общий предок]» . Médecine / Sciences . 21 (10): 860–865. DOI : 10.1051 / medsci / 20052110860 . ISSN 0767-0974 . PMID 16197904 .
- ^ a b c d e f g Теобальд, Дуглас Л. (13 мая 2010 г.). «Формальный тест теории всеобщего общего предка». Природа . 465 (7295): 219–222. Bibcode : 2010Natur.465..219T . DOI : 10,1038 / природа09014 . PMID 20463738 . S2CID 4422345 .
- ^ a b Сталь, Майк ; Пенни, Дэвид (13 мая 2010 г.). «Истоки жизни: проверка общих предков». Природа . 465 (7295): 168–169. Bibcode : 2010Natur.465..168S . DOI : 10.1038 / 465168a . PMID 20463725 . S2CID 205055573 .
- ^ Дулитл, У. Форд (февраль 2000 г.). «Искоренение древа жизни» (PDF) . Scientific American . 282 (2): 90–95. Bibcode : 2000SciAm.282b..90D . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0200-90 . PMID 10710791 . Архивировано из оригинального (PDF) 07 сентября 2006 года . Проверено 22 ноября 2015 .
- ^ Глансдорф, Николас; Ин Сюй; Лабедан, Бернард (9 июля 2008 г.). «Последний всеобщий общий предок: возникновение, конституция и генетическое наследие неуловимого предшественника» . Биология Директ . 3 : 29. DOI : 10.1186 / 1745-6150-3-29 . PMC 2478661 . PMID 18613974 .
- ^ Ohtomo, Yoko; Какегава, Такеши; Исида, Акизуми; и другие. (Январь 2014). «Доказательства биогенного графита в метаосадочных породах Исуа раннего архея». Природа Геонауки . 7 (1): 25–28. Bibcode : 2014NatGe ... 7 ... 25оС . DOI : 10.1038 / ngeo2025 .
- ^ Borenstein, Сет (13 ноября 2013). «Старые ископаемые найдено: Встретить вашу микробной мама» . Yahoo News . Ассошиэйтед Пресс . Проверено 22 ноября 2015 .
- ^ Ноффке, Нора; Кристиан, Даниэль; Уэйси, Дэвид; Хейзен, Роберт М. (16 декабря 2013 г.). «Микробно-индуцированные осадочные структуры, регистрирующие древнюю экосистему в формации Дрессера возрастом около 3,48 миллиардов лет, Пилбара, Западная Австралия» . Астробиология . 13 (12): 1103–1124. Bibcode : 2013AsBio..13.1103N . DOI : 10.1089 / ast.2013.1030 . PMC 3870916 . PMID 24205812 .
- ^ a b Циммер, Карл (4 мая 2018 г.). «Самое первое животное появилось на фоне взрыва ДНК» . Нью-Йорк Таймс . Дата обращения 4 мая 2018 .
- ^ а б Папс, Хорди; Голландия, Питер WH (30 апреля 2018 г.). «Реконструкция генома предкового многоклеточного животного показывает увеличение геномной новизны» . Nature Communications . 9 (1730 (2018)): 1730. Bibcode : 2018NatCo ... 9.1730P . DOI : 10.1038 / s41467-018-04136-5 . PMC 5928047 . PMID 29712911 .
- ^ Дарвин 1859 , стр. 490
- ^ Кромби и Hoskin 1970 , стр. 62-63
- ^ Сокровище 1985 , стр. 142
- Перейти ↑ Harris 1981 , p. 107
- Перейти ↑ Kant 1987 , p. 304 : «Несмотря на все разнообразие этих форм, кажется, что они были произведены в соответствии с общим архетипом, и эта аналогия между ними усиливает наше подозрение, что они на самом деле родственны, произведены общей изначальной матерью».
- ^ Дарвин 1818 , стр. 397 [§ 39.4.8]
- ^ Дарвин 1859 , стр. 484
- ^ Дарвин, CR 1860. О происхождении видов посредством естественного отбора или о сохранении привилегированных рас в борьбе за жизнь. Лондон: Джон Мюррей. 2-е издание, второй выпуск, стр. 466
- ^ Крог, Дэвид. (2005). Биология: Путеводитель по миру природы . Пирсон / Прентис Холл. п. 323. ISBN 978-0321946768 «Происхождение с модификацией было принято большинством ученых вскоре после публикации книги Дарвина« О происхождении видов путем естественного отбора » в 1859 году. Ученые приняли ее, потому что она объясняла очень многие аспекты живого мира».
- ^ Kellogg, Vernon L . (1907). Дарвинизм сегодня . Генри Холт и компания. п. 3
- ^ Грегори, Т. Райан (2008). «Эволюция как факт, теория и путь» . Эволюция: образование и пропаганда . 1 : 46–52. DOI : 10.1007 / s12052-007-0001-Z .
- ^ a b Рыцарь, Робин; Фриланд, Стивен Дж .; Ландвебер, Лаура Ф. (январь 2001 г.). «Переделываем клавиатуру: эволюционируемость генетического кода». Природа Обзоры Генетики . 2 (1): 49–58. DOI : 10.1038 / 35047500 . PMID 11253070 . S2CID 12267003 .
- ^ Тан, Кер (14 мая 2010 г.). «Все виды произошли от одной клетки, результаты исследования» . National Geographic . Проверено 22 ноября 2017 года .
- ^ Эгель, Ричард (март 2012). «Первичный эукариогенез: о коллективной природе доклеточных состояний, предков современной жизни» . Жизнь . 2 (1): 170–212. DOI : 10,3390 / life2010170 . PMC 4187143 . PMID 25382122 .
- Перейти ↑ Sharma, NS (2005). Преемственность и эволюция животных . Публикации Mittal. С. 32–. ISBN 978-81-8293-018-6.
- ^ Лейн, Ник (2015). Главный вопрос: почему жизнь такая, какая она есть? . Профильные книги. ISBN 978-1781250365.
- ^ Теобальд, Дуглас Л. "Предсказание 1.3: Согласованность независимых филогений" . 29+ свидетельств макроэволюции: научное обоснование общего происхождения . Версия 2.89. Фонд TalkOrigins . Проверено 20 ноября 2009 .
- ^ Йонезава, Такахиро; Хасэгава, Масами (16 декабря 2010 г.). «Была ли доказана универсальная общая родословная?». Природа . 468 (7326): E9. Bibcode : 2010Natur.468E ... 9Y . DOI : 10,1038 / природа09482 . PMID 21164432 . S2CID 4318346 .
- Перейти ↑ Theobald, Douglas L. (16 декабря 2010 г.). "Теобальд ответ". Природа . 468 (7326): E10. Bibcode : 2010Natur.468E..10T . DOI : 10,1038 / природа09483 . S2CID 4317014 .
- ^ Теобальд, Дуглас Л. (24 ноября 2011 г.). «Об универсальном общем происхождении, сходстве последовательностей и филогенетической структуре: грехи P-значений и достоинства байесовских доказательств» . Биология Директ . 6 (1): 60. DOI : 10.1186 / 1745-6150-6-60 . PMC 3314578 . PMID 22114984 .
Внешние ссылки [ править ]
- Более 29 свидетельств макроэволюции: научное обоснование общего происхождения из архива TalkOrigins .
- Веб-проект "Древо жизни"
| vтеЭволюционная биология | ||
|---|---|---|
| ||
| Эволюция |
| |
| Популяционная генетика |
| |
| Разработка |
| |
| Из таксонов |
| |
| Из органов |
| |
| Из процессов |
| |
| Темп и режимы |
| |
| Видообразование |
| |
| История |
| |
| Философия |
| |
| Связанный |
| |
| ||
Commons
Портал
ВикиПроект
