하와이 제도에 서식하는 작은 새들은 풍부한 구색의 부리 모양을 가지고 있습니다. 일부 종은 잎에서 곤충을 뽑는 데 적합한 길고 얇은 부리를 가지고 있습니다. 다른 사람들은 열린 힘든 씨앗을 깨는 데 좋은 두꺼운 부리를 가지고 있습니다. 진화의 고전적인 견해에 따르면, 자연 선택은 이러한 다른 종의 발달을 이끌었습니다. 각각의 변형은 다른 생태 틈새 시장에 적합합니다. 그러나 필라델피아의 템플 대학교 (Temple University)의 생물 학자 인 블레어 헤지스 (Blair Hedges)는 도발적인 대안을 제안했다. 그것은 단순히 우연과 시간의 문제였습니다.
이 논란의 여지가있는 제안은 헤지스와 협력자들이 세계에서 가장 포괄적 인 생명의 나무를 건설하려는 노력에서 비롯됩니다. 그들의 분석은 종 분화가 본질적으로 무작위임을 시사합니다. 식물이나 동물, 곤충 또는 포유 동물의 생명체가 무엇이든 새로운 종이 형성되는 데 약 2 백만 년이 걸립니다. 자연 선택이 아닌 임의의 유전자 사건은 종 분화에서 주요 역할을합니다.
진화론 생물 학자들은 연구 노력, 특히 규모와 범위에서 흥미로운 연구 노력을 발견하지만, 또한 도발적인 아이디어에 대해서는 다소 회의적입니다. 브리티시 컬럼비아의 Simon Fraser University의 생물 학자 인 Arne Mooers는“이것은 큰 투어 드 포스입니다. "흥미로운 주장이 많이 있습니다. 악마는 세부 사항에있을 것입니다."
나무를 짓기 위해 헤지스, 그의 성전 동료 인 Sudhir Kumar와 그들의 협력자들은 거의 2,300 개의 출판 된 연구에서 데이터를 편집하여 두 종이 공통 조상에서 분기 될 때마다 수집했습니다. 그들은 그 데이터를 사용하여“Timetree”로 알려진 다른 종들 사이의 관계지도를 구성했습니다. 지점을 형성하기 위해 연구원들은 가장 최근의 공통 조상을 가진 밀접하게 관련된 분류 학적 그룹 내에서 두 종으로 시작했습니다. 그런 다음 그들은 가장 가까운 종을 추가했습니다. (가계도에서는 형제 자매로 시작한 다음 첫 번째 사촌과 두 번째 사촌을 추가하는 것과 비슷합니다.) 모든 지점을 하나로 모으면 종합적인 삶의 시간을 가져옵니다.
영국 브리스톨 대학교 (University of Bristol)의 고생물학자인 마이클 벤턴 (Michael Benton)은“놀랍게도 큰 운동입니다. "현장에있는 많은 사람들이 그렇게 할 수 없을 것입니다."
과학자들이 4 월에 분자 생물학 및 진화에 출판 된 논문의 기술적 세부 사항을 분류하는 데 시간이 걸릴 것입니다. . 그리고 일부 과학자들은 무료 였지만 다른 과학자들은 즉시 결과에 도전하여 나무의 정확성과 헤지스가 그린 결론에 의문을 제기했습니다. 영국 캠브리지 대학의 생물 학자 인 크리스 지긴스 (Chris Jiggins)는“저는 생명의 나무에 대한 광범위한 개요에서 종종 패턴을 추론하는 것에 대해 매우 회의적입니다.
종 수수께끼
과학자들이 회의적 인 한 가지 이유는 헤지스의 시계 같은 패턴이 진화가 어떻게 전개되는지에 대한 전통적인 그림과 충돌하기 때문입니다. Benton은“진화의 고전적인 견해는 그것이 적합하고 시작한다는 것입니다. 빙하 시대 후의 온도 상승과 같은 환경의 변화는 유기체가 새로운 환경에 적응함에 따라 종종의 파열을 일으킬 수 있습니다. 대안 적으로, 조류의 조상이나 포유류의 머리카락의 비행과 같은 단일의 놀라운 적응은 그러한 특성으로 동물의 대규모 확장을 유발할 수 있습니다.
헤지스는 그러한 버스트가 발생하는 동안 대부분의 종종은 더 많은 양이 많고 고르게 시간이 걸린다고 주장한다. 우선, 지리 나 다른 요인들에 의해 구분되는 두 인구가 분리됩니다. 새로운 종은 평균 2 백만 년마다 유전자 돌연변이의 무작위 특성에 의해 도발 된 대도시 리듬으로 나타납니다. 그는 과정을 방사성 붕괴와 비유합니다. 개별 방사성 핵이 붕괴 될시기를 예측하는 것은 불가능하지만, 많은 원자가 덩어리가 재료의 반감기로 알려진 매우 예측 가능한 속도로 부패합니다. 유사하게, 돌연변이는 게놈에 무작위로 공격하지만, 오랫동안 충분한 시간에 걸쳐 돌연변이의 축적은 패턴을 따른다. Hedges는“일종의 종종 시계가 똑딱 거리고 있습니다.
Quanta 잡지의 Emily Fuhrman
이 대화식 인포 그래픽에서, 3 개의 라인은 시간이 지남에 따라 유기체가 얼마나 자주 종을 사로 잡는 지 추적합니다. 자연 세계, 척추 동물, 절지 동물 및 식물에서 새로운 종은 2 백만 년이 조금 넘게 자주 발생합니다. 이 일관성은 일부 연구자들에게 자연 선택보다는 임의의 유전자 돌연변이가 새로운 종의 발달을 유발한다고 제안합니다.
하와이의 허니 크리퍼를 고려하십시오. 종종 새들이 새로운 섬으로 이동하여 무작위 돌연변이를 축적하기 시작하면 종종 시계가 시작되었습니다. 이러한 돌연변이의 대부분은 중성이었으며 조류의 외모 나 행동에 영향을 미치지 않았습니다. 때때로 부리를 더 길게 만든 것과 같은 유익한 돌연변이가 나타 났으며, 베어러는 더 효율적인 사냥꾼입니다. 전통적인 종종 모델에 따르면, 적응은 결국 두 집단이 다시 접촉해야하더라도 교제하기에는 너무 다르기 때문에 결국에는 너무 다르게 만들었습니다. 이 시나리오에서 적응은 새로운 종의 생성을 유도합니다.
그러나 헤지스는 종과 적응이 각각의 경로를 따라 진행되는 두 가지 뚜렷한 프로세스라고 주장한다. (영국 독서 대학의 진화 생물 학자 인 Mark Pagel이 이끄는 팀은 다른 이유로 비슷한 제안을했다.) Hedges의 모델에 따르면, 약 2 백만 년이 지난 후, 두 그룹의 조류 그룹은 많은 무작위 유전 적 차이를 겪어 양립 할 수 없게되었다. 조류가 섞일 수없는 것은 적응적인 돌연변이가 아니라 전반적으로 충분한 돌연변이의 축적, 대부분 중립적 인 돌연변이의 축적이었습니다. 지리적 격리는 종 분화에 필요한 스파크를 제공했지만 간단한 시간은 그 과정을 결론으로 이끌었습니다.
엉킨 나무
헤지스 나무의 씨앗은 17 년 전 그와 쿠마르가 종의 분기 데이터베이스를 조립하기 시작했을 때, 즉 두 종이 공통 조상에서 나뉘어지는 시간을 조립하기 시작했을 때 생겨났다. 그러나 최근까지 연구원들이 데이터 수집을 하나의 그랜드 생명 나무로 합성 할 수있는 방법을 개발 한 것은 아닙니다.
Hedges는 지난 달 Temple에서 생물 다양성에 관한 작은 회의를 소집하여 그와 다른 사람들이 자신의 작품을 발표했습니다. 관객의 많은 사람들은 헤지스와 그의 팀이 개발 한 기술, 특히 나무에서 날짜를 식별하는 효율적인 방법을 적용하기를 간절히 원했습니다. Mooers는“우리가 접근 방식을 사용하여 백만 배 더 빨리 할 수 있었을 때 우리 자신의 날짜가 많은 나무를 만드는 데 수년간의 컴퓨터 시간을 보냈다는 것은 농담이되었습니다.
그러나 흥분 아래에는 의심의 여지가있었습니다. 거대한 나무는 물론 계통 발생 나무를 짓는 것은 불일치로 가득 찬 과정입니다. 과학자들은 20 년 동안 그들을 건설 해 왔지만 지난 5 년 동안만이 수천 종 이상의 종으로 큰 나무를 지을 수있었습니다. 트리의 구조는 트리에 들어가는 데이터와이를 조립하는 데 사용되는 방법에 따라 다를 수 있습니다. 수천 개의 개별 연구를 기반으로 포괄적 인 나무를 건설하기 위해 Hedges 팀은 매우 다른 방법을 사용하여 지어진 나무를 다루는 방법을 알아 내야했습니다. Mooers는“연구에 대한 작은 편견은 수천 종을 포함하는 모든 연구의 문제입니다.
.또한이 나무의 많은 날짜는 불확실하거나 상충됩니다. 두 종 분할에 대한 추정치는 3 백만에서 8 백만 년 전까지, 과학자들은 어떤 수치를 사용할 것인지 결정해야합니다. Hedges는“많은 객관적인 결정을 내려야합니다. "당신은 차이를 조정하고 어떻게 든 하나의 단일 합의로 함께 모아야합니다."
.헤지스의 나무는 또한 유전자 데이터가없는 그룹, 멸종 된 많은 유기체를 포함하는 범주를 제외합니다. 고생물학 자들은이 선택이 결과를 왜곡시킬 수 있다고 말합니다. 예를 들어, 분석에서 멸종 종을 제외하고 종의 수가 그렇지 않은 경우에도 증가하는 것처럼 보일 수 있다고 버클리 캘리포니아 대학교의 고생물학자인 Charles Marshall은 말했다.
Mooers는“깊은 패턴은 많은 기술 평가가 필요할 것입니다. "논문의 절반에 동의하지 않고 여전히 논의하고 동의할만한 많은 것을 찾을 수 있습니다." 이미 일부 연구자들은 기본 결과에 의문을 제기하고 있습니다. 노드의 많은 지질 연령은 과학자들이 화석 기록이나 작은 나무에서 얻은 것과 일치하지 않는다고 Marshall은 말했다.
또한 일부 과학자들은 분석의 주요 결론 중 하나에 동의하지 않습니다. 이는 다양한 종들이 약 2 백만 년의 시간 규모로 진화하는 것처럼 보입니다. 말벌과 고래 사이의 엄청난 차이를 감안할 때 산 울타리조차도 그 발견에 놀랐습니다. 100 세대의 곤충이 포유 동물의 수명에 지나갈 수 있으므로 전자는 새로운 종을 더 빨리 개발할 것으로 기대할 수 있습니다. 헤지스는 그렇지 않다고 결론 지었다. "이 그룹에는 큰 생물학적, 생태 학적 차이가있다"고 그는 말했다. "아직 종종 시간은 매우 유사합니다."
이 발견은 이전 연구와 모순되며, 새로운 종들이 얼마나 빨리 발전하는지에 큰 차이가 나타났습니다. Pagel은“우리의 연구는 종말, 엉겅퀴 또는 개와 같은 유기체 그룹 내에서 종종 속도가 실제로 일정하다는 것을 보여줍니다.
헤지스는 일정한 종 분화 시간이 자연 세계 전체의 비교적 일정한 속도의 유전자 돌연변이에 의해 주도된다고 주장한다. 그러나 벤턴은 헤지스의 일관된 종 분화 속도가 다양한 유기체에서 다른 비율을 평균화함으로써 발생할 수 있다고 말했다. "일종의 일반적인 패턴을 제안하는 것은 한 사람이 한 사람이 매우 어려운 일이라고 생각합니다." "그들이 어디에서 얻을 수 있는지 알지만 다른 가능한 설명이 있다고 생각합니다."
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연구원들은 자신의 발견에 대해 토론하는 반면, Hedges의 그룹은 이미 더 큰 나무에서 일하고 있습니다. Hedges는“이것은 우리에게 삶의 진화와 인간 활동에서 미래에 생물 다양성이 어떻게 변할 것인지에 대한보다 정확한 그림을 줄 것입니다.
