研究人员认为他们已经解决了科学界最古老的谜团之一:在动物谱系的所有分支中,哪一个实际上是最古老的?
这场争论已经持续了一个多世纪,历史上科学家们得出的结论是海绵(多孔菌属),由于其固有的生物学简单性,实际上是动物生命的最早形式。但通过一项新的基因组分析,研究人员现在表示栉水母(栉水母属)早于海绵,尽管它们是更复杂的生命形式。
除了解决你需要对挂在淋浴间的充满毛孔的海绵体给予多少尊重的问题之外,这些发现还可以提供一种新的方法来解决以下领域的矛盾:系统基因组学,结合基因组数据的进化生物学研究。
“科学家目前在系统基因组研究中使用的方法是收集大量的遗传数据,分析数据,建立一组关系,然后证明他们的结论是正确的,因为他们在分析中做出了各种改进,”生物学家安东尼斯·罗卡斯说来自范德比尔特大学。
“这在 95% 的案例中效果非常好,但在其余 5% 的案例中却导致了明显不可调和的分歧。”
这些不可调和的差异在过去十年中随处可见,相互竞争的科学家群体相互矛盾,一系列基因组研究交替声称:栉水母海绵是动物家族树上最古老的分支。
最近的例子是上个月发表的一项研究,该研究再次证明:海绵先出现。
现在,为了弄清楚为什么这些研究会提供如此矛盾的结果,罗卡斯和他的团队设计了一种新方法来比较不同动物之间共享的基因,以找出谁与谁的关系最密切。
他们在进化生物学领域的 18 种有争议的关系上测试了该方法——其中 7 种来自动物,5 种来自植物,6 种来自真菌——其中包括所有动物首要地位的真正母体:海绵与栉水母。
“在这些分析中,我们只使用所有生物体共享的基因,”罗卡斯说。
“诀窍是检查来自不同生物体的基因序列,找出它们认为谁是它们最近的亲属。当你观察生物体中的一个特定基因时——我们称之为 A——我们会问它是否与其对应基因最密切相关。或与有机体 C 中的对应物相比?”
通过对比每个基因支持特定假设(海绵优先或栉水母优先)的差异,研究小组提出了一种称为系统发育信号的测量方法。
这种由数千个基因组成的信号越大,一种动物与它之后的其他动物相关的可能性就越大,这意味着它更有可能在它们之前进化并存在。
在他们的研究中,研究小组发现栉水母比海绵显示出更多的基因来支持其“首先分化”的地位。
同样的方法表明鳄鱼与鸟类的关系比与海龟的关系更密切——最近的另一个争论点在科学界。
至于为什么其他研究得出相反的结论,即哪些动物是第一位的,或者对物种之间的亲缘关系程度进行对比评估,该团队认为这与他们所谓的“强烈固执己见的基因”有关:具有扭曲统计结果的能力。
在这项研究中,研究人员发现,从基因组分析中删除这些强基因可能会以某种方式翻转结果——这意味着之前的一些研究可能被流氓数据所绊倒,这些数据对结果的影响被夸大了,这表明总体数量所查看的数据可能不够多样化。
当然,考虑到这一领域争论的悠久历史,以及准确了解哪些动物物种相互繁衍的重要性,这些发现很可能不会成为关于海绵与栉水母这一话题的最终定论。
但罗卡斯希望他们的发现将有助于防止未来对动物谱系的研究沿着错误的分支爬行。
“我们相信我们的方法可以帮助解决许多长期存在的争议,并将系统发育重建的游戏提高到一个新的水平,”他说。
研究结果报告于自然生态与进化。