Cây tiến hóa, hay cây phát sinh loài, là một sơ đồ phân nhánh thể hiện mối quan hệ tiến hóa giữa các loài sinh vật khác nhau dựa trên những điểm giống và khác nhau về đặc điểm của chúng. Trong lịch sử, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các đặc điểm ngoại hình của chúng – những điểm giống và khác nhau trong giải phẫu của các loài khác nhau.
Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ di truyền hiện đang cho phép các nhà sinh học sử dụng dữ liệu di truyền để giải mã các mối quan hệ tiến hóa. Theo một nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng dữ liệu phân tử dẫn đến nhiều kết quả khác nhau, đôi khi tiêu tốn hàng thế kỷ nghiên cứu khoa học để phân loại các loài theo đặc điểm vật lý.
“Điều này có nghĩa là quá trình tiến hóa hội tụ đã đánh lừa chúng ta – ngay cả những nhà giải phẫu và sinh học tiến hóa thông minh nhất – trong hơn 100 năm!” – Matthew Wells
Kể từ Darwin và những người cùng thời vào thế kỷ 19, các nhà sinh vật học đã cố gắng tái tạo lại “cây gia đình” của các loài động vật bằng cách kiểm tra cẩn thận những khác biệt về giải phẫu và cấu trúc (hình thái học) của chúng.
Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ giải trình tự gen nhanh chóng, các nhà sinh học hiện có thể sử dụng dữ liệu di truyền (phân tử) để giúp ghép các mối quan hệ tiến hóa của các loài với nhau một cách nhanh chóng và không tốn kém, thường chứng minh rằng các sinh vật chúng ta từng nghĩ có quan hệ mật thiết thuộc về Thực tại thành bộ cành cây hoàn toàn khác nhau.
Lần đầu tiên, các nhà khoa học ở Bath so sánh những cây phát sinh loài dựa trên hình thái với những cây dựa trên dữ liệu phân tử, vẽ biểu đồ của chúng theo vị trí địa lý.
Họ phát hiện ra rằng những động vật được nhóm lại bằng cây phân tử sống gần nhau hơn về mặt địa lý so với những động vật được nhóm lại bằng cách sử dụng cây hình thái.
Matthew Wells, giáo sư cổ sinh vật học tiến hóa tại Trung tâm Tiến hóa Milner của Đại học Bath, cho biết: “Hóa ra rất nhiều cây tiến hóa của chúng ta đã sai.
“Trong hơn một trăm năm, chúng ta đã phân loại các sinh vật theo hình dạng của chúng và nhóm lại với nhau về mặt giải phẫu, nhưng dữ liệu phân tử thường kể một câu chuyện hơi khác.
“Nghiên cứu của chúng tôi đã chứng minh một cách thống kê rằng nếu bạn xây dựng một cây tiến hóa của động vật dựa trên dữ liệu phân tử của chúng, nó thường phù hợp hơn với sự phân bố địa lý của chúng.
“Nơi sinh sống của mọi vật – địa lý sinh học của chúng – là nguồn bằng chứng tiến hóa quan trọng quen thuộc với Darwin và những người cùng thời với ông.
“Ví dụ, chuột chù non, da heo, voi, chuột chũi vàng và lợn biển biết bơi đều đến từ cùng một nhánh lớn của quá trình tiến hóa động vật có vú – mặc dù thực tế là chúng trông rất khác nhau (và sống theo những cách hoàn toàn khác nhau).
“Các Cây Phân tử xếp chúng lại với nhau thành một nhóm tên là Afrotheria, được gọi như vậy vì chúng đều đến từ lục địa Châu Phi, vì vậy nhóm này phù hợp với địa lý sinh học.”
Cây phát sinh loài phân tử cho thấy chuột chù voi có quan hệ họ hàng gần với voi hơn là chuột chù. Tín dụng: Danny Ye
Nghiên cứu phát hiện ra rằng quá trình tiến hóa hội tụ – khi một đặc điểm tiến hóa riêng biệt trong hai nhóm sinh vật không liên quan về mặt di truyền – phổ biến hơn các nhà sinh vật học nghĩ trước đây.
Giáo sư Wells cho biết: “Chúng ta đã có rất nhiều ví dụ nổi tiếng về sự tiến hóa hội tụ, chẳng hạn như bay tiến hóa riêng biệt ở chim, dơi và côn trùng, hay mắt camera phức tạp tiến hóa riêng biệt ở mực và người.
“Nhưng bây giờ với dữ liệu phân tử, chúng ta có thể thấy rằng quá trình tiến hóa hội tụ đang diễn ra mọi lúc – những thứ mà chúng ta nghĩ rằng chúng có liên quan mật thiết với nhau thường rất xa nhau trên cây sự sống.
“Những người kiếm sống bằng nghề đóng giả thường không liên quan đến người nổi tiếng mà họ đóng giả và những người trong một gia đình không phải lúc nào cũng giống nhau – cây tiến hóa cũng vậy.
“Điều đó chứng tỏ rằng quá trình tiến hóa không ngừng sáng tạo lại mọi thứ, đưa ra một giải pháp tương tự mỗi khi vấn đề gặp phải trên một nhánh khác của cây tiến hóa.
“Điều này có nghĩa là quá trình tiến hóa hội tụ đã đánh lừa chúng ta – ngay cả những nhà giải phẫu và sinh học tiến hóa thông minh nhất – trong hơn 100 năm!”
Tiến sĩ Jack Auston, cộng sự nghiên cứu và là tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: ‘Ý tưởng rằng địa lý sinh học có thể phản ánh lịch sử tiến hóa là một phần quan trọng trong những gì đã thúc đẩy Darwin phát triển thuyết tiến hóa của mình thông qua chọn lọc tự nhiên, vì vậy rất ngạc nhiên là nó không được coi là một phương pháp thực sự đơn giản. để kiểm tra[{” attribute=””>accuracy of evolutionary trees in this way before now.
“What’s most exciting is that we find strong statistical proof of molecular trees fitting better not just in groups like Afrotheria, but across the tree of life in birds, reptiles, insects, and plants too.
“It being such a widespread pattern makes it much more potentially useful as a general test of different evolutionary trees, but it also shows just how pervasive convergent evolution has been when it comes to misleading us.”
Reference: “Molecular phylogenies map to biogeography better than morphological ones” by Jack W. Oyston, Mark Wilkinson, Marcello Ruta and Matthew A. Wills, 31 May 2022, Communications Biology.
DOI: 10.1038/s42003-022-03482-x
“Nhà phân tích. Con mọt sách thịt xông khói đáng yêu. Doanh nhân. Nhà văn tận tâm. Ninja rượu từng đoạt giải thưởng. Một độc giả quyến rũ một cách tinh tế.”