Заедничко потекло

Заедничко потекло ― концепт во еволутивната биологија применлив кога еден вид е предок на два или повеќе видови подоцна во времето. Според современата еволутивна биологија, сите живи суштества би можеле да бидат потомци на единствениот предок кој најчесто е нарекува последниот универзален заеднички предок на целиот живот на Земјата.^[1][2][3][4]

Заедничкото потекло е ефект на видообразбата, во која повеќе видови потекнуваат од едно население на предци. Колку е поново населението на предците на заедничките два вида, толку поблиску се тие поврзани. Најновиот заеднички предок на сите моментално живи организми е последниот универзален предок,^[3] кој живеел пред околу 3,9 милијарди години.^[5][6] Двата најрани докази за живот на Земјата се графитот кој е откриен дека е биоген во 3,7 милијарди години стари метаседиментни карпи откриени во западен Гренланд^[7] и фосили од микробиолошки подлога пронајдени во 3,48 милијарди години стар песочник откриен во Западна Австралија.^[8][9] Сите моментално живи организми на Земјата споделуваат заедничко генетско наследство, иако предложувањето за значителен хоризонтален пренос на гени за време на раната еволуција довело до прашања за монофилијата (единечното потекло) на животот.^[3][10] Идентификувани биле 6.331 групи на гени заеднички за сите живи животни; тие можеби произлегле од еден заеднички предок кој живеел пред 650 милиони години во прекамбрискиот период.^[11][12]

Универзалното заедничко потекло преку еволутивна постапка првпат било предложено од британскиот натуралист Чарлс Дарвин во завршната реченица на неговата книга „За потеклото на видовите“ од 1859 година:

Постои величественост во овој поглед на животот, со неговите неколку моќи, кои првично биле вдишени во неколку облици или во една; и дека, додека оваа планета кружи според фиксниот закон за гравитација, од толку едноставен почеток бескрајните облици најубави и најубави се развиле, и се, еволуирале.^[13]

Историја

Идејата дека сите живи суштества (вклучувајќи ги и тие кои науката ги смета за неживи) се поврзани е тема која се повторува во многу домородни светогледи низ светот.^[14] Подоцна, во 1740-тите, францускиот математичар Пјер Луј Мопертуи дошол до идејата дека сите организми имаат заеднички предок и дека се разидувале преку случајна варијација и природна селекција.^[15][16]

Во 1790 година, филозофот Имануел Кант напишал во Kritik der Urteilskraft (Критика на судењето) дека сличноста^{[б 1]} на животинските облици подразбира заедничката првична врста, а со тоа и заеднички родител.^[17]

Во 1794 година, дедото на Чарлс Дарвин, Еразмус Дарвин прашал:

Дали би било премногу смело да се замисли, дека за долго време, откако Земјата почнала да постои, можеби милиони векови пред почетокот на историјата на човештвото, дали би било премногу смело да се замисли дека сето тоа е топло -крвавите животни произлегле од една жива нишка, која големата прва причина облечена со анималност, со моќта на стекнување нови делови проследени со нови склоности, насочени од иритации, сензации, волја и асоцијации; и на тој начин поседување на способноста да продолжи да се подобрува со сопствената инхерентна активност, и да ги пренесува тие подобрувања по генерации на своето потомство, свет без крај?^[18]

Ставовите на Чарлс Дарвин за заедничкото потекло, како што е изразено во За потеклото на видовите, биле дека е веројатно дека има само еден родоначалник за сите облици на живот:

Затоа, од аналогија треба да заклучам дека веројатно сите органски суштества кои некогаш живееле на оваа земја потекнуваат од некоја исконски облик, во која првпат бил вдахнат живот.^[19]

Но, тој ѝ претходил на таа забелешка со: „Аналогијата ќе ме одведе еден чекор понатаму, имено, до верувањето дека сите животни и растенија потекнуваат од некој прототип. Но, аналогијата може да биде измамен водич“. И во следното издание,^[20] тој повеќе тврди,

„Не ги знаеме сите можни преодни градации помеѓу наједноставните и најсовршените органи; не може да се преправаме дека ги знаеме сите различни начини на распространетост во текот на долгите години или дека знаеме колку е несовршен Геолошкиот запис. Колку и да се тешки овие неколку тешкотии, според мене тие не ја отфрлаат теоријата на потекло од неколку создадени облици со последователна измена“.

Заедничкото потекло било широко прифатено меѓу научната заедница по објавувањето на Дарвин.^[21] Во 1907 година, Вернон Келог коментирал дека „практично ниту еден натуралист на положбата и признаеното достигнување не се сомнева во теоријата на потеклото“.^[22] Во 2008 година, биологот Т. Рајан Грегори забележал дека:

Никогаш не е пронајдено веродостојно набљудување кое е во спротивност со општиот поим за заедничко потекло. Затоа, не треба да изненадува што научната заедница во целина го прифати еволуциското потекло како историска стварност уште од времето на Дарвин и го смета за меѓу најсигурно утврдените и фундаментално важни факти во целата наука.^[23]

Доказ

Заедничка биохемија

Сите познати облици на живот се засновани на истата основна биохемиска организација: генетски информации кодирани во ДНК, транскрибирани во РНК, преку ефектот на белковинските и РНК-овите ензими, потоа преведени во белковини од (многу слични) рибозоми, со аденозин трифосфат, никотинамид аденин динуклеотид фосфат и други како извори на енергија. Анализата на мали разлики во секвенцата во широко споделени супстанции како што е цитохром c дополнително го поддржува универзалното заедничко потекло.^[24] Околу 23 белковини се наоѓаат во сите организми, кои служат како ензими кои извршуваат основни функции како репликација на ДНК. Фактот дека постои само еден таков збир на ензими е убедлив доказ за едно потекло.^[3][10] Идентификувани се 6.331 ген заеднички за сите живи животни; тие можеби произлегле од еден заеднички предок кој живеел пред 650 милиони години во прекамбрискиот период.^[11][12]

Заеднички генетски код

Аминокиселини

неполарни

поларни

основни

кисели

Застанувачки кодон

Стандарден генетски код

1. база	2. база
	T		C		A		G
T	TTT	Фенилаланин	TCT	Серин	TAT	Тирозин	TGT	Цистеин
	TTC		TCC		TAC		TGC
	TTA	Леуцин	TCA		TAA	Застанувачки кодон	TGA	Застанувачки кодон
	TTG		TCG		TAG	Застанувачки кодон	TGG	Триптофан
C	CTT		CCT	Пролин	CAT	Хистидин	CGT	Аргинин
	CTC		CCC		CAC		CGC
	CTA		CCA		CAA	Глутамин	CGA
	CTG		CCG		CAG		CGG
A	ATT	Изолеуцин	ACT	Треонин	AAT	Аспарагин	AGT	Серин
	ATC		ACC		AAC		AGC
	ATA		ACA		AAA	Лизин	AGA	Аргинин
	ATG	Метионин	ACG		AAG		AGG
G	GTT	Валин	GCT	Аланин	GAT	Аспарагинска киселина	GGT	Глицин
	GTC		GCC		GAC		GGC
	GTA		GCA		GAA	Глутаминска киселина	GGA
	GTG		GCG		GAG		GGG

Генетскиот код („табела за превод“ според која информациите за ДНК се преведуваат во аминокиселини, а со тоа и во белковини) е речиси идентичен за сите познати облици на живот, од бактерии и археи до животни и растенија. Универзалноста на овој код биолозите претежно ја сметаат за дефинитивен доказ во корист на универзалното заедничко потекло.^[24]

Начинот на кој кодоните (тројките на ДНК) се мапираат со аминокиселините се чини дека е силно оптимизиран. Ричард Егел тврди дека особено хидрофобните (неполарните) странични синџири се добро организирани, предложувајќи дека тие им овозможиле на најраните организми да создадат пептиди со региони што одбиваат вода, способни да ги поддржат реакциите на суштинска размена на електрони ( редокс ) за пренос на енергија.^[25]

Селективно неутрални сличности

Сличностите кои немаат приспособувачка релевантност не можат да бидат објаснени со конвергентна еволуција, и затоа тие обезбедуваат убедлива поддршка за универзално заедничко потекло. Таквите докази доаѓаат од две области: секвенци на аминокиселини и секвенци на ДНК. Белковините со иста тридимензионална структура не треба да имаат идентични аминокиселински секвенци; секоја нерелевантна сличност помеѓу низите е доказ за заедничко потекло. Во одредени случаи, постојат неколку кодони (тројки на ДНК) кои шифрираат непотребно за истата аминокиселина. Бидејќи многу видови користат ист кодон на исто место за да специфицираат аминокиселина што може да биде претставена со повеќе од еден кодон, тоа е доказ за нивното споделување неодамнешен заеднички предок. Доколку секвенците на аминокиселини потекнувале од различни предци, тие би биле кодирани од кој било од вишокот кодони, и бидејќи точните аминокиселини веќе би биле на место, природната селекција нема да предизвика никаква промена во кодоните, колку и да е времето беше на располагање. Генетскиот нанос може да ги промени кодоните, но би било крајно малку веројатно да се направат сите излишни кодони во цела низа точно да се совпаѓаат со повеќе лоза. Слично на тоа, заедничките нуклеотидни секвенци, особено кога тие се очигледно неутрални, како што е позиционирањето на интроните и псевдогените, обезбедуваат силни докази за заедничко потекло.^[26]

Други сличности

Биолозите често укажуваат на универзалноста на многу гледишта од клеточниот живот како потпорен доказ за поубедливите докази наведени погоре. Овие сличности го вклучуваат енергетскиот носач аденозин трифосфат и фактот дека сите аминокиселини кои се наоѓаат во белковините се „леваци“. Сепак, можно е овие сличности да резултираат поради законите на физиката и хемијата - наместо преку универзално заедничко потекло - и затоа резултирале со конвергентна еволуција. Спротивно на тоа, постојат докази за хомологија на средишните подединици на трансмембранските аденозинтруфосфатази низ сите живи организми, особено како вртежните елементи се врзани за мембраната. Ова ја поддржува претпоставката за последниот универзален заеднички предок како клеточен организам, иако исконските мембрани можеби биле полупропустливи и подоцна еволуирале до мембраните на современите бактерии, а исто така и на втор пат до оние на современите археи.^[27]

Филогенетски дрвја

Предлошка:PhylomapBДруг важен доказ е од подробните филогенетски дрвја (т.е. „генеалошки дрвја“ на видови) кои ги картираат предложените поделби и заедничките предци на сите живи видови. Во 2010 година, Даглас Л. Теобалд објавил статистичка анализа на достапните генетски податоци,^[3] картирајќи ги на филогенетски дрвја, што дава „силна квантитативна поддршка, преку формален тест, за единството на животот“.^[4]

Традиционално, овие дрвја се изработени со помош на морфолошки методи, како што се изгледот, ембриологијата, итн. Сите овие методи даваат суштински слични резултати, иако повеќето генетски варијации немаат влијание врз надворешната морфологија. Дека филогенетските дрвја засновани на различни видови информации се согласуваат едни со други е силен доказ за вистинското заедничко потекло.^[28]

Приговори

Дрвото на животот од 2005 година покажува многу хоризонтални преноси на гени, што претставува повеќекратно можно потекло.

Филогенетска анализа облаци за размена на гени

Теобалд забележал дека значителен хоризонтален преност на гени можел да се случи за време на раната еволуција. Бактериите денес остануваат способни за размена на гени помеѓу далечно поврзани лоза. Ова ја ослабува основната претпоставка на филогенетската анализа, дека сличноста на геномите подразбира заедничко потекло, бидејќи доволната размена на гени ќе им овозможи на лоза да споделуваат голем дел од нивниот геном, без разлика дали тие делеле предок (монофилија) или не. Ова довело до прашања за единственото потекло на животот.^[3] Сепак, биолозите сметаат дека е многу малку веројатно дека потполно неповрзани праорганизми би можеле да разменуваат гени, бидејќи нивните различни механизми за кодирање би резултирале само со урнатини наместо функционални системи. Меѓутоа, подоцна, многу организми кои потекнуваат од еден предок лесно можеле да имаат заеднички гени кои сите функционирале на ист начин, а се чини дека имаат.^[3]

Конвергентна еволуција

Ако раните организми биле поттикнати од истите услови на животната средина да еволуираат слична биохемија конвергентно, тие може независно да стекнат слични генетски секвенци. „Формалниот тест“ на Теобалд бил соодветно критикуван од Такахиро Јонесава и колегите^[29] поради тоа што не го вклучиле разгледувањето на конвергенцијата. Тие тврделе дека тестот на Теобалд е недоволен за да биде направена разлика помеѓу конкурентните хипотези. Теобалд го бранел својот метод против ова тврдење, тврдејќи дека неговите тестови прават разлика помеѓу филогенетската структура и обичната сличност во низата. Затоа, тврди Теобалд, неговите резултати покажуваат дека „вистинските универзално конзервирани белковини се хомологни“.^[30][31]

Светот на РНК

Погоре е спомната можноста сите живи организми да потекнуваат од првобитен едноклеточен организам со геном на ДНК, и дека тоа подразбира единствено потекло за животот. Иако можеби постоел таков универзален заеднички предок, таков сложен ентитет веројатно нема да настанал спонтано од неживот и затоа клетка со геном ДНК не може разумно да се смета за „потекло“ на животот. За да биде разбрано „потеклото“ на животот, предложено е дека клеточниот живот заснован на ДНК потекнува од релативно едноставни предклеточни самореплицирани молекули на РНК способни да подлежат на природна селекција. Во текот на еволуцијата, овој свет на РНК бил заменет со еволутивната појава на светот на ДНК. Светот на независно самореплицирани РНК геноми очигледно веќе не постои (вирусите со РНК зависат од клетките домаќини со геном на ДНК). Бидејќи светот на РНК очигледно го нема, не е јасно како би можеле да бидат донесени научни докази за прашањето дали постоел единствено „потекло“ на животниот настан од кој потекнува целиот живот.

Поврзано

• Приказната за предокот
• Урметазоан

Библиографија

• Crombie, A. C.; Hoskin, Michael (1970). „The Scientific Movement and the Diffusion of Scientific Ideas, 1688–1751“. Во Bromley, J. S. (уред.). The Rise of Great Britain and Russia, 1688–1715/25. The New Cambridge Modern History. 6. Лондон: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-07524-4. LCCN 57014935. OCLC 7588392.
• Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life (1st. изд.). London: John Murray. LCCN 06017473. OCLC 741260650. The book is available from The Complete Work of Charles Darwin Online. Retrieved 2015-11-23.
• Darwin, Erasmus (1818) [Првично објавено во 1794]. Zoonomia; or the Laws of Organic Life. 1 (4. во Соединетите Држави. изд.). Филаделфија, Пенсилванија: Edward Earle. Zoonomia; or The laws of organic life: in three parts (Volume 1) (1818) — Семрежен архив (англиски) Retrieved 2015-11-23.
• Harris, C. Leon (1981). Evolution: Genesis and Revelations: With Readings from Empedocles to Wilson. Албани, Њујорк: State University of New York Press. ISBN 978-0-87395-487-7. LCCN 81002555. OCLC 7278190.
• Kant, Immanuel (1987) [Originally published 1790 in Prussia as Kritik der Urteilskraft]. Critique of Judgment. Translated, with an introduction, by Werner S. Pluhar; foreword by Mary J. Gregor. Индијанаполис, Индијана: Hackett Publishing Company. ISBN 978-0-87220-025-8. LCCN 86014852. OCLC 13796153.
• Treasure, Geoffrey (1985). The Making of Modern Europe, 1648-1780. Њујорк: Methuen. ISBN 978-0-416-72370-0. LCCN 85000255. OCLC 11623262.
• Ziegler, Heinrich Ernst (1904). Der Begriff des Instinktes einst und jetzt. Jena.

Забелешки

1. Денес наречена хомологија.