Drzewo Życia

Ze wszystkich wprowadzających w błąd ikon ewolucji najbardziej fundamentalną jest drzewo życia. Intuicyjnie wiemy, że rudzik i zięba są bardziej podobne do siebie nawzajem niż do żaby; że wszystkie trzy wymienione kręgowce są bardziej podobne do siebie nawzajem niż do ostrygi; że cztery zwierzęta są bardziej podobne do siebie niż do żonkila; oraz że pięć żywych organizmów jest bardziej podobnych do siebie nawzajem niż do kawałka żelaza. Ludzie przez wieki klasyfikowali żywe organizmy w podobny sposób, tworząc hierarchię zagnieżdżoną: żonkile i zwierzęta zaliczają się do organizmów żywych, ostrygi i kręgowce znajdują się w zbiorze zwierząt, żaby i ptaki są kręgowcami, a rudziki i zięby włączono do zbioru ptaków. Przez całe wieki ludzie uważali, że ta hierarchia zagnieżdżona jest odzwierciedleniem boskiego planu stworzenia. Uważał tak szwedzki przyrodnik Karol Linneusz (szw. Carlvon Linne), który w XVIII wieku stworzył nowoczesną taksonomię, nazywając i klasyfikując rośliny i zwierzęta według rodzaju i gatunku. Podobieństwa, po które sięgamy, klasyfikując organizmy żywe, to „homologie”, czasem definiowane jako cechy o podobnej strukturze, które mogą jednak pełnić różne funkcje. W XIX wieku biolog Richard Owen odróżnił homologie od „analogii”, czyli cech różniących się strukturą, lecz pełniących podobne funkcje. Na przykład skrzydła nietoperza i ptaka zbudowane są z tych samych podstawowych elementów kostnych, są więc homologiczne. Skrzydło owada pełni te samą funkcję, ale ma całkowicie inną strukturę niż skrzydło nietoperza czy ptaka, jest więc do nich analogiczne (zob. rys.1.). Owen i inni badacze wnioskowali, że analogia sugeruje niezależne przystosowanie do warunków zewnętrznych, homologia natomiast wskazuje na głębsze morfologiczne (anatomiczne) pokrewieństwo i jest w związku z tym lepszą wskazówką klasyfikacji niż analogia. Nietoperze i ptaki są zaliczane do kręgowców, owady natomiast nie.

Homologia i analogia

Na górze: Skrzydło nietoperza. W środku: skrzydło ptaka. Na dole: Skrzydło owada. Homologia: skrzydła nietoperza i ptaka mają pojedynczą kość po prawej stronie, dwie kości w środku i kilka palców po stronie lewej (ptak ma mniej palców niż nietoperz, ale ich struktura i umiejscowienie są podobne). Analogia: Skrzydło owada w ogóle nie zawiera kości, a jedynie sieć żyłek.

Owen homologię przypisał konstrukcji opartej na wspólnym planie, Karol Darwin uznał jednak, że najlepszym jej wyjaśnieniem jest dziedziczenie po wspólnym przodku. W książce „O powstaniu gatunków” napisał, że genealogia jest „jedyną znaną nam przyczyną podobieństwa istot organicznych”. „Gdy patrzę – wskazywał – na wszystkie żywe istoty nie jako na oddzielne stworzone, lecz jako potomków w prostej linii niewielu przodków żyjących na długo przed osadzeniem się pokładów sylurskich, wydają mi się one przez to uszlachetnione”. Chociaż Darwin ujawniał ambiwalentny pogląd co do tego, czy każda „wielka gromada” miała oddzielnego przodka, czy też istniał jeden wspólny przodek wszystkich organizmów żywych, skłaniał się ku temu ostatniemu założeniu. Napisał "prawdopodobnie wszystkie istoty organiczne, które kiedykolwiek żyły na Ziemi, pochodzą od jednej, pierwotnej formy”. Tak oto Darwin opracował wspaniałe drzewo życia, ze wspólnym przodkiem tworzącym pień, formami pośrednimi obrazowanymi poprzez gałęzie i współczesnymi gatunkami przedstawianymi jako zielone i pączkujące gałązki.

Darwinowskie drzewo życia

Jedyna ilustracja znajdująca się w pracy o powstaniu gatunków. Litery od A do L przedstawiają gatunki. Linie poziome oznaczają czas: najodleglejszy na dole, najnowszy na górze. Darwin napisał, że odstępy między nimi mogą przedstawiać tysiąc pokoleń albo więcej. Pierwsze linie genealogiczne, rozchodzące się ku górze od A, przedstawiają odmiany i pod koniec pierwszego zaznaczonego okresu dwie z tych odmian stały się odrębnymi gatunkami: a i m. Wiele pokoleń później z a i m wyodrębniły się dodatkowe gatunki, niemniej poza gatunkiem f wszystkie wyginęły. Poziome odstępy między a, f i m przedstawiają rosnące wraz z czasem różnice między nimi. Z pierwotnych 11 gatunków jedynie A oraz I dały początek nowym. Pozostałe nie zmieniły się i w większości wymarły. Linie przerywane znajdujące się na dole są odzwierciedleniem ambiwalencji Darwina wobec pytania, czy wszystkie gromady istot żywych miały wspólnego przodka, chociaż wnioskował, że zapewne tak było. Dla Darwina ewolucja była zjawiskiem całkowicie materialistycznym. Wszystkie istoty żywe, które nastąpiły po pierwszej istocie, były skutkiem dziedziczenia zmian w procesie doboru naturalnego i w historii życia nie mogły istnieć żadne przerwy. W 1859 roku napisał do geologa, Karola Layella: „nie dałbym za moją teorię doboru naturalnego złamanego grosza, gdyby wymagała ona wyłącznie cudownych zjawisk na jakimkolwiek poziomie pochodzenia” Tak to wyraził w „O powstaniu gatunków” dz. cyt., s. 264.

Zgodnie z teorią doboru naturalnego wszystkie żyjące gatunki łączyły się z gatunkami rodzicielskimi każdego rodzaju biologicznego za pośrednictwem form różniących się między sobą nie bardziej, niż dziś różnią siebie odmiany tego samego gatunku; wymarłe zaś gatunki rodzicielskie w podobny sposób łączyły się z jeszcze starszymi gatunkami i tak coraz dalej i dalej wstecz, aż wreszcie wszystkie schodziły się do wspólnego przodka każdej wielkiej grupy. Liczba ogniw pośrednich i przejściowych między żyjącymi a wymarłymi gatunkami musiała być zatem niewyobrażalnie wielka.
Wspaniały opis, niestety nie odpowiadający faktom.

Skamieniałości

„Nadzwyczajnie wielka” liczba pośrednich i przejściowych ogniw postulowanych przez Darwina nie została nigdy znaleziona. W istocie jedną z najbardziej wyrazistych cech zapisu kopalnego jest eksplozja kambryjska, kiedy to mniej więcej w tym samym czasie, w okresie geochronologicznym nazwanym kambrem, pojawiły się główne grupy zwierząt (nazwanych typami, phyla), nagle i bez skamieniałych dowodów pochodzenia od wspólnego przodka. Darwin wiedział o tym w 1859 i uznał to za poważny problem, który musi dzisiaj pozostać nierozwiązany i można go uznać za poważny zarzut przeciw jego teorii. Przypisał problem niedoskonałościom zapisu kopalnego i wyraził nadzieję, że przyszłe znaleziska pomogą uzupełnić wiele białych plam. Jednak ponad sto kolejnych lat odkrywania skamieniałości wszystko tylko pogorszyło. W 1991 roku zespół paleontologów doszedł do wniosku, że wybuch kambryjski „był jeszcze gwałtowniejszy niż początkowo zakładano” The biological explosion at the Precambrian boundary 1991, s. 279-356. Jeden z autorów artykułu z 1991 roku, James Valentine, w roku 2004 opublikował w wydawnictwie University of Chicago Press książkę pod tytułem On the Origin of Phyla (o pochodzeniu typów). Valentine wierzy w ewolucję i w przedmowie swojej pracy pisze, że „Darwin miał rację twierdząc, jakoby wszelkie istoty żywe pochodziły od wspólnego przodka i mogły zostać umiejscowione na drzewie życia” s. 23. Niemniej na dalszych stronach książki przyznaje że „organizmy” z charakterystycznymi planami budowy ciała, które określamy jako istniejące typy. Pojawiają się w zapisie kopalnym nagle, a wiele z nich w bardzo wąskim oknie czasu geologicznego. Jest to spójne z zapisem kopalnym, z którego wynika, że wszystkie charakterystyczne plany budowy ciała zwierząt wyewoluowały do końca tego okresu, ale żadnego z nich nie da się prześledzić poprzez skamieniałości form pośrednich od grupy przodków. W 2013 roku Valentine i Douglas Erwin opublikowali kolejną książkę o eksplozji kambryjskiej. Tak jak Valentine, Erwin również wierzy w ewolucję i ich publikacja w przeważającej części składa się z hipotez ewolucyjnych splecionych w historię o tym, co ich zdaniem wydarzyło się przed wybuchem i w jego trakcie. Wprowadzają oni „widmowe linie rodowe” – hipotetyczne ogniwa, po których nie zachowały się skamieliny, ale których istnienie jest konieczne w świetle założenia o wspólnym przodku. Erwin i Valentine żartują nawet, że ich hipotezy to „ćwiczenia w ewolucyjnym wywołaniu duchów” A co by się stało, gdyby eksplozji kambryjskiej nie dało się wyjaśnić ewolucją? Co by było, gdyby typy zwierząt nie wyłoniły się od wspólnego przodka na drodze procesów naturalistycznych? Co by się stało, gdyby gwałtownie pojawienie się głównych grup zwierząt wymagało nowych informacji, które są nie materialne? W swojej książce z 2013 roku, zatytułowanej Darwin’s Doubt (Wątpliwość Darwina) Filozof nauki Stephen Meyer twierdzi, że skoro różne plany budowy ciała wymagają odmiennych informacji, eksplozja kambryjska była wybuchem informacji. Jego zdaniem jedynym znanym źródłem takich informacji jest inteligencja, a więc eksplozja kambryjska dowodzi inteligentnego projektu. A zatem dowody mogą mówić: tak. Ale nauka mówi: nie.

Przerywana równowaga

Gwałtowność eksplozji kambryjskiej widać w zapisie kopalnym także w mniejszej skali. Zdecydowana większość gatunków pojawia się w skamieniałościach nagle i trwa niezmieniona przez jakiś czas (zjawisko to określamy jako „zastój” [stasis]), po czym znika. W 1972 roku paleontolodzy Niles Eldredge i Stephen Jay Gould nazwali ten wzorzec „przerwaną równowagą” Jak twierdzi Gould, „każdy paleontolog zawsze wiedział”, że jest to dominujący wzorzec w zapisie kopalnym. The Structure of Evolutionary Theory, Cambridge 2002, s. 759. Eldredge i Gould przypisują zastój stałości środowiska lub wewnętrznym ograniczeniom rozwoju zarodka, nagłe pojawiania są zaś ich zdaniem rezultatem „specjacji allopatrycznej” („specjacja” odnosi się do źródeł nowego gatunku). Hipoteza specjacji allopatrycznej zakłada, że niewielka cześć istniejącej populacji zostaje oddzielona barierą geograficzną (słowo „allopatryczna” pochodzi od słów oznaczających „inny” i „ojczyzna”) i w związku z tym zostaje genetycznie odizolowana od populacji głównej. Hipotetycznie zmiany genetyczne (mutacje) mogą przekształcić wyizolowaną część w nowy gatunek, jednak ze względu na niewielką liczebność tej populacji i szybkość ewolucji, po nowym gatunku nie pozostaną skamieliny. Po pewnym czasie, gdy nowy gatunek zacznie już pozostawiać po sobie zapis kopalny, powstanie wrażenie nagłego pojawienia się. Niektórzy krytycy zarzucali, że jest to wyłącznie próba odbicia argumentu o braku dowodów na istnienie form przejściowych. Co więcej, część krytyki wskazywała, że wzorzec przerywanej równowagi jest bardziej spójny z koncepcją kreacjonizmu niż ewolucji. Jednak Darwin uznał przecież ideę kreacjonizmu za nienaukową. Inne głosy krytyczne pod adresem wzorca przerwanej równowagi dotyczyły tego, że ewolucja nowych cech morfologicznych za pośrednictwem genetycznych mutacji i doboru naturalnego wymaga dużych populacji i dłuższego czasu. Pojawienia się takich cech nie można oczekiwać w małych populacjach w krótkim czasie, jak zakłada to hipoteza Eldredge’a i Goulda. I tak biolodzy ewolucyjni Brian Charlesworth, Russel Lande i Montgomery Slatkin napisali w 1982 roku, że „niektóre mechanizmy genetyczne, które miały wyjaśniać nagłe pojawienie się i wydłużony zastój wielu gatunków kopalnych mają wyjątkowo nikłe potwierdzenie empiryczne”. Zatem wzorzec przerywanej równowagi nie jest wyjaśnieniem potwierdzonym empirycznie. Tak naprawdę niewiele wykracza on poza przeformułowanie obserwacji, że nowe gatunki mają skłonność do pojawiania się w zapisie kopalnym w sposób nagły, do trwania w niezmienionej formie i znikania. Przodków i form przejściowych brak. Od czasu do czasu udaje się odnaleźć skamieniałość o charakterystykach zdających się łączyć starsze i młodsze gatunki, a niektórzy twierdzą, że potwierdzają one prawdziwość teorii ewolucji. Te „formy przejściowe” czy „brakujące ogniwa” często trafiają na nagłówki, niemniej z czasem okazuje się, że żadne z nich nie są rzeczywistymi przodkami.

Dlaczego skamieniałości nie mogą służyć do określania zależności między przodkiem a potomkiem

Według brytyjskiego biologa Ronalda Jennera bez dobrego zapisu kopalnego „możemy właściwie uciec się do naszych mniej lub bardziej uzasadnionych wyobrażeń, by stworzyć historyczne narracje, będące ostatecznym celem naszych badań nad ewolucją zwierząt”. Rzeczywiście, „nasza wyobraźnia jest jedynym narzędziem powiązania fragmentarycznych dowodów w gładką historyczną narrację, odnoszącą się do co, jak i dlaczego” Ewolucji. Sytuacja ewolucjonistów jest w rzeczywistości jeszcze gorsza. Nawet gdybyśmy mieli dobry zapis kopalny, wciąż musielibyśmy sięgać po wyobraźnię, by stworzyć narrację o relacjach przodkowie-potomkowie.
Oto powód. Jeżeli znajdziesz dwa ludzkie szkielety zakopane na polu, to skąd będziesz wiedział, kto był czyim przodkiem? Bez znaków identyfikujących i zapisów, a być może w niektórych przypadkach bez DNA, tej wiedzy nie uda się zdobyć. A miałbyś tu do czynienia z dwoma szkieletami tego samego, żyjącego gatunku. W odniesieniu do dwóch różnych, starożytnych wymarłych gatunków często mocno oddalonym od siebie w czasie i przestrzeni nie istnieje sposób wykazania zależności przodek-potomek. Dziesięciolecia temu paleontolog z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej Gareth Nelson napisał: „Pomysł, że można sięgnąć i oczekiwać empirycznego odtworzenia sekwencji przodek-potomek, czy to w obrębie gatunku, rodzaju, rodziny czy jakiegokolwiek innego taksonu, był i nadal pozostaje zgubnym złudzeniem”. W 1999 roku redaktor naczelny „Nature” Henry Gee napisał, że „połączenie skamieniałości w łańcuchy przyczynowo skutkowe w jakikolwiek uzasadniony sposób jest praktycznie niemożliwe”. Dodał: „Sięgnięcie po linę skamielin i twierdzenie, że przedstawiają linie rodową, nie jest naukową hipotezą, którą można przetestować, ale twierdzeniem, którego moc naukową można przyrównać do opowieści na dobranoc – zabawna, może nawet pouczająca, ale z pewnością nie naukowa”. Gee (podobnie jak Valentine i Erwin) wierzy w ewolucję, ale jego wiara (jak i pozostałych wymienionych naukowców) zdecydowanie nie opiera się na dowodach kopalnych.

Drzewa filogenetyczne

Mimo faktu, że zależności przodek-potomek nie mogą zostać odtworzone empirycznie na podstawie skamielin, współczesne piśmiennictwo biologiczne pełne jest drzew ewolucyjnych nazywanych drzewami „filogenetycznymi” które mają takie relacje obrazować. Drzewom tym przeważnie towarzyszą historię na temat tego, jak starsze organizmy ewoluowały w te nowsze. Ale drzewa filogenetyczne nie wymagają wskazania przodków. Tak naprawdę nie potrzebują nawet organizmów. W 2013 roku grupa popularyzatorów nauki opracowała plan nauczania uczniów szkól średnich i studentów college’ów, jak konstruować drzewo filogenetyczne z różnych metalowych mocowań, makaronu czy ciastek. Mimo że przedmioty są sztuczne „problemy, które się pojawiały i pytania, na które należało znaleźć odpowiedzi, były podobne do tych, którymi zajmują się paleontolodzy, wykorzystujący okazy skamielin”. Pierwsza wskazówka brzmi: „Organizmy, które są do siebie podobne pod wieloma względami, są prawdopodobnie bliżej ze sobą spokrewnione niż organizmy, które są do siebie podobne tylko trochę. Zatem im większe jest podobieństwo struktury (im więcej wspólnych cech), tym bliższe możliwe pokrewieństwo obu form”. Uczniowie i studenci są instruowani, by „wybierać najmniejszą, najprostszą formę jako prawdopodobnego wspólnego przodka dla grupy i potem starać się ułożyć pozostałe jako gałęzie drzewa wychodzące od tegoż przodka” Oczywiście nic w tych formach nie wymaga czy też nie implikuje wspólnego przodka. W rzeczywistości wszyscy wiemy, że metalowe mocowania, makarony i ciastka są produktem inteligentnego projektu. A więc tym, co mamy, jest po prostu ćwiczenie w wybieraniu, jakie charakterystyki porównywać i jak decydować o poziomie relacji. „Relacja” jest pojęciem wieloznacznym. W jednym sensie może odnosić się do genealogii, jak w twierdzeniu „Relacja Karola Darwina z Erazmem Darwinem (dziadkiem) jest bliższa niż relacja obu mężczyzn z indiańskim wodzem Geronimo”. W innym sensie może się odnosić do podobieństwa, jak w zdaniu: „Relacja żelaza z aluminium jest bliższa niż relacja każdego z nich z żonkilem”. W odniesieniu do gatunków ze skamieniałości relacje pozostają nieznane w znaczeniu pierwszym, więc drzewa filogenetyczne tworzone są na podstawie relacji w  drugim rozumieniu. Jednak wielu ewolucjonistów stawia tu znak równości, sugerując, że wykazali zależności w sensie genealogicznym.

Kladystyka

W 1950 roku niemiecki biolog Willi Hennig zapoczątkował prace nad systematyką filogenetyczną, później nazywaną kladystyką („Klad” pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „gałąź”, w biologii odnosi się do gałęzi drzewa życia). Hennig uważał, że ewolucja jest faktem, niemniej nie podobało mu się niczym niepohamowane opowiadanie historyjek o ewolucji i poszukiwał bardziej rygorystycznego empirycznie sposobu na określenie relacji między istotami żywymi. W kladystyce schemat powstający dzięki porównywaniu cech wspólnych pewnym określonym taksonom (grupom organizmów, takich jak gatunki, rodzaje, rodziny i tak dalej), ale nie innym, nazywamy kladogramem. Ta pierwsza grupa określana jest jako „grupa wewnętrzna”, ta druga jest „grupą zewnętrzną”. Charakterystyki, które znajdujemy u grupy wewnętrznej, ale nie u zewnętrznej, są cechami „pochodnymi”, a kladogram opiera się na „wspólnych cechach pochodnych”. Rezultatem jest hierarchia zahnieżdżona (zob. rys 2.3.). Kladystycy uznają takie podejście za precyzyjniejsze i bardziej dające się przetestować aniżeli zwykłe zliczanie podobieństw. Kladogram nie zawiera elementu czasu ani zależności rodowych. Biolog ewolucyjny może stwierdzić, że grupy zewnętrzna i wewnętrzna są spokrewnione i mają wspólnego przodka, ale w samym kladogramie nie ma niczego, co by takiej zależności wymagało. Przodkowie i formy przejściowe pozostawiane są sferze wyobraźni. Paleontolog Kevin Padian z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley uznaje to, chociaż wierzy w ewolucję (tak naprawdę zaciekle jej broni). Jak wyjaśnia, we właściwie narysowanej filogenezie „wymarłe zwierzęta nie są postrzegane jako wzajemni bezpośredni przodkowie (brakujące ogniwa), ale raczej jako przedstawiciele drzewa życia, pomagający nam odczytać sekwencję ewolucji głównych cech (nie form przejściowych)”. Padian przywiązuję wagę do przekonywania studentów do ewolucji, niemniej zaleca uzupełnienie kladogramów i tworzenie „ewogramów”. Innymi słowy, mimo braku dowodów zakłada się istnienie zależności rodowych.  

Drzewo, kladogramy i zagnieżdżona hierarchia

Na górze: Diagram przedstawiający gatunek A ewoluujący w gatunek B oraz gatunek B dzielący się na C i D. W środku: Dwa sposoby przedstawienia zależności między tymi czterema gatunkami za pomocą kladogramów: zauważ, że wszystkie cztery gatunki są teraz na tej samej linii i żaden nie jest przedstawiany jako przodek innego. Na dole: Zagnieżdżona hierarchia zawierające te same informację co zamieszczone wyżej kladogramy, czyli że A i B mają pewne wspólne charakterystyki, ale B ma przynajmniej jedną cechę pochodną, która nie występuje u A, natomiast C i D mają cechy wspólne z B, ale też przynajmniej jedną , której się u B nie stwierdza. Warto zwrócić uwagę, że rysunek na górze zawiera wymiar czasu (A pojawia się przed B, a B przed C i D), natomiast kladogramy i hierarchia zagnieżdżona takich odniesień do czasu nie mają. 

Staroświeckie drzewa ewolucyjne zdobiące dawniej podręczniki biologii są dziś w dużej mierze zastępowane kladogramami. Niemniej większość podręczników wciąż wprowadza czytelników w błąd, sugerując że kladogramy są diagramami przedstawiającymi przodków i potomków. Przykładowo, w bardzo popularnym w szkołach średnich podręczniku Biology Kennetha Millera i Josepha Levine’a z 2014 roku można przeczytać, że „kladogram łączy grupy organizmów, pokazując, jak linie rodowe rozgałęziają się, wychodząc od wspólnych przdoków”. A tych wspólnych przodków ani widu, ani słychu.

Filogeneza molekularna

Od kiedy w połowie XX wieku powstała biologia molekularna, biolodzy coraz częściej sięgali po porównania sekwencji DNA, RNA i białek do tworzenia drzew filogenetycznych. Na przykład dana sekwencja DNA może pojawiać się u różnych gatunków, choć z drobnymi wariacjami. Porównanie takich różnic w sekwencjach u gatunków A,B i C może prowadzić do wniosku, że A jest bliżej spokrewniony (czyli bardziej podobny) do gatunku B nić C.. Podobieństwa między dwiema sekwencjami (często określane jako homologia) można wyrazić procentowo, pokazując odsetek identycznych podjednostek w korespondujących lokalizacjach. Można zakładać, że podobieństwo implikuje genealogię, niemniej jest to tylko założenie. Wszelkie wnioskowanie o genealogii na podstawie podobieństwa sekwencji ma charakter hipotetyczny. A skoro sekwencje molekularne (z rzadkimi wyjątkami) można pozyskać jedynie od organizmów żywych, wszelkie wnioski dotyczące ewolucyjnej przeszłości tych organizmów w tym ich przodków są jeszcze bardziej hipotetyczne.

Problem przyrównania sekwencji

Przed porównaniem sekwencji DNA należy je przyrównać. W sekwencjach molekularnych organizmów żywych często dochodzi do powtórzeń lub usunięcia fragmentów tych sekwencji. A to znaczy, że nie zawsze wiadomo, od którego miejsca rozpocząć przyrównywanie. Sekwencje mogą być całkiem długie, a skoro można je przyrównać na więcej niż jeden sposób, wyniki będą w dużej mierze zależały od wybranego sposobu przyrównywania. Kiedy zaś porównuje się wiele sekwencji, tak jak w filogenezie molekularnej, problem robi się znacznie poważniejszy. Istnieją programy komputerowe do przyrównywania sekwencji, ale są one uzależnione od parametrów wbudowanych w nie przez programistów i czasem wyniki są biologicznie nie przekonywujące. W 2009 roku biolog David Morrison analizował naukowe piśmiennictwo i odkrył, że „ponad połowa biologów ewolucyjnych i ponad trzy czwarte filogenetyków ręcznie ingeruje w przyrównywanie sekwencji”. W 2015 roku Morrison zwrócił uwagę na „proliferację metod przyrównywania prowadzących do wykrywalnie różnych wielokrotnych przyrównywań sekwencji w niemal wszystkich realnych przypadkach” A zatem zanim proces porównywania sekwencji w ogóle się rozpocznie, subiektywne wybory wpływają już na końcowe rezultaty. Podobieństwa mają informować badaczy o możliwym pokrewieństwie i o stopniu jego bliskości. Jak się jednak okazuje, badacze uzyskują te informację, dobierając sobie preferowane przyrównania.

Niekompatybilne Drzewa

Nie powinno zatem nikogo dziwić, że porównania sekwencji często prowadzą do powstania zaprzeczających sobie drzew filogenetycznych. Dziesięciolecia temu zakładano, że włącznie większej liczby cząsteczek do analiz pozwoli wyeliminować te różnice. Tak się jednak nie stało. W 2005 roku biolodzy ewolucyjni Antonis Rokas, Dirk Kruger i Sean B. Carroll analizowali pięćdziesiąt genów w siedemnastu grupach zwierząt i doszli do wniosku, że „różne analizy filogenetyczne mogą doprowadzić do sprzecznych wniosków, [pozornie] niepodważalnie słusznych”. W 2008 roku międzynarodowy zespół złożony z osiemnastu biologów wykorzystał 150 genów do skonstruowania filogenezy grup zwierząt. Drzewo to zostało zanegowane rok później przez inny międzynarodowy zespół liczący dwudziestu biologów, który wykorzystali 128 genów. W 2012 roku biolodzy Liliana Davalos, Andrea Cirranello, Jonathan Geisler i Nancy Simmons ogłosili, że „brak zgodności między filogenezami wywiedzionymi z analiz morfologicznych versus molekularnych oraz między drzewami powstałymi na podstawie różnych zbiorów sekwencji molekularnych jest wszechobecny”. W celu wyeliminowania sprzeczności między filogenezami molekularnymi biolodzy często wyłączają ze swoich analiz dane, usprawiedliwiając tę praktykę twierdzeniem, że nie wszystkie sekwencje niosą „silne filogenetyczne sygnały”. Na przykład zazwyczaj uznaje się, że jednostki taksonomiczne są blisko spokrewnione, jeśli odpowiadające sobie sekwencje są podobne. A przecież sekwencje mogą być bardzo odmienne nawet w jednostkach taksonomicznych, które na podstawie innych wskazówek uważane są za powstałe niedawno ze wspólnego przodka. Te niepasujące sekwencje uznawane są wtedy za „szybko ewoluujące” i wyłączone z drzewa filogenetycznego, Sekwencje mogą też być bardzo podobne w jednostkach taksonomicznych, o których sądzi się, że wyodrębniły się od siebie dawno temu, i wtedy ich podobieństwo przypisywane jest akumulacji wystarczającej liczby mutacji, dzięki którym się do siebie zbliżyły (zjawisko określane jako „efekt przyciągania długich gałęzi” ang. long branch attraction). Zauważamy, jak znacząca rola w tej dyskusji przypada założeniom. Wszystkie sekwencje molekularne (z rzadkimi wyjątkami) pochodzą od istot żywych. Nie ma sposobu na wejrzenie w odległą przeszłość w celu ustalenia, czy mieliśmy do czynienia z szybką dywergencją, czy powolną konwergencją. A więc filogenetyk zakłada istnienie ewolucji oraz to, że historia życia przypomina drzewo, potem wybiera określone drzewo filogenetyczne i pozbywa się każdej sekwencji, która mu nie pasuje.

Rysowanie drzewa filogenetycznego