Drzewo życia (biologia)

Prekursorzy

Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) w swojej Philosophie Zoologique (1809) stworzył pierwsze rozgałęzione drzewo zwierząt. Było to drzewo odwrócone do góry nogami, zaczynające się od robaków, a kończące na ssakach. Lamarck nie wierzył jednak we wspólne pochodzenie wszystkich form życia. Zamiast tego uważał, że życie składa się z oddzielnych, równoległych linii postępujących od prostego do złożonego.

Hitchcock

Amerykański geolog Edward Hitchcock (1763-1864) opublikował w 1840 roku w swojej Elementary Geology pierwsze drzewo życia oparte na paleontologii. Na osi pionowej znajdują się okresy paleontologiczne. Hitchcock stworzył osobne drzewo dla roślin (po lewej) i zwierząt (po prawej). Drzewa roślin i zwierząt nie są połączone w dolnej części wykresu. Co więcej, każde drzewo zaczyna się od wielu początków. Nie były to jednak drzewa ewolucyjne, ponieważ Hitchcock wierzył, że bóstwo było sprawcą zmian.

Vestiges

Pierwsze wydanie "Vestiges of the Natural History of Creation" Roberta Chambersa ukazało się anonimowo w 1844 roku. W rozdziale "Hipoteza rozwoju królestwa roślin i zwierząt" zawierał on diagram przypominający drzewo. Przedstawia on model rozwoju embriologicznego, w którym ryby (F), gady (R) i ptaki (B) stanowią odgałęzienia ścieżki prowadzącej do ssaków (M).

W tekście ta idea rozgałęzionego drzewa jest wstępnie zastosowana do historii życia na ziemi: "może być rozgałęzienie". ^{str. 191}

Rozkładana karta paleontologiczna Edwarda Hitchcocka w "Elementary Geology" (1840)


Diagram z Vestiges of the Natural History of Creation, 1844. p212

Darwinowskie drzewo życia

Karol Darwin (1809-1882) był pierwszym, który stworzył ewolucyjne drzewo życia. Był bardzo ostrożny co do możliwości rekonstrukcji historii życia. W O pochodzeniu gatunków (1859) w rozdziale IV przedstawił abstrakcyjny diagram teoretycznego drzewa życia dla gatunków nienazwanego dużego rodzaju (patrz rysunek).

Według słów Darwina: "W ten sposób małe różnice, odróżniające odmiany tego samego gatunku, będą stale miały tendencję do zwiększania się, aż dojdą do zrównania się z większymi różnicami między gatunkami tego samego rodzaju, a nawet odrębnych rodzajów".

Jest to wzór rozgałęzienia bez nazw nadanych gatunkom, w przeciwieństwie do bardziej liniowego drzewa Ernsta Haeckela, które powstało wiele lat później.

W swoim podsumowaniu do sekcji zmienionej w 6. wydaniu z 1872 roku Darwin wyjaśnia swoje poglądy na temat drzewa życia:

Pokrewieństwo wszystkich istot z tej samej klasy było czasami przedstawiane jako wielkie drzewo. Wierzę, że to porównanie w dużej mierze mówi prawdę. Zielone i pączkujące gałązki mogą reprezentować istniejące gatunki, a te, które powstały w poprzednich latach, mogą reprezentować długą sukcesję wymarłych gatunków...
Kończyny podzielone na wielkie gałęzie, a te na mniejsze i mniejsze gałęzie, same były kiedyś, gdy drzewo było młode, pączkującymi gałązkami; a to połączenie dawnych i obecnych pąków przez rozgałęziające się gałęzie może dobrze przedstawiać klasyfikację wszystkich wymarłych i żyjących gatunków w grupach podrzędnych do grup.
Z wielu gałązek, które kwitły, gdy drzewo było zwykłym krzewem, tylko dwie lub trzy, teraz urosłe w wielkie gałęzie, jeszcze przetrwały i rodzą inne gałęzie; tak samo z gatunkami, które żyły podczas dawno minionych okresów geologicznych, bardzo niewiele pozostawiło żywych i zmodyfikowanych potomków. Od pierwszego wzrostu drzewa, wiele kończyn i gałęzi zbutwiało i odpadło; a te opadłe gałęzie różnej wielkości mogą reprezentować całe rzędy, rodziny i rodzaje, które nie mają obecnie żyjących przedstawicieli i które są nam znane tylko w stanie kopalnym.
Tak jak tu i ówdzie widzimy cienką, zwłóczoną gałązkę wyrastającą z rozwidlenia nisko w drzewie, a która przez jakiś przypadek była uprzywilejowana i jest wciąż żywa na swoim szczycie, tak od czasu do czasu widzimy zwierzę takie jak Ornithorhynchus (Platypus) lub Lepidosiren (południowoamerykańska płucnica), które w jakimś małym stopniu łączy przez swoje pokrewieństwo dwie duże gałęzie życia, i które najwyraźniej zostało ocalone od śmiertelnej konkurencji przez zamieszkanie w chronionej stacji.
Tak jak p±czki rodz± przez wzrost ¶wieże p±czki, a te, je¶li s± energiczne, rozgałęziaj± się i przewyższaj± na wszystkie strony wiele słabszych gałęzi, tak też, jak s±dzę, z pokolenia na pokolenie było z wielkim Drzewem Życia, które wypełnia swymi martwymi i połamanymi gałęziami skorupę ziemi i pokrywa powierzchnię swymi wiecznie rozgałęzionymi i pięknymi rozgałęzieniami.

- Darwin, 1872.

Obraz drzewa życia, który pojawił się w książce Darwina O powstawaniu gatunków drogą naturalnej selekcji, 1859. Była to jedyna ilustracja książki.

Drzewo życia dzisiaj

Model drzewa jest nadal uważany za ważny dla eukariotycznych form życia. Badania nad najwcześniejszymi gałęziami drzewa eukariotów sugerują drzewo z czterema supergrupami lub dwiema supergrupami. Wydaje się, że nie ma jeszcze konsensusu; w artykule przeglądowym Roger i Simpson stwierdzają, że "przy obecnym tempie zmian w naszym rozumieniu drzewa życia eukariotów powinniśmy postępować ostrożnie".

Biolodzy uznają obecnie, że prokariota, bakterie i archeony mają zdolność do przekazywania informacji genetycznej pomiędzy niespokrewnionymi organizmami poprzez horyzontalny transfer genów (HGT). Rekombinacja, utrata genów, duplikacja i tworzenie genów to tylko niektóre z procesów, dzięki którym geny mogą być przenoszone w obrębie i pomiędzy gatunkami bakterii i archeonów, powodując zróżnicowanie, które nie wynika z transferu pionowego. Pojawiają się dowody na HGT zachodzące w obrębie prokariotów na poziomie pojedynczych i wielokomórkowym, a obecnie pojawia się pogląd, że drzewo życia daje niepełny obraz ewolucji życia. Było ono użytecznym narzędziem w zrozumieniu podstawowych procesów ewolucji, ale nie może wyjaśnić pełnej złożoności sytuacji.

Obecne drzewo życia pokazujące horyzontalny transfer genów.

Galeria

Powiązane strony

• Strona dezambiguacji Drzewa Życia