Geneettinen polveutumistutkimus

Nykyiset eläinten ja kasvien luokittelut ovat suuresti riippuvaisia siitä, miten ne tehdään ja mitä ominaisuuksia niissä tarkastellaan. Tutkijat toivoivat uudemman molekyylibiologian tarjoavan objektiivisempia luokittelukeinoja. DNA- ja RNA- jaksojen tai proteiinien aminohapposekvenssien (-järjestyksen) vertailulla toivottiin voitavan tuottaa riittävän yhdenmukaisia tuloksia entistä tarkemman luokittelun perustaksi. Näin ei kuitenkaan näytä käyneen.

 

Lähde: www.detectingdesign.com
 

Oletetulla evolutiivisella elämänpuulla pitäisi teorian mukaan olla vain yksi runko ja juuri, ensimmäinen alkueliö, josta kaikki muu on kehittynyt. Kuten kuvasta näkyy, juuria näyttääkin nyt olevan useita sen mukaan kuka tutkii ja miten tutkitaan. Samoin puun haarat ja oksat, joiden pitäisi selkeästi erottua toisistaan, muodostavat sotkuisen risukon, josta on vaikea päätellä mitään. Tiedelehti Science kirjoitti tammik. 1998:

"Uuden molekyylitietämyksen perusteella eläinten sukulaisuussuhteet näyttävät toisinaan hyvin erilaisilta kuin aiemman klassisen morfologian pohjalta. Näiden eroavuuksien yhteensovittaminen on keskeinen haaste nykyisille evoluutiobiologeille. Kasvavat todisteet viittaavat siihen, että sukupuiden rakentaminen .. rRNA- sekvenssejä analysoimalla ei olekaan niin luotettavaa kuin alunperin ajateltiin. Molekyylifylogeniassa on koko joukko epätarkkuuksiin johtavia syitä.

Analyysissä geenisekvenssit on ensin sijoitettava rekisteriin (keskitettävä) toistensa kanssa niin, että vertailun kohteiksi tulevat vain todella vastaavat geenikohdat. Sekvenssien laajuus, monimuotoisuus ja epämääräisyys tekee tästä kuitenkin usein hyvin tulkinnavaraista ja saatetaan vertailla keskenään vääriä kohtia. Lisäksi vertailtava aineisto on usein täynnä häiritsevää 'kohinaa', minkä johdosta merkittäviä ryhmiä saattaa jäädä puuttumaan tilastoista."

Samoja ongelmia pohditaan Helsingin luonnontieteellisen museon verkkosivulla:

" Fylogeneettisen systematiikan kannalta DNA:n emäsjärjestys tarjoaa valtavasti uutta tietoa. Sekvenssiaineistoihin liittyy kuitenkin aivan omia ongelmia, joista osa on edelleen ratkaisematta. Optimaalisessa tilanteessa tutkijalla on täsmälleen samanpituinen sekvenssinpätkä kaikista tutkittavista eliöistä. Tällöin ainoa ongelma fylogenian selvittämisessä on käytettävissä oleva laskentateho. Tämäkin ongelma voi olla ylitsepääsemätön, ja tutkijan täytyy tyytyä saamiinsa tuloksiin tietoisena siitä, että paras, optimaalisin ratkaisu saattoi jäädä löytymättä. Tilanne on aivan sama kuin muidenkin tuntomerkkiaineistojen kohdalla.

Todellisuudessa ei näin yleensä ole. Eri lajeista saadaan erimittaisia sekvenssejä samasta tutkittavasta alueesta. Mikäli kyse ei ole teknisesti huonosta tuloksesta, tutkittavalla alueella on tapahtunut joko uuden emäksen tulo väliin (insertio) tai emäs on hävinnyt välistä (deleetio) (ns. "indel-tapahtuma") tai useampi tällainen tapahtuma. Pienikin määrä näitä indelejä saa aikaan ison ongelman. Miten tulkita sekvenssiä, kun deleetioita ei kuitenkaan voi havaita - sekvenssihän on jatkuva? Tutkijan on kyettävä kohdentamaan eli linjaamaan (align) erimittaiset sekvenssit etsiessään yksittäisille emäksille homologiset vastineet eri eliöillä. Vaihtoehtoja on hyvin vähäisellä pituusvaihtelulla valtavia määriä, ja periaatteiden valitseminen on subjektiivinen asia. Esimerkki yksinkertaisesta päästä: kuinka paljon pitää deleetiota kuvaava aukkoa eli "paikanpitäjää" ("gap") painottaa suhteessa emäksen muutokseen?" (Jyrki Muona, Systematiikka, taksonomia, fylogenia ja luokittelu)

Sukulaisuutta väärien lajien välillä

Sciencen artikkelissa vertailtiin eri eliöiden rRNA- sekvenssejä ja havaittiin niiden useissa tapauksissa osoittavan läheistä geneettistä sukulaisuutta sellaisten lajien välillä, joiden teorian mukaan pitäisi olla hyvin kaukana toisistaan. Esim. tarantula-hämähäkin ja kampasimpukan geenit vastasivat toisiaan 92 - prosenttisesti. Onko tarantula siis läheisempää sukua kampasimpukalle kuin merisiilille ja pesusienelle, joiden geenit osoittivat huomattavan suurta etäisyyttä kampasimpukkaan.

Myös proteiineja vertailtaessa on havaittu mielenkiintoisia seikkoja. Esim. ns. vapauttajahormoni (LHRH) on täysin identtinen sammakkoeläimillä ja imettäväisillä. Kuitenkin linnuilla, matelijoilla ja eräillä kaloilla se on erilainen. Onko ihminen siis läheisempää sukua sammakolle kuin linnuille? Veren kalsitonin suhteen ihmisellä ja sialla on eroa 18:ssa aminohapossa 32:sta, mutta loheen verrattuna vain 15:ssä. Olemmeko siis läheisempää sukua kaloille kuin sioille, jotka sentään ovat imettäväisiä?

Sytokromi c -tutkimukset

Sytokromi c on suosittu merkkiproteiini määritettäessä evolutiivisia sukulaisuussuhteita. Sen suhteen ihminen ja simpanssi eroavat toisistaan vain yhden aminohapon verran. Niinpä uskotaan että kyseessä on selvä evolutiivinen yhteys. Monen muun eläimen kohdalla yhteys ei kuitenkaan ole niin ilmeinen. Esim. kilpikonnan sytokromi c on lähempänä lintuja kuin käärmeitä ja käärmeen lähempänä ihmistä kuin kilpikonnaa.

Koska evoluutioteorian mukaan ihmisillä ja hevosilla on läheisempi yhteinen esi-isä kuin kuin ihmisillä ja kenguruilla, tutkijat odottivat ihmisen ja hevosen sytokromi c:n olevan lähempänä toisiaan. Eroa oli kuitenkin hevosiin 12:ssa kohdassa ja kenguruihin 10:ssä kohdassa. Tällaiset ristiriidat perinteisen fylogenian ja sytokromi c:hen perustuvien määritysten välillä ovat hyvin tunnettuja. Francisco Ayala toteaakin:

"Sytokromi c tyrmää perinteiset näkemykset monissa tapauksissa. Esim. kana näyttäisi olevan läheisempää sukua pingviineille kuin hanhille ja kyyhkyille; kilpikonna, joka luetaan matelijoihin, näyttäisi olevan lähempänä lintuja kuin kalkkarokäärmettä ja ihminen ja apinat olisivat eronneet imettäväisistä ennen kuin pussieläin kenguru erosi istukallisista imettäväisistä."

Sytokromi c näyttää siis paljolti toimivan yleisiä polveutumiskäsityksiä vastaan. Monet silti uskovat, että se näyttelee jonkinlaista osaa uusdarvinistisen näkemyksen mukaisessa palapelissä. Ensiksikin kaikkien korkeampien organismien (hiivat, kasvit, hyönteiset, kalat, sammakkoeläimet, matelijat, linnut ja imettäväiset) sytokromit eroavat Rhodospirillum-bakteerista lähes yhtä paljon. Toisin sanoen sen monimuotoisuus ei lisäänny kun noustaan ylöspäin kehityksen ketjussa vaan pysyy tasaisena. Esim. hiivan ja silkkiperhosen sytokromi c eroaa jokseenkin yhtä paljon vehnän, merinahkiaisen, tonnikalan, härkäsammakon, näykkijäkilpikonnan, pingviinin, kengurun, hevosen ja ihmisen sytokromi c:stä. Michael Dentonin mukaan tutkijat eivät ole yksimielisiä siitä, miten tämä ilmiö pitäisi selittää. Itse asiassa sille on kuitenkin olemassä hyviä selityksiä. Seuraava taulukko valaisee asiaa:

Lähde: www.detectingdesign.com/
  Ihminen Sim
Hevo
nen
Aasi Hiiri Karppi Nahki
ainen
Maissi Neuro
spora
S.
pombe
Euglena Tetra
hymena
Ihminen --  100 88.5 89.4 91.3 78.6 80.8 66.7 63.7 67.3 56.6 47.5
Simpanssi  100 -- 88.5 89.4 91.3 78.6 80.8 66.7 63.7 67.3 56.6 47.5
Hevonen 88.5 88.5 -- 99.0 94.2 81.6 84.6 63.7 65.7 71.2 58.6 46.5
Aasi 89.4 89.4 99.0 -- 95.2 82.5 85.6 64.7 65.7 72.1 58.6 46.5
Hiiri 91.3 91.3 94.2 95.2 -- 83.5 84.6 66.7 65.7 71.2 56.6 48.5
Karppi 78.6 78.6 81.6 82.5 83.5 -- 81.6 59.2 57.3 64.1 52.0 44.0
Nahkiainen 80.8 80.8 84.6 85.6 84.6 81.6 -- 59.2 59.2 68.3 55.6 48.5
Maissi 66.7 66.7 63.7 64.7 66.7 59.2 59.2 -- 58.1 57.1 51.5 42.6
Neurospora 63.7 63.7 65.7 65.7 65.7 57.3 59.2 58.1 -- 70.8 57.6 45.5
S. pombe 67.3 67.3 71.2 72.1 71.2 64.1 68.3 57.1 70.8 -- 54.5 48.5
Euglena 56.6 56.6 58.6 58.6 56.6 52.0 55.6 51.5 57.6 54.5 -- 48.0
Tetrahymena 47.5 47.5 46.5 46.5 48.5 44.0 48.5 42.6 45.5 48.5 48.0 --

Kannattaa huomioida ennen kaikkea eliöryhmä tetrahymena. Ne ovat yksisoluisia, värekarvallisia alkueläimiä. Ilmeisesti ne siis - evoluutioteorian näkökulmasta - olisivat kehittyneet ennen muita taulukon lajeja. Voisi odottaa, kuten Denton huomauttaa, että näiden eliöiden etenevä kehitys saisi aikaan kasvavia eroja niiden sytokromi c:ssä siirryttäessä taulukossa ylöspäin. Näin ei kuitenkaan ole. Kaikki taulukon eliöt ovat jokseenkin yhtä kaukana tetrahymenasta. Sotiiko tämä yleistä polveutumiskäsitystä vastaan? Itse asiassa ei. Dentonkaan ei ajatellut niin.

Yleisen polveutumisopin mukaan kaikki nykyään elävät olennot ovat yhtäläisesti ajan myötä eriytyneet yhteisestä esimuodosta (esim. yksisoluisesta bakteerista). Nykyiset bakteerit ylläpitävät edelleen niiden varhaista, yhtäläistä morfologiaa. Niinpä ei olisi mikään yllätys, jos 'yksinkertaisten' ja 'monimutkaisten' rakenteiden väliset eroavuudet olisivat jokseenkin yhtäläisiä.

Tilannetta voisi verrata pyörään, jossa keskinapa edustaa yhteistä esi-isää, puolat sukulinjoissa kulunutta aikaa ja puolien päät (nippelit) erilaisia organismeja. Jokainen nippeli on yhtä etäällä pyörän navasta samoin kuin nippelit toisistaan. Jos jokainen eliö oli aluksi yksisoluinen tetrahymena, voisi odottaa niiden olevan nippelien tavoin lähes yhtä kaukana jokaisesta muusta eliöstä, niin yksisoluisista kuin monisoluisistakin. Toisaalta korkeampien eläinten väliset erot olisivat pienemmät johtuen niiden suhteellisen äskettäisestä ilmaantumisesta. Esim. ihminen ja simpanssi eroavat yhtä paljon bakteereista, mutta ovat keskenään identtisiä ja siten myös läheinen sukulaisuus näyttäisi johdonmukaiselta. Pyörävertauksessa ihminen ja simpanssi olisivat itse asiassa samassa puolassa ja eronneet toisistaan vasta ihan nippelin juuressa.

Ongelmia

Aineisto näyttäisi näin ollen yleisesti sopivan polveutumisteoriaan vaikkakin tiettyjä poikkeuksia voidaan havaita suhteellisen 'harvoissa' tapauksissa sytokromi c -fylogeniassa. Tämä 'skenario' ei kuitenkaan ole ongelmaton. Yksi niistä liittyy sukupolvien keskimääräisiin mutaatiotiheyksiin. Jos tietyn geenin mutaatiotiheys kaikilla lajeilla olisi esim. 1 x 10-6 mutaatiota sukupolvea kohti, siinä tapahtuisi mutaatio keskimäärin kerran miljoonassa sukupolvessa. Yksisoluisilla eliöillä mutaatiotiheys on kuitenkin suurempi. Esim. kolibakteerilla (E. coli) syntyy uusi sukupolvi joka 20. minuutti kun ihmisellä siihen menee noin 20 vuotta. Jokaisessa kolibakteerin geenissä tapahtuu yksi mutaatio 40-80 vuodessa, joten miljoonassa vuodessa niitä tapahtuisi noin 10 000.

Sytokromi c -luokituksessa vertaillaan pääasiassa tiettyjä sytokromi c:n alarakenteita, joiden koostumus vaihtelee muutamasta aminohaposta enimmillään n. 600. Kuten yllä olevasta taulukosta näkyy, tetrahymena-lajit ovat noin 50% etäisyydellä kaikista muista lajeista. Näyttäisi siltä, että jokainen eliö olisi kokenut vähintään 25% muutoksen geneettisessä koodissaan verrattuna yhteiseen alkumuotoon. Miten monta sukupolvea tällaiseen muutokseen tarvittaisiin?

Lähtien 1800:sta nukleiinihaposta saadaan tulokseksi 450 mutaatiota. Oletetaan keskimääräiseksi mutaatiotiheydeksi yksi muutos näitä 1800 nukleiinihappoa kohti miljoonan sukupolven aikana. Jos kiinteässä populaatiossa tapahtuisi joka sukupolvea kohti mutaatio yhdessä yksilössä, tarvittaisiin 450 miljoonaa sukupolvea. Kolibakteerin 20 minuutin sukupolvella mitattuna siihen menisi noin 342 000 vuotta, joten 25% eron syntyminen bakteerien sytokromi c:ssä tapahtuisi suhteellisen nopeasti verrattuna evolutiiviseen aikatauluun.

Herää kysymys: jos bakteereilla on kyky näin nopeaan geneettiseen muuntumiseen, miksi niiden sytokromi c -sekvensseissä ei ole suurempaa vaihtelua? Mutaatiot näyttävät olevan hyvin neutraaleja, ja erilaiset bakteeriryhmät, eliöyhteisöt ja lajit näyttävät yhdessä kattavan laajan kirjon kaikista mahdollisista sytokromi c -sekvensseistä. Miksi erot 'korkeampiin' lajeihin ovat niin tasaiset ja tilastolliset, jos - kuten on ajateltu - geneettisillä muutoksilla (niiden säilymisellä) täytyisi olla jokin toiminnallinen, elinympäristön asettamien vaatimusten mukainen perusta?

Bakteereja pidetään esim. etanoiden, pesusienten ja kalojen yhteisenä edeltäjänä. Eroamisen eri eliöiksi ajatelllaan tapahtuneen noin 3 miljardia vuotta sitten. Sen jälkeen, noin 600 miljoonaa vuotta sitten, olisi tapahtunut kambrikauden räjähdys, jolloin äkkiä ilmaantui pääosa nykyisestä eliöstöstä. Kaikki ne olisivat siis olleet olemassa riittävän kauan ja riittävän erilaisina tuottaakseen laajan kirjon erilaisia sytokromi c -muunnoksia. Miksi niiden sytokromi c on kuitenkin niin jaksottunut ja järjestyneen hierarkian tavoin jakautunut? Miksi bakteerien, etanoiden, pesusienten ja kalojen sytokromi c:t eivät vaihtele enemmän ja satunnaisesti? Olisivatko muutokset itse asiassa suvusta riippumattomia?

Näyttää siltä, että jaksottunut erilaisuus geeneissä ja sytokromi c:n tapaisissa proteiineissa on seurausta niistä erilaisista toiminnallisista tarpeista, mitä kultakin lajilta sen omassa elinympäristössä vaaditaan. Jos eroavuudet olisivat neutraaleja eivätkä siten liittyisi polveutumiseen, se mahdollistaisi nykyään melko suuren päällekkäisyyden, mistä taas seuraisi rajojen hämärtymistä sytokromi c -fylogeniassa. Erot eivät näin ollen johtuisi enimmäkseen satunnaisista mutaatioista vaan eliöiden erilaisista tarpeista. Tämän voi sanoa koskevan useita muitakin, ellei kaikkia polveutumistutkimukseen liittyviä menetelmiä.

Ajatellaanpa, että ihmiset tai bakteerit voivat selviytyä paremmin jonkin tietyn sekvenssin avulla. Tällöin tämä järjestys voisi olla nopeasti kehittynyt, varsinkin bakteereilla. Jos ihmisen sytokromi c -järjestys auttaisi kolibakteeria selviytymään paremmin kuin sen oma, miksi uskotaan, että bakteerin olisi hyvin vaikea kehittää ihmisen sekvenssiä? Se tosiasia, että sekvenssit pysyvät johdonmukaisesti erilaisina merkittäviä ajanjaksoja tosisasiallisten havaintojenkin mukaan (bakteereilla vähintään miljoona sukupolvea) on hyvä todiste siitä, että erot DNA:n merkkijärjestyksessä perustuvat toiminnallisiin tarpeisiin eikä evolutiiviseen polveutumisjärjestykseen.

Mitä tutkijat sanovat?

Elizabeth Pennisi kommentoi nykytilannetta Science -lehdessä vuonna 1999 julkaistussa artikkelissa, joka oli otsikoitu: "Is it Time to Uproot the Tree of Life?" (Onko aika juuria [pois] elämänpuu?)

"Vuosi sitten biologit tutkivat yli tusinan verran hiljattain sekvensoituja mikro-organismien genomeja ajatellen, että saatu aineisto tukisi elämän varhaishistorian hyväksyttyjä suuntaviivoja. Mutta havainnot saattoivatkin heidät ymmälle. Tutkittavien genomien vertailu ei suinkaan kirkastanut kuvaa siitä, miten elämän pääryhmät kehittyivät, vaan sekoitti sitä. Nyt käsissämme on kahdeksan uutta mikrobien sekvenssiä, ja tilanne on entistäkin sekavampi .. Monet evolutiiviset biologit olivat ajatelleet voivansa karkeasti nähdä, miten kolme elämän valtakuntaa sai alkunsa ... Kun täydet DNA-sekvenssit avasivat tien muiden geenityyppien vertailuun, tutkijat odottivat voivansa yksinkertaisesti vain lisätä yksityiskohtia tähän puuhun. Mutta 'mikään ei voisi olla kauempana totuudesta', sanoo The Institute for Genomic Research - laitoksen johtaja, Claire Fraser ... Sen sijaan vertailut ovat tuottaneet monia elämänpuu -versioita, jotka eroavat rRNA -puusta ja ovat ristiriidassa myös toistensa kanssa ..."

Tällaiset ongelmat eivät olleet täysin odottamattomia. Jo vuonna 1993 British Museumin tutkijat Patterson, Williams ja Humphries päätyivät saman suuntaiseen tulokseen:

"Morfologeina meillä oli korkeat toiveet molekylaarisen systematiikan suhteen, mutta lopussa toiveemme laimenivat. Yhtäpitävyys molekyylifylogenioitten kesken on yhtä vaikeasti saavutettavissa kuin morfologiassa tai molekyylien ja morfologian välillä ... Osaksi morfologian (muoto-opin) pitkästä historiasta johtuen yhtenevyydet morfologisten fylogenioitten välillä ovat pikemminkin poikkeus kuin sääntö. Molekyylifylogeniassa on viime vuosikymmeninä saavutettu hieman parempi tilanne. On [kuitenkin] dokumentoitu monia tapauksia yhteensopimattomuudesta, ja kun eri sukupuiden välinen konsensus [on] 1% ..ja sen suppea analyysi julkaistaan, koko rakenne ja ratkaisu uhkaa haihtua.."

Biologi Carl Woese, eräs varhaisista rRNA -rakenteisiin perustuvien sukupuiden laatijoista, valitteli ongelmaa vuonna 1988:

"Yhtään johdonmukaista eliösukupuuta ei ole syntynyt niistä monista proteiinifylogenioista koko aikana kun niitä on kehitelty. Fylogeneettistä epäyhtenäisyyttä on nähtävissä kaikkialla yleisessä sukupuussa juuresta päähaaroihin, erilaisina luokituksina ja itse pääryhmien erilaisina koostumuksina. Eliöiden pääosan fylogeneettisten suhteiden selvittämisestä on tullut vaikeasti selvitettävä ongelma erilaisiin geeneihin perustuvissa analyyseissa. Jopa samoihin geeneihin kohdistuvat erilaiset analyysit tuottavat kirjavuutta fylogeneettisiin puihin."

Vuonna 1999 H. Filippe ja P. Forterre kirjoittivat artikkelin otsikolla "The rooting of the universal tree of life is not reliable (Yleisen elämänpuun alkujuuren löytäminen epätodennäköistä). He kommentoivat asiaa mm.:

"Uusien sekvenssien lisääminen tietoaineistoon on muuttanut ilmeisen järkevät fylogeniat sekaviksi... Yleisesti kaksi prokaryoottista aluetta eivät olleet monofyleettisiä [vain kyseiseen populaatioon liittyviä] ... Lisäksi itsekukin fylogenia oli ristiriidassa muiden kanssa, joten täytyi olettaa erilaisia ad hoc [asiaan varsinaisesti kuulumattomia] -seikkoja päästäkseen perinteiseen arkkibakteeri - eukaryootti -sisaruuteen."

Toisessa Science -lehden artikkelissa vuodelta 1999 J.W. Stiller ja B.D. Hall kirjoittavat:

"Jyrkkä ja laajalle levinnyt hyväksyntä LGT:lle [ = lateral gene transformation] asettaa evolutionaariset biologit kestämättömään tilanteeseen heidän joutuessaan hyväksymään falsifioimattomia hypoteeseja, ainakin vertailussa käytettävien sekvenssianalyysi -tekniikoiden osalta, [koska] nämä analyysit nykyään dominoivat molekylaarisen evoluution kenttää. Jokainen jostakin geenistä johdettu fylogeeninen malli istuu sopivasti yhdistellen sekä perinteiseen lajinsisäiseen geenisiirtymään että organismien väliseen geneettiseen 'säädyttömyytteen'. Järkevämpien todisteiden puuttuessa tieteellisyys [kuitenkin] edellyttäisi, että LGT:hen turvaudutaan vain viimeisenä keinona."

W. F. Doolitle kirjoittaa Science -lehdessä 1999:

"Jokainen uusi prokaryoottinen (alkueläimiin liittyvä) genomi .. näyttää sisältävän tusinoittain - ellei sadoittain - geenejä, joita ei löydy sen lähimpien sukulaisten genomista mutta sen sijaan kaikkialta bakteerien tai alkueläinten joukossa."

Ann Miller (Yale Department of Molecular Biophysics and Biochemistry) totesi v. 1999 julkaistussa artikkelissaan "The Evolution of Phylogenetic Classification: From 16S rRNA to the Genomic Tree.":

"16S rRNA -puu ei ole organisminen fylogeneettinen [suku]puu; se on geenipuu. Lähentyäkseen organismista fylogeniaa tiedemiehet alkoivat rakentaa muihin proteiinehin perustuvia puita. Monessa tapauksessa nämä muut rakennelmat tukevat rRNA -puuta, mutta yhtään johdonmukaista fylogeniaa ei ole syntynyt."

 
Puu vai risukko?

Lähde: tolweb.org/Life_on_Earth
 

Myös tiedesivustolla The Tree of Life Web Project (josta ylläoleva elämänpuuta esittävä kuva on peräisin) myönnetään sama ongelma:

"Elämänpuun juurten sekä päälinjojen ja sukulaisuussuhteiden määrittäminen ovat ristiriitaisia. Alkueläinten monofyleettisyys on epävarmaa ja äskettäiset todisteet muinaisista lateraaleista geenisiirtymistä osoittavat, että jo elämän päälinjojen fylogeenisten sukulaisuuksien kuvaamiseen tarvitaan hyvin kompleksisia malleja." (http://tolweb.org/Life_on_Earth/1)

Päätelmiä

Järkeviä hierarkioita edes varhaisimmista oletun elämänpuun haaroista ei siis näytä löytyvän, joten uudet tutkimusmenetelmät eivät ole tuoneet toivottuja lisätodisteita. Kun tutkittavalla eliöllä on sadoittain geenejä joita millään sen oletetulla lähisukulaisella ei ole, tilanne on evolutionistien kannalta hyvin hämmentävä. Voidakseen pitää kiinni teoriastaan, heidän täytyy olettaa, etteivät nämä erot johdukaan yhteisestä alkumuodosta lähteneessä sukulinjassa tapahtuneesta evoluutiosta vaan eliöiden välisestä lateraalista (horisontaali, sivuttainen) geenisiirtymästä. Tämä kuitenkin sotkee pahoin koko sukupuu-idean ja menee ei-tieteelliselle sivuraiteelle, jossa faktat muuttuvat tarinoiksi.

Mutta entä sukupuun korkeammat oksat? On totta, että hierarkia näyttää niissä johdonmukaisemmalta, minkä vuoksi alempien haarojen tutkimuksessa havaittu epäjohdonmukaisuus ei ole poistanut sitä ajatusta, että evoluutio on yhä vastuussa kaikesta. Siispä evolutiivisia mekanismejä käytetään selittämään sekä hierarkkisia että ei-hierarkkisia malleja. Huolimatta siitä, kuinka ylös sukupuussa hierarkian puute ulottuu, evoluutioteoriaa käytettäisiin silti selittämään näitä malleja.

Yksin hierarkkisilla perusteilla evoluutioteoriaa ei voi kumota. Sen sijaan sen keskeisinä ongelmina korkeamman tason haaroissa ovat mutaatiotiheydet, konvergenssi (samankaltaisuudet, joita ei voi johtaa geneettisestä sukulaisuudesta), divergenssi (erilaisuudet), sekä myös horisontaali geenisiirto. Sivumennen sanoen, luokittelusysteemin esittivät ensiksi juuri kreationistit. Siten ajatus, että hierarkkiset mallit tukisivat evoluutioteoriaa mutta eivät Intelligent Design -ideaa, on virheellinen. Evoluutioteoria ei ennusta hierakkisia malleja sen suuremmassa määrin kuin ID- teoriakaan. Erilaisia ryhmittelyjä ja hierarkioita on nähtävissä ihmisenkin suunnittelussa kaikkina aikoina.

Kuoliniskun teorialle antaa se tosiseikka, että valtaosa fylogeneettisistä konstruktioista perustuu toiminnallisiin geneettisiin sekvensseihin. Se pistää sekaisin koko pakan. Evolutionistit olisivat paljon vahvemmalla pohjalla, jos kyseiset sekvenssit olisivat neutraaleja eikä niillä olisi vaikutusta eliöiden ilmiasuun tai toimivuuteen. Sitä ne eivät kuitenkaan ole. Tästä syystä ajatus pseudogeeneistä oli niin suosittu pitkän aikaa, kunnes niilläkin havaittiin toiminnallisia vaikutuksia. Tämä merkitsee sitä, että erilaisuudet ovat ikäänkuin lokeroissaan odottamassa, valmiina tulemaan esiin eliön muuttuneen ympäristön niin vaatiessa. Tältä pohjalta voidaan ymmärtää äskettäiset havainnot erittäin nopeista muutoksista joidenkin eläinten, esim. koirien kohdalla. Eräissä tapauksissa voidaan jopa puhua nopeasta lajiutumisesta (yleisen taksonomian mukaan määriteltynä).

Monet toiminnalliset proteiinityypit, kuten sytokromi c, ovat samanlaisia hyvinkin erilaisilla organismeilla. Niiden tietyt avainkohdat ovat itse asiassa hyvin varjeltuja. Erilaisuudet ovat kuitenkin mielenkiintoisia siksi, että ne ovat säilyneet tuhansien ja jopa miljoonien sukupolvien ajan. Niillä täytyy siis olla sellaisia toiminnallisia vaikutuksia, joista on eliöille selvää hyötyä. Toisaalta niiden samanlaisuus mahdollistaa pienet muutokset, jotka voivat tehdä niistä vielä toimivampia tai 'optimaalisia'.

Jotkut väittävät, ettei näin tapahdu, koska erilaiset sekvenssit ovat yksilölle yhtä suotuisia tai 'optimaalisia'. Pohjimmiltaan tämä väite merkitsee, ettei sekvensien eroavuuksilla olisikaan toiminnallisia vaikutuksia vaan ne olisivat siinä mielessä neutraaleja. Tällä ei kuitenkaan ole mitään merkitystä sen valossa, että todisteet osoittavat niin erojen kuin yhtäläisyyksienkin säilyvän kautta aikojen samana. Jos neutraali -argumentti olisi tosi, sekvenssien jakautuman pitäisi olla huomattavasti satunnaisempi eivätkä ne olisi niin siististi omissa 'pesissään'.

Toiminnallisten ominaisuuksien pysyvyys on vahva todiste siitä, etteivät erilaisuudet johdu pääasiassa sukulinjassa tapahtuneista satunnaisista muutoksista vaan eliöiden toiminnallisista tarpeista erilaisissa ympäristöissä. Mitä erilaisempi ympäristö ja fenotyyppi, sitä erilaisempia yksilöllisiä eroja voi odottaa löytyvän myös geenisekvensseistä ja proteiineista. Juuri tämän me löydämme todellisesta luonnosta.

Toiset ovat yrittäneet torjua tämän viittaamalla mm. siihen, että valaiden ja delfiinien pitäisi olla enemmän kalojen kuin imettäväisten kaltaisia koska ne elävät vedessä. Ympäristö ei kuitenkaan ole ainoa vaikuttava tekijä geneettisessä muuntelussa. Myös muilla geeneillä ja lajin yleisellä fenotyypillä (ilmiasu, rakenne) on vaikutusta. Vaikka esim. hait elävät samanlaisessa ympäristössä kuin delfiinit ja käyttävät osaksi samaa ravintoakin, niiden fenotyyppi on erilainen. Myöskään ei ole syytä olettaa, että delfiinin ja lehmän sytokromi c olisi samanlainen vaikka molemmat ovatkin imettäväisiä. Tässäkin fenotyypillä on ratkaiseva merkitys; lehmä on rakenteeltaan ja ulkomuodoltaan täysin erilainen kuin delfiini.

Nykyään erilaisissa ympäristöissä elävillä ihmisilläkin on erilaisia geeni- ja proteiinivariaatioita, jotka ovat säilyneet hyvin pitkään. Siitä tunnetaan monia esimerkkejä. Nämä erot kuitenkin katoavat suhteellisen pian, kun ihminen siirtyy toisenlaiseen ympäristöön. Tästä voidaan päätellä, että on olemassa erilaisia optimaalisia variaatioita, jotka tulevat tarvittaessa esiin ympäristön ja lajin fenotyypin vuorovaikutuksesta.

On siis syytä uskoa, että pääosalla niin ihmisen kuin bakteerienkin sytokromi c -variaatioista on toiminnallinen perusta, ts. ne auttavat ympäristöön sopeutumisessa. Jos ihmisen sekvenssi sijoitettaisiin bakteeriin, se saattaisi kyllä selviytyä, mutta ei toimisi yhtä tehokkaasti. Ajan myötä sekvenssi ilmeisesti palautuisi takaisin optimaaliseen muotoonsa.

Kaiken kaikkiaan tähän astiset todisteet ovat johdonmukaisempia universaaliin suunnitteluun perustuvan toiminnallisuuden ja pysyvyyden näkökulmasta. Geneettiset erilaisuudet ovat kuin tarkoituksellisessa järjestyksessä olevat kirjat hyllyssään tai kuin erilaiset kulkuneuvot teillä ja kaduilla. Kuten niiden, myös geenien yhtäläisyydet ja erilaisuudet perustuvat ennen kaikkea erilaisiin tarpeisiin ja tarkoituksenmukaisuuteen.

Lähde:
www.detectingdesign.com/geneticphylogeny.html  
 
30.10.2006