Trøbbel med 'livets tre'
Mike Keas, Paul Nelson. 27. mai, 2022
Oversatt herfra.


Livets trePåstander om å vite at et evolusjonært Livets Tre (LT) eksisterte blir stadig mer problematiske. LT er en pittoresk måte å forestille seg et forgrenende mønster av Universell Felles Avstamning (UFA) - den påståtte utviklingen av alt nåværende liv etter avstamning med modifikasjoner fra tidligere livsformer på jorden, med alle organismer som spores tilbake til den siste universelle felles stamfaren (forkortet på eng. som LUCA). Vi vil oppdatere deg om TOL-problemer ved å analysere en ny artikkel, skrevet av en gruppe biologer tilknyttet det største universitetet i Latin-Amerika: National Autonomous University of Mexico.

Amadeo Estrada og hans kolleger viser hvordan den enorme litteraturen som er viet til å konstruere TOL ved hjelp av store datasett med molekylær sekvensering (inkludert mange komplette genomer av mange organismer) er full av ødeleggende problemer. Ved å følge opp tidligere kritiske advarsler fra topp LT-kritikere som W. Ford Doolittle, Estrada et al. viser et bredt felt av molekylært-basert fylogenetisk kaos - en haug med gjensidig inkonsistente beretninger om det påståtte forgreningsmønsteret til evolusjonen. De observerer: «Den strengt statistiske tilnærmingen [til molekylærbaserte fylogenetiske studier] … har resultert i divergerende og til og med motstridende evolusjonshypoteser som ikke er støttet av uavhengige bevis, mellom forskjellige forskningsgrupper, og til tider i enkeltstående forskningsgrupper.» (1) Sagt mer tydelig, slike studier har produsert et stort antall dypt inkonsistente bilder av UFA, noe som undergraver tilliten til selve UFA.

Selvmotsigende eksHvor dypt? Hvor alvorlig?
Hvor dype er disse inkonsekvensene i den populære historien om UFA? Molekylære studier har gitt radikalt forskjellige svar på hva som ligger nær bunnen av TOL - det vil si at disse studiene har skapt forvirring om LUCA. For å forstå alvorlighetsgraden av situasjonen, vurder den voldsomt divergerende rekkevidden av nylige meninger om LUCA; med ordene til Estrada et al. (deres hovedpunkter nummerert av meg, med mindre endringer til norsk):

LUCA har blitt karakterisert som:
1. *nær livets opprinnelse (Koonin 2003; Weiss et al. 2016a), eller som langt borte fra livets opprinnelse (Mirkin et al. 2003; Delaye et al. 2005)
2. * Å ha et lite genom (Koonin 2003), eller: Å ha et genom som ligner i størrelse på mange frittlevende bakterier i dag (Kyrpides et al. 1999; Harris et al. 2003; Mirkin et al. 2003; Delaye et al. 2005; Yang et al. al. 2005; Ouzounis et al. 2006; Ranea et al. 2006; Becerra et al. 2014)
3. *Å være autotrofisk (Martin et al. 2008; Weiss et al. 2016a), eller å være heterotrofisk (Delaye et al. 2005; Becerra et al. 2014, Muñoz-Velasco et al. 2018)
4. *Å være hypertermofil (Woese 1987; Weiss et al. 2016a); eller: mesofil (Galtier et al. 1999; Groussin et al. 2013; Cantine og Fournier 2018)
5. *Å bestå av et RNA-genom (Mushegian og Koonin 1996; Koonin 2003), eller å ha et DNA-genom (Ouzounis et al. 2006; Delaye et al. 2005; Becerra et al. 2014)
6. *Å være en enkel celle (Koonin 2003), eller som å ha en kompleks celle, lik dagens bakterier (Kyrpides et al. 1999; Harris et al. 2003; Mirkin et al. 2003; Delaye et al. 2005; Yang et al. 2005 ; Ouzounis et al. 2006; Ranea et al. 2006; Becerra et al. 2014). (2)

Det er klart at utviklingen av LT ikke kunne ha skjedd på alle disse innbyrdes inkonsekvente måtene (motstridende antatte utviklingsstadier nær bunnen av LT. Disse evolusjonære konklusjonene er over hele det biologiske kartet. Ikke desto mindre, Estrada et al. utvider ikke sin skepsis til hele LT-UFA-paradigmet. Imidlertid bemerker de:


-Nye funn og endringer i hva vi tenker om enkelte fag er vanlig i naturvitenskapen. Ikke desto mindre tror vi at disse ekstreme forskjellene mellom og til og med innenfor enkelte forskeres karakteriseringer av UFA er knyttet til det faktum å stole på statistiske tilnærminger, bare uten andre typer data utenfor sekvens-sammenlignings metodene. Ved å gjøre det kan forskere bli gjenstand for motstridende algoritmeresultater. (3)
Som de antyder her, Estrada et al. (som bygger på Doolittle og andre) foreslår sin egen vei ut av dette rotet, men innrømme at selv deres reviderte tilnærming har sine egne ekstra problemer - selv om disse er mindre problemer, etter deres vurdering (mer om det nedenfor).

 

Nedskalering av krav
Denne forskergruppen anbefaler å gjøre estimeringer av LUCA som er mindre detaljrike, ved å skalere tilbake påstander om det vi legitimt kan vite fra molekylære studier. De oppfordrer også andre evolusjonister til å ta hensyn til flere data utover grensene for Premisskomparativ molekylær sekvensering. La oss først utforske den første delen av deres dobbelt-revisjonistiske forskningsprogram.


På den ene siden erkjenner de at uten molekylære (spesielt genetiske) sekvensdata "er det ingen mulighet for fylogenetisk [LT] rekonstruksjon."
På den annen side peker de på de "alvorlige epistemiske ulempene" ved disse studiene "for gjenoppbygging av tidlige livsformer, til tross for at de blir belønnet i vitenskapelig praksis." (4) Sagt rett ut, mange forskere har avansert karrieren sin, ved å kutte ut skipslaster med TOL-krav. Den relative lettheten i disse dager med molekylær sekvensering og datastøttet statistisk analyse gjør dette bioinformatikk-forskningsprogrammet vanskelig å motstå. Når dette imidlertid resulterer i "motstridende hypoteser selv innenfor samme team og i påfølgende publikasjoner, uten anerkjennelse av deres divergerende konklusjoner," (5) lider uunngåelig den interne sammenhengen og logiske konsistensen til LT/ LUCA-modellen.


Som Estrada et al. observer, i løpet av de siste to tiårene har Doolittle og andre tilskrevet noe av den molekylære fylogenetiske forvirringen til lateral (Horisontal) GenOverføring (LGO). Ved å multiplisere de mulige modusene for genetisk overføring utover såkalt 'vertikal' arv, kompliserer LGO i stor grad sporingen av organisme-slekter gjennom påfølgende generasjoner. Men de fleste evolusjonister tror ikke at LGO alvorlig nedgraderer de historiske signalene som de bruker for å bestemme formen til LT. Men Estrada et al. bemerkes, "problemet er at det er store vanskeligheter med å måle HGO, ikke minst fordi de statistiske kriteriene og bioinformatiske verktøyene som brukes til å estimere det, deler de samme metodiske begrensningene som plager fylogenetiske rekonstruksjoner (Cortez et al. 2009)." (6)

En åpenhjertig bekjennelse
Det er en forfriskende ærlig tilståelse. HGO blir ofte trukket frem som en del av grunnen til at vi får svært ulikt utformede kandidat-LT-er (og ulike kandidat-LUCA-er). Men vi skal ikke tvile på den overordnede LT-UFA-historien i møte med slike motstridende LT-rekonstruksjoner, blir vi fortalt, fordi HGO er delvis skyld i denne situasjonen.
Dette løser imidlertid ikke de alvorlige LUCA-retrodiktive inkonsekvensene som forfatterne beklager i det store blokksitatet ovenfor, og lister opp seks store evolusjonære motsetninger. Hvorfor? Fordi HGO-estimatene selv avhenger av, og er epistemisk begrenset av, de "samme metodiske begrensningene som plager fylogenetiske [LT] rekonstruksjoner."
Vi vender oss nå til den andre delen av denne meksikanske forskergruppens revisjonistiske anbefalinger: Oppfordringen til å ta hensyn til flere data utover grensene for komparativ molekylær sekvensering. "Enhver hypotese om UFA må konfronteres med aktuell empirisk kunnskap fra geovitenskapene, så vel som hva forskere vet om biokjemi og metabolske veier ...." Dette høres klokt ut, men da innrømmer de umiddelbart de alvorlige begrensningene i denne anbefalingen på grunn av "mangelen på biokjemisk og geokjemisk kunnskap rundt de tidlige stadiene av livet", som "utgjør en alvorlig epistemisk begrensning" for UFA-teorier. (7)
I et forsøk på å bøte på denne situasjonen, tar de til orde for å skalere tilbake LUCA-retrodiksjoner til det de kaller «en slankere UFA». Dette betyr at fylogenetiske rekonstruksjoner bør "sikte mot en lavere oppløsning" - og hevder at vi vet mye mindre - slik at det er mindre sannsynlig at påstandene våre er motstridende, eller forfalskes av gjenstridige data. En skeptisk vitenskapsfilosof kunne ha sagt dette om mange grener av evolusjonsbiologien.

KuhnKuhns diagnose
For 60 år siden listet historikeren og vitenskapsfilosofen Thomas Kuhn opp det han beskrev som «symptomene» på et forskningsfelt som gjennomgår destabiliserende endring. Kuhns diagnose er like akutt relevant i dag som da han først ga den – spesielt det første symptomet, som vi har satt i fet skrift:
-Spredningen av konkurrerende artikulasjoner, viljen til å prøve hva som helst, uttrykk for eksplisitt misnøye, å ty til filosofi og debatt om grunnleggende ting, alt dette er symptomer på en overgang fra normal til ekstraordinær forskning. (8)

 

Det er bare én sann livshistorie. (Hvis du tviler på dette, spør deg selv om du et eller annet sted har et ukjent sett av biologiske foreldre med et like gyldig krav om å være dine faktiske fysiske forfedre, sammenlignet med de kjente navnene på fødselsattesten din.) Estrada et al. identifiserer de konkurrerende historiske artikulasjonene, hvorav bare én kan være tilfelle, nå aktuell i evolusjonsteorien. En moden vitenskap konvergerer Sagt rett ut, mange forskere har avansert karrieren sin ved å kutte ut skipslaster med TOL-krav mot ett enkelt svar. En vitenskap i trøbbel? Ikke så mye.

 

Referanser
1. Amadeo Estrada, Edna Suarez-Diaz, and Arturo Becerra, “Reconstructing the Last Common Ancestor: Epistemological and Empirical Challenges.” Acta Biotheoretica 70, no. 2 (2022): 1-18, s3..
2. Ibid., 3. 3. Ibid., 3. 4. Ibid., 4. 5. Ibid., 9. 6. Ibid., 6. 7. Ibid., 10.
T. S. Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions (Chicago: University of Chicago Press, 2nd ed., 1970), p. 91.

 

Oversatt av Asbjørn E. Lund