Принятые модели эволюции могут быть неправильными

Как возникают крупномасштабные закономерности, наблюдаемые в эволюции? В новой статье в журнале Evolution исследователи из Университета Уппсалы и Лидского университета утверждают, что многие из них являются своего рода статистическим артефактом, вызванным нашей недавней точкой зрения, оглядывающейся в прошлое. В результате может оказаться невозможным сделать какие-либо выводы о том, что вызвало огромные изменения в многообразии, наблюдаемые с течением времени.

Разнообразие жизни с течением времени показывает некоторые поразительные образцы. Например, животные появляются в летописи окаменелостей около 550 миллионов лет назад, в огромном всплеске диверсификации, называемом Кембрийским взрывом.

Многие группы организмов, по-видимому, происходят таким образом, но позже в их эволюционной истории их темпы диверсификации и морфологических изменений, похоже, замедляются. Такого рода закономерности можно увидеть как в летописи окаменелостей, так и в реконструкции прошлого разнообразия, основанного на взаимоотношениях между живыми организмами, и они вызвали много споров.

Обладают ли организмы большей эволюционной гибкостью, когда они впервые эволюционируют? Или же экосистемы «заполняются» по мере эволюции большего числа видов, что дает меньше возможностей для дальнейшей диверсификации? В своей новой работе Грэм Бадд и Ричард Манн приводят провокационный аргумент о том, что эти модели могут быть в значительной степени иллюзорными, и что мы все еще ожидаем увидеть их, даже если темпы эволюционных изменений останутся неизменными в среднем во времени.

Биологи и палеонтологи используют статистические модели, называемые «моделями рождения и смерти», для изучения того, как случайные события видообразования и вымирания порождают модели разнообразия. Так же как на костях, брошенных пять раз, могут выпасть пять шестерок или ни одной, результаты этих случайных моделей являются переменными.

Такие статистические колебания особенно важны при происхождении группы, когда видов всего несколько. Оказывается, выживают только те группы, которые быстро диверсифицируются — все остальные вымирают. Как и те группы, которые сегодня становятся крупными и успешными группами, вероятно, покажут эту быструю модель диверсификации по своему происхождению, но только потому, что они являются предвзятым подмножеством всех групп. Позже в своей истории, когда такие группы разнообразны, статистические флуктуации оказывают гораздо меньший эффект, и, следовательно, их скорость эволюции, по-видимому, замедляется до среднего значения.

В результате закономерности, выявленные при анализе таких групп, не являются общими признаками эволюции в целом, а представляют собой заметный уклон, который возникает при изучении только групп, уже известных как успешные. Эта предвзятость, называемая «толчком прошлого», известна теоретически около 25 лет, но она почти полностью игнорируется, вероятно, потому, что предполагалась незначительной по размеру.

Тем не менее, Бадд и Манн показывают, что эффект весьма велик, и может, по сути, объяснить большую часть изменений, наблюдаемых в прошлом разнообразии, особенно в сочетании с последствиями великих «массовых вымираний», таких как вымирание динозавров около 66 миллионов лет назад. Поскольку результирующие модели являются неизбежной особенностью групп, доступных для изучения, ученые утверждают, что мы не можем воспринимать какую-либо конкретную причину их возникновения — они просто возникают из статистической флуктуации.

Толчок прошлого является примером гораздо более общего типа модели, называемой «предубеждение выживания», которое можно увидеть во многих других областях жизни, например, в бизнес-стартапах, финансах и изучении истории. Во всех этих случаях непризнание предвзятости может привести к весьма ошибочным выводам. Исследователи утверждают, что история самой жизни не застрахована от таких последствий и что многие традиционные объяснения того, почему разнообразие меняется с течением времени, возможно, потребуется пересмотреть.

Graham E. Budd et al, History is written by the victors: The effect of the push of the past on the fossil record, Evolution (2018). DOI: 10.1111/evo.13593