Campbell Biology -kirjan kuva 26.16

pampuloita

Kurssin oppikirjana on Campbell Biology (Reece ym. 2010). En arvioi kirjaa, koska en ole sitä lukenut. Selailulla kirja vaikuttaa kyllä kelpo yritykseltä tehdä mahdoton, eli tiivistää biologia yksien kansien väliin. Kopioin kirjasta vain luvun 26 nimeltä Phylogeny and tree of life. Oikeastaan käsittelen kirjasta tässä vain yhtä pientä kuvaa ja siihen liittyvää tehtävää – tämä on laisciaisblogi, muistattehan?

Päätavoitteeni on että kurssin jälkeen muutamaa biologiasta innostunutta ihmistä Suomessa huijattaisi, vaan he huomaisivat myös, että mitä informaatiota evolutiivisissa sukupuissa ei ole, vaikka helposti näyttäisi että on. Olen kyllä meuhkannut aiheesta ennenkin toisessa blogissa, mutta luennolla pääsen meuhkaamaan ihan ääneenkin.

Evolutiiviset sukupuut ovat siitä kivoja, että ne ovat helposti hahmotettava ja nopea tapa esittää asioita, joiden sanallinen selittäminen olisi pitkäveteisen puuduttavaa. Ikävä kyllä, aivot hahmottavat sukupuista helposti ja nopeasti myös kaikenlaista ”tietoa”, mitä puissa ei ole. Tämä koskee niin tutkijoiden, vertaisarvioijien, julkaisijoiden kuin satunnaisten sukupuiden vilkaisijoiden aivoja – ja näköjään myös oppikirjan tekijöiden aivoja. Sukupuita ei (kai sentään) tehdä tarkoituksella harhaanjohtaviksi, mutta kun puun piirtäjäkin usein näkee niissä kaikenlaista mitä niissä ei ole.

Fylogenia-1

Kuva (1A): Campbell Biologyn kuva 26.16 uudelleen piirrettynä ja lajiryhmät suomennettuna.

Kuvatekstissä kysytään; ”Mikä on tämän sukupuun mukaan basaalisin lajiryhmä?” Basaalisin lajiryhmä tarkoittaa Campbellin mukaan sitä, joka on lähinnä puun juurta.

Campbellin tarjoma oikea vastaus kuuluu näin: ” Basaalisin lajiryhmä (lähimpänä puun juurta) on käärmeiden ja liskojen linja”. Tämän oikean vastauksen vika on se, että se ei ole oikein, vaan väärin…

Entä oikea vastaus? Otetaan pelkistetympiä kysymyksiä ensin: mikä lajiryhmä kuvien 1b ja 1c sukupuissa – jotka on muokattu yksinkertaistamalla kuvan 1a puuta – on lähimpänä puun juurta? Puille on yhteistä, että ne kaikki on parhaan tietämyksemme mukaan piirretty oikein.

Fylogenia-2-ryhmaa

Kuva (1b): edellinen puu pelkistettynä (linnut on tässä laskettu dinosauruksiksi). Kumpi ryhmä on ”lähempänä puun juurta”?

Fylogenia-liskot-tarkemmin

Kuva (1C): Suomumatelijoiden isoa ryhmää vähän tarkemmin eriteltynä. Ovatko krokotiilit ja dinosaurukset basaalisin ryhmä? Eivätkö juuri äsken liskot ja käärmeet olleet basaalisimpia?

Katsotaanpa puuta 1b. Siinä on niputettu alkuperäisen puun lajiryhmiä lisää yhteen niin, että on saatu kaksi vertailukelpoista sisarryhmää. Kumpi ryhmistä on ”lähempänä puun juurta”? Ei tietenkään kumpikaan.

Mitä puu 1a kertoo, on että perinteinen luokittelu on tehty väärin. Liskot ja käärmeet ovat perinteisesti kumpikin oma lahkonsa ja krokotiilit omansa. Linnut ovat perinteisesti ryhmitelty vielä korkeammalle omaan luokkaansa. Evolutiivisesti oikeaoppinen tasa-arvoinen luokittelu nostaisi liskot ja käärmeet hierarkian samalle tasolle kuin krokotiilit, dinosaurukset ja linnut yhdessä (ja linnut tietenkin ovat dinosauruksia, mutta se ei ole tämän jutun aiheita, vaan tämän).

Mitä puu 1a ei kerro, on että liskot ja käärmeet olisivat jotenkin basaalisempia eläimiä, lähempänä jotain varhaista kantamuotoa, primitiivisempiä tai alkeellisempia kuin linnut, dinosaurukset tai krokotiilit. Kuvassa 1a ei ole nähtävissä mitään perustetta väittää, että liskot ja käärmeet olisivat lähempänä puun juurta kuin muut kuvan eläinryhmät. Tasan yhtä kaukana ovat, ota vaikka viivotin käteen ja mittaa… (Muistathan että sukupuiden pystysuorat viivat eivät tarkoita mitään.)

Vai miten kuvassa 1c yhtäkkiä krokotiilit ja dinosaurukset ovat yhtäkkiä basaalisin ryhmä, kun kyseessä on ihan sama puu kuin kuvassa 1a)vain hiukan eri taksonit auki kirjoitettuna? Liskoja ja käärmeitä eli suomumatelijoita voisi lisätä kuvaan vielä aika paljon lisää – katso mahtava uusi suomumatelijoiden sukupuu (Pyron ym. 2013).

Jos piruilen vähän, niin ”määritelmä” basaalisimmalle, lähinnä puun juurta olevalle lajiryhmälle näyttäisi tässä olevan tämä: se johon oppikirjan laatija on jostain syystä tullut laittaneeksi näkyviin vähiten oksia…

Voiko jokin lajiryhmä oikeasti olla basaalimpi kuin toinen? Voi, kahdessa eri tapauksessa. Ensimmäinen tapaus on se, että vertailtavista lajiryhmistä toinen on hävinnyt sukupuuttoon ja toinen ei (tai on sekin, mutta myöhemmin). Muokataan sukupuuta 1a vielä vähän:

Kuva (1d): Linnunlantioisia dinosauruksia ei enää ole, joten ne ovat oikeasti lähempänä puun juurta kuin nykyisin elävät liskot ja käärmeet.

Kuva (1d): Linnunlantioisia dinosauruksia ei enää ole, joten ne ovat oikeasti lähempänä puun juurta kuin nykyisin elävät liskot ja käärmeet.

Kas kummaa,  nyt sukupuussa 1d on lajiryhmä, joka oikeasti on lähempänä puun juurta kuin muut: linnunlantioiset dinosaurukset ovat basaalisempia kuin nykyisin elävät liskot ja käärmeet, koska linnulantioisia dinosauruksia ei enää ole (linnuthan eivät ole linnunlantioisia, kuten kaikki tietävät). Kaikkien linnunlantioisten dinosaurusten evoluutio pysähtyi 65 miljoonaa vuotta sitten, kun ne kuolivat sukupuuttoon.

Sisilisko on kehittyneempi (pidemmän kehityksen tulos) kuin stegosaurus oli aikanaan. Sen sijaan nykyisiä liskoja ja käärmeitä ei voi sanoa basaalisemmiksi kuin nykyisiä krokotiileja tai lintuja – paitsi, jos esitetään todisteta siitä, että liskojen ja käärmeiden evoluutio olisi ollut hitaampaa kun niiden sisarryhmällä.

Puu 1d on tietenkin vajavainen, koska siitä on poistettu muut dinosaurukset ja krokotiilit, mutta niin on Cambellin alkuperäinen kuvakin vajavainen! Kuvasta 1a puuttuvat kokonaan esimerkiksi mahtavat pseudocushiat ja siipisaurit ja lisäksi ties mitä sukupuuttoon kuolleita lajiryhmiä, mistä ei satuta tietämään mitään. Parafyleettinen!

Nykyään elävistä lajiryhmistä toinen voi olla kehittyneempi kuin toinen myös silloin kun evoluutionopeus on ollut toisella ryhmällä nopeampi ja toisella hitaampi. Esimerkiksi maan kuoren uumenien bakteereilla, jotka lisääntyvät kerran kymmenessä tuhannessa vuodessa evoluutio on varmasti hidasta ja ne ovat aidosti basaalisempia verrattuna mahdollisiin maan pinnalla nopeasti lisääntyviin sukulaisiinsa.

Eliöryhmien kehittyneisyys tai primitiivisyys vaatii vahvoja todisteita. Eliöryhmien yksittäiset piirteet sen sijaan voivat vallan mainiosti kehittyneitä tai primitiivisiä ja usein ovatkin – juuri siitä evoluutiossa on kyse, että eri ryhmissä syntyy ja valikoituu eri piirteitä.

Biologisesta evoluutiosta puhuttaessa ”kehittynyt” pitää nauttia seuraavasti: ripotat kämmenselälle suolaa, nuolaiset ja – hop! – tempaiset ”kehityksen kitusiin ja puret päälle vielä sitruunaa.

Kehittynyt -sanalla on arkikäytössä voimakas arvolataus. Evolutiivinen kehitys voi hyvin olla taantumista – yksinkertaistumista ja ominaisuuksien häviämistä.

Kolme suosikkiesimerkkiäni kehittyneistä ja primitiivisistä piirteistä:

1. Nokkaeläimet vs. istukkanisäkkäät. Kehittynyt piirre: on ”jo” sähköaisti. Primitiivinen: sähköaistia ei ”vielä” ole. (Nokkasiilit ovat kehittyneet edelleen niin, että aiemmin kehittynyt sähköaisti on jo melkein kadonnut. Tuplakehitystä!)

2. Hevonen vs. ihminen. Kehittynyt piirre: on ”jo” yksivarpaiset kaviot. Primitiivinen piirre: on ”vielä” viisivarpaiset ja -sormiset raajat.

3. Sokkotetra vs. kiiltotetra. Kehittynyt piirre: silmät ovat ”jo” kadonneet. Primitiivinen piirre: silmät ovat ”vielä” säilyneet.

Ai niin, miten jutun alun kuvan edestakaisin liikkuvat pampulat liittyvät tähän kaikkeen? Juuri siten, että kuvassa ei ole mitään muuta kuin edestakaisin liikkuvia pampuloita. Jos näet kuvassa jotain muuta liikettä kuin edestakaisin heiluvia pampuloita, liike on olemassa vain omassa päässäsi.

Katso uudelleen kuvaa 1a. Näyttävätkö liskot ja käärmeet vielä pahnanpohjimmaisilta* otuksilta, joiden oksa on lähimpänä sukupuun tyveä?

Viitteet:

Pyron, R. A., Burbrink, F. T. ja Wiens, J. J. 2013:  A phylogeny and revised classification of Squamata, including 4161 species of lizards and snakes. BMC Evol. Biol. 13: 93 (pdf).

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A.,  Minorsky, P. V. ja Jackson, R. B. 2010: Campbell biology 9. painos. Benjamin Cummings, 1464 s.

Sukupuut piirsin TreeGraph 2 -ohjelmalla. Sitä on aina mukava käyttää, oikeat nappulat löytyvät intuitiivisesti ja helposti.

*) Keksinpäs viimein hyvän suomennoksen ”basaaliselle”.

Advertisements