Zegary ewolucyjne

Zegary. Muzeum i Galeria Sztuki Herberta, Coventry

Zegary ewolucyjne to sekwencje genetyczne w genach, które mogą pomóc określić, kiedy w przeszłości gatunki oddzieliły się od wspólnego przodka. Istnieją pewne wzorce sekwencji nukleotydowych, które są powszechne wśród spokrewnionych gatunków, które wydają się zmieniać w regularnych odstępach czasu. Wiedząc, kiedy te sekwencje zmieniły się w stosunku do Skala czasu geologicznego może pomóc w określeniu wieku pochodzenia gatunku i czasu wystąpienia specjacji.

Historia zegarów ewolucyjnych

Zegary ewolucyjne odkryli w 1962 Linus Pauling i Emile Zuckerkandl. Podczas badania sekwencji aminokwasów w hemoglobinie różnych gatunków. Zauważyli, że w zapisie kopalnym w regularnych odstępach czasu zachodziła zmiana sekwencji hemoglobiny. Doprowadziło to do stwierdzenia, że ​​ewolucyjna zmiana białek była stała w czasie geologicznym.

Korzystając z tej wiedzy, naukowcy mogą przewidzieć, kiedy dwa gatunki rozdzieliły się na filogenetycznym drzewie życia. Liczba różnic w sekwencji nukleotydowej białka hemoglobiny oznacza pewien czas, który minął od oddzielenia się dwóch gatunków od wspólnego przodka. Identyfikacja tych różnic i obliczenie czasu może pomóc w umieszczeniu organizmów we właściwym miejscu na drzewie filogenetycznym w odniesieniu do blisko spokrewnionych gatunków i wspólnego przodka.

Istnieją również ograniczenia co do ilości informacji, jakie zegar ewolucyjny może podać o dowolnym gatunku. Przez większość czasu nie może podać dokładnego wieku ani czasu, w którym zostało odcięte od drzewa filogenetycznego. Może tylko przybliżać czas w stosunku do innych gatunków na tym samym drzewie. Często zegar ewolucyjny jest ustawiany na podstawie konkretnych dowodów z zapisu kopalnego. Datowanie radiometryczne skamielin można następnie porównać z zegarem ewolucyjnym, aby uzyskać dobre oszacowanie wieku rozbieżności.

Badanie przeprowadzone w 1999 roku przez FJ Ayala wykazało pięć czynników, które łącznie ograniczają działanie zegara ewolucyjnego. Czynniki te są następujące:

• Zmiana ilości czasu między pokoleniami
• Wielkość populacji
• Różnice specyficzne tylko dla określonego gatunku
• Zmiana funkcji białka
• Zmiany w mechanizmie naturalna selekcja

Mimo że te czynniki są w większości przypadków ograniczające, istnieją sposoby na ich statystyczne uwzględnienie podczas obliczania czasów. Jeśli jednak w grę wchodzą te czynniki, zegar ewolucyjny nie jest stały, jak w innych przypadkach, ale zmienny w swoich czasach.

Badanie zegara ewolucyjnego może dać naukowcom lepsze wyobrażenie o tym, kiedy i dlaczego wystąpiła specjacja w niektórych częściach filogenetycznego drzewa życia. Te rozbieżności mogą dać wskazówki, kiedy miały miejsce ważne wydarzenia w historii, takie jak masowe wymieranie.