Вжиті моделі еволюції можуть бути неправильними

Як виникають великомасштабні закономірності, що спостерігаються в еволюції? У новій статті в журналі Evolution дослідники з Університету Уппсали і Лідського університету стверджують, що багато хто з них є свого роду статистичним артефактом, викликаним нашою недавньою точкою зору, що озирається в минуле. У результаті може виявитися неможливим зробити якісь висновки про те, що викликало величезні зміни в різноманітті, що спостерігаються з плином часу.

Різноманітність життя з часом показує деякі вражаючі зразки. Наприклад, тварини з'являються в літописі скам'янілостей близько 550 мільйонів років тому, у величезному сплеску диверсифікації, званому Кембрійським вибухом.

Багато груп організмів, мабуть, відбуваються таким чином, але пізніше в їх еволюційній історії їх темпи диверсифікації і морфологічних змін, схоже, сповільнюються. Такого роду закономірності можна побачити як в літописі скам'янілостей, так і в реконструкції минулого розмаїття, заснованого на взаєминах між живими організмами, і вони викликали багато суперечок.

Чи організми мають більшу еволюційну гнучкість, коли вони вперше еволюціонують? Або ж екосистеми «заповнюються» в міру еволюції більшої кількості видів, що дає менше можливостей для подальшої диверсифікації? У своїй новій роботі Грем Бадд і Річард Манн наводять провокаційний аргумент про те, що ці моделі можуть бути значною мірою ілюзорними, і що ми все ще очікуємо побачити їх, навіть якщо темпи еволюційних змін залишаться незмінними в середньому в часі.

Біологи і палеонтологи використовують статистичні моделі, звані «моделями народження і смерті», для вивчення того, як випадкові події видоутворення і вимирання породжують моделі різноманітності. Так само як на кістках, кинутих п'ять разів, можуть випасти п'ять шісток або жодної, результати цих випадкових моделей є змінними.

Такі статистичні коливання особливо важливі при походженні групи, коли видів всього кілька. Виявляється, виживають тільки ті групи, які швидко диверсифікуються - всі інші вимирають. Як і ті групи, які сьогодні стають великими і успішними групами, ймовірно, покажуть цю швидку модель диверсифікації за своїм походженням, але тільки тому, що вони є упередженим підмножиною всіх груп. Пізніше в своїй історії, коли такі групи різноманітні, статистичні флуктуації надають набагато менший ефект, і, отже, їх швидкість еволюції, мабуть, сповільнюється до середнього значення.

В результаті закономірності, виявлені при аналізі таких груп, не є загальними ознаками еволюції в цілому, а являють собою помітний ухил, який виникає при вивченні тільки груп, вже відомих як успішні. Ця упередженість, звана «поштовхом минулого», відома теоретично близько 25 років, але вона майже повністю ігнорується, ймовірно, тому, що передбачалася незначною за розміром.

Тим не менш, Бадд і Манн показують, що ефект досить великий, і може, по суті, пояснити більшу частину змін, що спостерігаються в минулому розмаїтті, особливо в поєднанні з наслідками великих «масових вимирань», таких як вимирання динозаврів близько 66 мільйонів років тому. Оскільки результуючі моделі є неминучою особливістю груп, доступних для вивчення, вчені стверджують, що ми не можемо сприймати якусь конкретну причину їх виникнення - вони просто виникають зі статистичної флуктуації.

Поштовх минулого є прикладом набагато більш загального типу моделі, званої «упередження виживання», яке можна побачити в багатьох інших областях життя, наприклад, у бізнес-стартапах, фінансах і вивченні історії. У всіх цих випадках невизнання упередженості може призвести до досить помилкових висновків. Дослідники стверджують, що історія самого життя не застрахована від таких наслідків і що багато традиційних пояснень того, чому різноманітність змінюється з плином часу, можливо, потрібно переглянути.