LA "SELEZIONE NATURALE"

Problema 6: la biologia molecolare non è riuscita a produrre un grande "albero della vita"
Quando i fossili non sono riusciti a dimostrare che gli animali si sono evoluti da un antenato comune, gli scienziati evoluzionisti si sono rivolti a un altro tipo di prova, i dati sulla sequenza del DNA, per dimostrare un albero della vita. Negli anni '60, all'incirca nel periodo in cui il codice genetico fu compreso per la prima volta, i biochimici Émile Zuckerkandl e Linus Pauling ipotizzarono che se le sequenze di DNA potessero essere utilizzate per produrre alberi evolutivi - alberi che corrispondevano a quelli basati su caratteristiche morfologiche o anatomiche - questo avrebbe fornito "al meglio un'unica prova disponibile della realtà della macroevoluzione». Così iniziò uno sforzo decennale per sequenziare i geni di molti organismi e costruire alberi evolutivi ("filogenetici") basati su "molecolari". L'obiettivo finale è stato quello di costruire un grande "albero della vita", mostrando come tutti gli organismi viventi sono collegati attraverso una comune ascendenza universale.
L'assunzione principale
La logica di base dietro la costruzione di alberi molecolari è relativamente semplice. In primo luogo, i ricercatori scelgono un gene, o una suite di geni, che si trova in più organismi. Successivamente, quei geni vengono analizzati per determinare le loro sequenze nucleotidiche, quindi è possibile confrontare le sequenze geniche di vari organismi. Infine, viene costruito un albero evolutivo basato sul principio che più la sequenza nucleotidica è simile, più la specie è strettamente correlata. Un articolo sulla rivista Biological Theory lo mette in questo modo: La sistematica Molecolare si basa (in gran parte) sul presupposto, chiaramente articolato per la prima volta da Zuckerkandl e Pauling (1962), che il grado di somiglianza complessiva rifletta il grado di parentela. Questa ipotesi è essenzialmente un'articolazione di una caratteristica importante della teoria: l'idea di una discendenza comune universale. Tuttavia, è importante rendersi conto che è una mera supposizione affermare che le somiglianze genetiche tra specie diverse derivano necessariamente da una discendenza comune. Operando rigorosamente all'interno di un paradigma darwiniano, questi presupposti fluiscono però naturalmente. Come spiega il suddetto articolo sulla teoria biologica, l'assunto principale alla base degli alberi molecolari "deriva dall'interpretazione della somiglianza molecolare (o dissomiglianza) tra i taxa nel contesto di un modello darwiniano di cambiamento continuo e graduale". Quindi si presume che la teoria sia idonea a costruire un albero. Ma anche, se l'evoluzione darwiniana fosse vera, la costruzione di alberi che utilizzano sequenze diverse dovrebbe rivelare uno schema ragionevolmente coerente tra geni o sequenze differenti. Ciò rende ancora più significativo il fatto che gli sforzi per costruire un grande "albero della vita" utilizzando il DNA o altri dati di sequenze biologiche non siano stati conformi alle aspettative. Il problema fondamentale è che un gene fornisce una versione dell'albero della vita, mentre un altro gene fornisce una versione molto diversa e contrastante dell'albero. Ad esempio, come discuteremo più avanti, l'albero dei mammiferi standard pone gli esseri umani più strettamente legati ai roditori che agli elefanti. Ma gli studi su un certo tipo di DNA chiamato geni microRNA hanno suggerito il contrario: che gli esseri umani fossero più vicini agli elefanti che ai roditori. Tali conflitti tra alberi basati sui geni sono estremamente comuni.
I dati genetici non stanno quindi dipingendo un quadro coerente dell'ascendenza comune, mostrando che le ipotesi alla base della costruzione degli alberi comunemente falliscono. Ciò porta a domande giustificate sul fatto che l'ascendenza comune universale sia corretta.
Conflitti alla base dell'albero della vita
I problemi sono sorti per la prima volta quando i biologi molecolari hanno sequenziato i geni dai tre domini di base della vita - batteri, archaea ed eukarya - ma quei geni non hanno permesso a questi gruppi di base della vita di essere risolti in uno schema ad albero. Nel 2009, la rivista New Scientist ha pubblicato una storia di copertina intitolata "Perché Darwin si sbagliava sull'albero della vita" che spiegava questi dilemmi: I problemi sono iniziati all'inizio degli anni '90, quando è diventato possibile sequenziare veri geni batterici e arcaici piuttosto che solo RNA. Tutti si aspettavano che queste sequenze di DNA confermassero l'albero dell'RNA, e a volte lo facevano ma, soprattutto, in massima parte no. L'RNA, ad esempio, potrebbe suggerire che la specie A fosse più strettamente correlata alla specie B rispetto alla specie C, ma un albero fatto di DNA suggeriva il contrario. Questo tipo di dati ha portato il biochimico W. Ford Doolittle a spiegare che “i filogenitori molecolari non riusciranno a trovare il 'vero albero', non perché i loro metodi siano inadeguati o perché abbiano scelto i geni sbagliati, ma perché la storia della vita non può essere rappresentato come un albero”. New Scientist la mette così: “Per molto tempo il Santo Graal è stato quello di costruire un albero della vita... Ma oggi il progetto è a pezzi, fatto a pezzi da un assalto di prove negative”.
Molti evoluzionisti a volte rispondono che questi problemi sorgono solo quando si studiano microrganismi come i batteri, organismi che possono scambiare geni attraverso un processo chiamato "trasferimento genico orizzontale", confondendo così il segnale delle relazioni evolutive. Ma questa obiezione non è del tutto vera, dal momento che l'albero della vita è messo in discussione anche tra gli organismi superiori in cui tale scambio genetico non è prevalente. Carl Woese, un pioniere della sistematica molecolare evolutiva, spiega: “Incongruenze filogenetiche possono essere viste ovunque nell'albero universale, dalla sua radice alle ramificazioni principali all'interno e tra i vari taxa fino alla composizione degli stessi raggruppamenti primari”. Allo stesso modo, l'articolo del New Scientist osserva che "la ricerca suggerisce che anche l'evoluzione di animali e piante non è esattamente simile ad un albero". L'articolo spiega cosa è successo quando il microbiologo Michael Syvanen ha cercato di creare un albero che mostrasse relazioni evolutive utilizzando 2000 geni di un gruppo eterogeneo di animali: Ha fallito. Il problema era che geni diversi raccontavano storie evolutive contraddittorie. ... i geni inviavano segnali contrastanti. ... Circa il 50 per cento dei suoi geni ha una storia evolutiva e il 50 per cento un'altra, come ci si aspetterebbe in una scelta casuale. I dati erano così difficili da risolvere in un albero che Syvanen si lamentò: "Abbiamo appena annientato l'albero della vita". Molti altri articoli nella letteratura tecnica riconoscono problemi simili.
Conflitti tra rami superiori
Un documento del 2009 in Trends in Ecology and Evolution osserva che "Una sfida importante per l'incorporazione di così grandi quantità di dati nell'inferenza degli alberi delle specie è che storie genealogiche contrastanti spesso esistono in geni diversi in tutto il genoma". Allo stesso modo, in un articolo in Genome si sono studiate le sequenze di DNA in vari gruppi animali e scoperto che "diverse proteine generano diversi alberi filogenetici".
Un articolo del giugno 2012 su Nature riportava che brevi filamenti di RNA chiamati microRNA "stanno distruggendo le idee tradizionali sul modello ad albero del mondo animale" Il biologo di Dartmouth Kevin Peterson, che studia i microRNA, si è lamentato: "Ho esaminato migliaia di geni di microRNA e non riesco a trovare un solo esempio che possa supportare l'albero tradizionale". Secondo l'articolo, i microRNA hanno prodotto "un diagramma radicalmente diverso per i mammiferi: uno che allinea gli esseri umani più strettamente agli elefanti che ai roditori". Peterson lo ha detto senza mezzi termini: "I microRNA sono totalmente inequivocabili ... danno un albero completamente diverso da quello che vogliono tutti gli altri".
Conflitti tra molecole e morfologia
Non tutti gli alberi filogenetici sono costruiti confrontando molecole come il DNA di specie diverse. Molti alberi si basano sul confronto della forma, della struttura e del piano corporeo di diversi organismi, chiamati anche "morfologia". Ma sono comuni anche i conflitti tra alberi basati sulle molecole e alberi basati sulla morfologia. Un documento del 2012 che studiava le relazioni dei pipistrelli lo ha chiarito, affermando: "L'incongruenza tra filogenesi derivata da analisi morfologiche e molecolari e tra alberi basati su diversi sottoinsiemi di sequenze molecolari è diventata pervasiva poiché i set di dati si sono espansi rapidamente sia nei caratteri che nelle specie". Questo non è certo l'unico studio a incontrare conflitti tra alberi basati sul DNA e alberi basati su caratteristiche anatomiche o morfologiche. I libri di testo spesso affermano che la discendenza comune è supportata usando l'esempio di un albero di animali basato sull'enzima citocromo c che corrisponde al tradizionale albero evolutivo basato sulla morfologia. Tuttavia, i libri di testo menzionano raramente che l'albero basato su un enzima diverso, il citocromo b, contrasta con l'albero evolutivo standard. Come ha osservato un articolo in Trends in Ecology and Evolution: “il gene mitocondriale del citocromo b implicato porta a. . . un'assurda filogenesi dei mammiferi, indipendentemente dal metodo di costruzione dell'albero”. Gatti e balene rientravano all'interno dei primati, raggruppandosi con scimmie e strepsirhine (lemuri e loris) ad esclusione dei tarsi. Il citocromo b è probabilmente il gene più comunemente sequenziato nei vertebrati, il che rende questo sorprendente risultato ancora più sconcertante.
Sorprendentemente, un altro articolo su Trends in Ecology and Evolution concludeva che "la ricchezza di proposte morfologiche e molecolari in competizione delle filogenesi prevalenti degli ordini dei mammiferi ridurrebbe l'albero dei mammiferi a un cespuglio irrisolto, l'unico coerente con la relazione evolutiva è probabilmente il raggruppamento di elefanti e mucche di mare”.
A causa di tali conflitti, un importante articolo di revisione su Nature riportava che “le disparità tra alberi molecolari e morfologici” portano a “guerre di evoluzione” perché “alberi evolutivi costruiti studiando le molecole biologiche spesso non assomigliano a quelli ricavate dalla morfologia». Infine, uno studio pubblicato su Science nel 2005 ha cercato di utilizzare i geni per ricostruire le relazioni dei phyla animali, ma ha concluso che “nonostante la quantità di dati e l'ampiezza dei taxa analizzati, le relazioni tra la maggior parte dei phyla animali sono rimaste irrisolte. " L'anno successivo, gli stessi autori pubblicarono un articolo scientifico intitolato "Cespugli nell'albero della vita", che offriva conclusioni sorprendenti. Gli autori riconoscono che "una grande frazione di singoli geni produce filogenesi di scarsa qualità", osservando che uno studio "ha omesso il 35% di singoli geni dalla loro matrice di dati, perché quei geni hanno prodotto filogenesi in contrasto con la convinzione convenzionale". Il documento suggerisce che "alcune parti critiche dell'albero della vita possono essere difficili da risolvere, indipendentemente dalla quantità di dati convenzionali disponibili". L'articolo sostiene anche che "la scoperta ricorrente di cladi (cespugli) persistentemente irrisolti dovrebbe forzare una rivalutazione di diversi presupposti ampiamente diffusi della sistematica molecolare".
Sfortunatamente, un presupposto che questi biologi evoluzionisti non sono disposti a rivalutare è il presupposto che l'ascendenza comune universale sia corretta. Fanno appello a una miriade di argomenti ad hoc - trasferimento genico orizzontale, attrazione di rami lunghi, evoluzione rapida, diversi tassi di evoluzione, teoria coalescente, campionamento incompleto, metodologia errata ed evoluzione convergente - per spiegare dati scomodi che non si adattano al motivo ad albero ambito. Come affermava un documento del 2012, "il conflitto filogenetico è comune e spesso la norma piuttosto che l'eccezione". con esso una predizione chiave della teoria neodarwiniana.