Fossil fredag: Hvordan larven fikk bena, eller ikke
Günter Bechly; 10. november 2023. Oversatt herfra

Bilde 1. Sommerfugl-larve -se 'forbena'

Denne fossile fredagen har en larve fanget i en 45 millioner år gamme lklump treharpiks kvae fra Eocene Baltic. En larve ser selvfølgelig veldig forskjellig ut fra sommerfuglen den til slutt utvikler seg til -video (8 min). Den fantastiske metamorfosen av larver til sommerfugler ble først oppdaget av den britiske legen William Harvey (1651) og den nederlandske biologen Jan Swammerdam (1669), og ble berømt i malerier av pioner -entomologen Maria Sybil Merian i sin bok Metamorphosis insekturinamensium (merian Sybil, 1705).
De mer primitive gruppene av insekter som kakerlakker, gresshopper, cikader og biller har en såkalt hemimetaboløs utvikling, der nymfen er lik i kroppsform med det voksne insektet, og med hvert hamskifte vokser i størrelse og spesielt i lengde på vinge hylsteret. Imidlertid tilhører de fleste insektarter, og faktisk de fleste dyr på planeten vår, holometabola, gruppen (claden) til insekter med fullstendig metamorfose, som inkluderer blondervinger, biller, bier og veps, mygg og fluer, skorpionfluer og lopper, så vel som caddisfluer og sommerfugler. I disse insektene har larven en veldig annen kroppsplan enn det voksne insektet. Etter den siste larvestadiet er det et hviletrinn kalt Dolla eller Chrysalis der larvekroppen for det meste blir oppløst til en slags cellesuppe og omorganisert i voksen kroppsplan. Denne mirakuløse utviklingen ble omtalt i Shine Media -dokumentaren Metamorphosis (Illustra Media 2011 -lenke, Klinghoffer 2011-lenke) og utgjør et betydelig mysterium for evolusjonsbiologer.

Naturen til mysteriet
Bare tre hypoteser for utviklingen av metamorfose hos insekter er blitt presentert: én som antyder at holometabolan-masken tilsvarer den hemimetabolanske nymfen, falt i unåde for flere tiår siden. En annen Holometabolna Caterpillar stammet fra en merkelig hybridiseringshendelse av et insekt med et fløyels orm (Williamson 2009), som generelt blir betraktet som uhøytidelig tull (Giribet 2009; se også Evolution News 2011 -lenke). Den for tiden foretrukne hypotesen er basert på veldig gamle ideer fra Harvey (1651) og Berleee (1913), som ble videreutviklet og utdypet av Truman & Riddiford (1999, 2002, 2019, 2022). Deres såkalte pronymfe hypotese antyder at ungdomstadiene av hemimetaboløse og holometaboløse insekter ikke er en homologe, men at bare hemimetabolanen tilsvarer sommerfugl-larven, og de flere nymfale instarene tilsvarer puppe-stadiet (se også Grimaldi & & Engel 2005).

Imidlertid møter denne hypotesen to formidable utfordringer:
1. Pronymfen er et ikke-spisende endelig embryonalt stadium, som mangler funksjonelle munndeler, som klekkes fra egget og smelter umiddelbart inn i den første nymfale figuren. Sommerfuglarven er et rent fôringsstadium, i utgangspunktet en tarm med ben. Hvordan kunne den ene utvikle seg til den andre med funksjonelle og fordelaktige mellomformer?
2. På samme måte hvordan kan et enkelt puppastadium, der den komplette kroppsplanen blir oppløst (inkludert til og med hjernen, se Truman et al. 2023 -lenke og Saplakoglu 2023 -lenke), utvikle seg via levedyktige former fra en normal serie nymfale instars som gradvis forvandles til en voksen med hvert smelting? Dette ser ut til å ikke bare være usannsynlig, men utenkelig og praktisk talt umulig. Derfor er denne hypotesen kontroversiell selv blant mainstream -biologer, som har hevet mange innvendinger til tolkningen av puppen som bare nymfestadiet (f.eks. Duporte 1958). Alt som evolusjonister har å tilby er vage spekulasjoner som dette: "Kanskje for 280 millioner år siden, gjennom en sjansemutasjon, klarte ikke noen pro-nymfer å absorbere hele eggeplommen i eggene sine, og etterlot en dyrebar ressurs ubrukt. Som svar på denne ugunstige situasjonen fikk noen pro-nympfer et nytt talent, evnen til å aktivt å spise "(JABR 2012 -lenke). 'Lett sak'.
Uansett bør vi forvente at en så fantastisk utviklingsmåte utviklet seg fra normale nymfale stadier, om i det hele tatt, etter hundrevis av millioner år med gradvis endring. Det er imidlertid slett ikke hva fossilprotokollen viser.

Faktisk er de første holometabolanske insektene registrert fra den samme Pennsylvanian -perioden som de første flygende insektene. Molekylære klokkedata antyder til og med at holometabola er minst like eldgamle (ca. 328-318 mill. år) som den tidligste fossilprotokollen av flygende insekter (Labandeira 2011), eller plasserer "opprinnelsen til holometabola i Carboniferous (355 mill. år siden), en dato betydelig eldre enn tidligere paleontologiske og morfologiske fylogenetiske rekonstruksjoner "(Wiegmann et al. 2009a -lenke, 2009eb, Misof et al. 2014 -lenke). Min kjære kollega og hyppige medforfatter Andre Nel (2019) kommenterte nylig at "den sene Carboniferous også var tiden for de eldste kjente holometaboløse insekter, med fullstendig metamorfose (veps, biller, skorpionfluer)." Faktisk er fossiler fra larve og voksne holometaboløse insekter av forskjellige ordener funnet i sene karbonholdige lag (se Kukalova-Peck 1997, Nel et al. 2007 -lenke, 2013 -lenke, Béthoux 2009, Kirejtshuk & Nel 2013, Kirejtshuk, Al. 2014).

Tidlig og plutselig oppdukking
Denne veldig tidlige og svært komplekse holometabolanske metamorfosen representerer et av de mange eksemplene på ventetidsproblemet, fordi det absolutt krevde mange koordinerte mutasjoner, som igjen krevde størrelsesordrer mer tid til å stamme og spre seg enn det som var tilgjengelig.
Men enhver teori for opprinnelsen til sommerfugl- larven må forklare mye mer enn det. Mens hemimetabolanske nymfer og alle voksne vingede insekter bare har tre par thoraxben, har larvelarvene av sommerfugler og planter veps i tillegg flere par lubne abdominale benvedheng kalt forben. "Disse forbenene utgjør et evolusjonært mysterium, og forskere har lenge kjempet over hvordan og hvorfor de fikk dem" (Pallardy 2023 -lenke). Hvor kom disse forbenene fra? Det er tre alternative hypoteser på bordet;
1. Forben er serielt homologe med thoraxben, og er dermed avledet fra reaktiverte abdominale ben av krepsdyr. Dette alternativet ble utfordret og uten tvil tilbakevist av tidligere Evo-Devo-studier som Yue & Hua (2010) -lenke og Oka et al. (2010) -lenke.
2. Forben er nye tilpasninger uten direkte forløperstrukturer.
3. Forben er avledet fra internt vendte strukturer (endites) til krepsdyrlemmene (f.eks. Oka et al. 2010) -lenke.

Bilde 2. Sommerfugl-larver

Nå, en ny studie av Matsuoka et al. (2023) testet disse tre hypotesene med evo-devo-data. Forfatterne antyder at forbena er nye egenskaper, men basert på re-aktivering av eksisterende endittgener. Pressemeldingen gjør det veldig tydelig: forben "ser ut til å være modifiserte enheter. Etter hvert som krepsdyr utviklet seg til insekter, gikk ekstremiteter stort sett tapt. Men i sommerfugler og møll ble genet for dem reaktivert, og ga larvene forbenene sine. " (Pallardy 2023) -lenke.
For å evaluere gjennomførbarheten av denne hypotesen må vi først se på fordelingen av forben innen holometabolanske insekter, fordi denne karakteren ikke er hierarkisk distribuert som vil bli spådd av darwinisme, men i stedet er veldig inkongruent (homoplastisk): Forben forekommer i larvene av: Planteveps, skorpionfluer og lopper, caddisfluer og sommerfugler, og noen fluerfamilier, men er fraværende i alle andre holometabolanske grupper. Dette uoverensstemmende mønsteret innebærer at forbenene enten ble redusert flere ganger, eller i stedet for å ha stammet uavhengig som et forhold av konvergens (Suzuki og Palopolis (Suzuki & Palopolis 2001). Egentlig foreslo Hinton (1955) en uavhengig opprinnelse til forben 27 ganger innen Diptera. Dette alene er en grandios empirisk svikt i darwinistisk teori, fordi den unike anatomiske likheten ikke ser ut til å være sannsynlig basert på arv fra en felles stamfar. Av hensyn til argumentet vil vi la dette passere og bare se på den nye studien.

Vurdering av den nye studien
Som vi har sett ovenfor, forklarer darwinister nå opprinnelsen til larvene med reaktiveringen av et krepsdyr-gen, som var i dvale i kanskje 100 millioner år. Alvorlig? Etter en så lang periode uten funksjon og uten adaptivt press for å eliminere skadelige mutasjoner, skulle dette genet fortsatt ha holdt seg funksjonelt i stedet for å bli nedbrutt av tilfeldig genetisk støy? Dette ville være beslektet med et ekte mirakel og ville uten tvil blitt antatt å ødellegen evolusjonsloven, kjent som Dollos lov, som er basert på det enkle faktum at historien ikke gjentar seg (Gould 1970). Kan denne loven brytes innen en viss realistisk tidsskala?
Som vist av Rana (2017) -lenke, var det flere studier som evaluerte tidsrammen der funksjonen til et gen blir degradert og tapt, slik at det ikke kan reaktiveres;

1. Studien av Marshall et al. (1994) -lenke https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.91.25.12283 antydet at reaktivering er rimelig over tidsskalaer på 0,5-6 millioner år. Forfatterne konkluderte med at "reaktiveringen av lange (> 10 millioner år) -ikke-uttrykte gener og sovende utviklingsveier ikke er mulig med mindre funksjonen opprettholdes av andre selektive begrensninger."
2. Lynch & Conery (2000) -lenke viste at dupliserte gener mister funksjonen ved stokastisk stilning i løpet av noen få millioner år. Rana (2017) nevner at slike dupliserte gener kan tjene som proxy for sovende gener, fordi de ikke lenger er under påvirkning av seleksjon. Lynch og Conferring fant en halveringstid på 4 millioner år, noe som innebærer at funksjonen går tapt etter 16-24 millioner år.
3. Protas et al. (2007) -lenke viste at et slikt tap av funksjon skjer mye raskere, på omtrent 1 million år, hvis det er fordelaktig og dermed påvirkes av seleksjon.
Horne (2010) -lenke studerte reaktiveringen av øyesyn i blinde ostracods og kommenterte at "det ser ut til å være flere veldokumenterte eksempler på reaktivering av sovende gener, noe som tillater opptreden av" tapte karakterer, i noen tilfeller etter flere millioner år. "

Bilde 3. Lettere forklart ved intelligent opphav

Så vi har en realistisk tidsramme på omtrent 1-24 millioner år for reaktivering av et sovende gen. Kortsiktige reverseringer kan faktisk observeres i laboratorie-eksperimenter, for eksempel angående medikament-resistens blant bakterier (Gouda et al. 2019). Noe lenger enn den nevnte tidsbegrensningen er forbudt etter Doll's Law of Irreversibility (Gould 1970 -lenke, Bull & Charnov 1985) -lenke. Enhver tilsynelatende reaktivering på lengre tidsrammer (se eksempler nevnt av Fryer 1999, Dingle 2003, Cruickshank & Paterson 2006, Horn 2010, og Rana 2017) -lenke kan ikke rimelig forklares med darwinistiske prosesser, men krever intelligent design som mer plausibel og årsakssikker. Rana (2017) understreket riktig at "det ikke er uvanlig at ingeniører gjenbruker det samme designet eller å gjenbesøke en tidligere brukt designfunksjon i en ny prototype."

Men det kan være et smutthull
Lynch (2022) fant nylig at "lang halveringstid av forsterkere, transkripsjons-faktorbindingssteder og protein-proteinmotiver antyder at evolusjonære reverseringer er mulig etter mye lengre perioder med tap enn tidligere antatt." Han konkluderte med at "disse dataene indikerer at reaktivering av disse mindre funksjonelle enhetene er mulig etter mange millioner av år og antyder at omutvikling av komplekse egenskaper kan oppstå gjennom tap og gjenvinning. Dermed antyder disse dataene at organismer ikke trenger å overvinne "den rene statistiske usannsynligheten ... av evolusjon som noen gang kommer til det samme komplekse gen-sluttresultatet to ganger" (Müller i Gould 1970), snarere "organismer trenger bare å gå tilbake et enkelt trinn slikt som gjenkjenning av et transkripsjonsfaktor-binde-sted i et cis-regulerende element i et protein-protein-interaksjonsmotiv."
Imidlertid er det en advarsel, fordi den lange halveringstiden ikke gjelder for stilnede proteinkodende gener, noe som vil nedbryte mye raskere. Lynch (2022) -lenke innrømmet eksplisitt at "det virker usannsynlig at den genetiske informasjonen for utvikling og funksjon av typen (character) kan opprettholdes i lange perioder i fravær av typen (character - Bull & Charnov, 1985)." Dette kunne bare unngås i tilfeller av serielt homologe tegn, når minst ett eksempel på uttrykk for denne typen skulle forbli, slik at selkesjon kan fungere mot forverring av funksjonen ved tilfeldige kopieringsfeil. Soefore antydet Lynch (2022) -lenke som et smutthull for brudd på Dollos lov "at utviklingsprogrammene som kreves for etablering av serielt homologe typer (characters) kanskje aldri virkelig går tapt så lenge en eneste forekomst av karakteren gjenstår."

Bilde 5. 'Selektiv fordel' beretter om hensikt -forklaring.

Hvordan ville darwinister argumentere?
Så la oss se på muligheten for at dette smutthullet kan tillate reaktivering av endittgenet i larvene som antydet i den nye studien av Matsuoka et al. (2023). Sannsynligvis vil darwinister krangle som følger: hypotetiske homologer av mage ben-enheter . Slike vesikler er fraværende i alle kjente bevingede insekter og ble dermed redusert i STEM -arten av kronegruppen Pterygoter, som levde for minst 323 millioner år siden i den tidligste Pennsylvanian (Namurian) -perioden i henhold til det eldste fossil fregisteret (Brackman et al. 1994 Brauckmann & Schneider 1996, Prokop et al. 2005, Prokop & Hörnschemeyer 2016, Wolfe et al. 2016), og for 410 millioner år siden i den sene Devonian -perioden ifølge molekylær klokke -estimater (Wiegmann et al. 2009eb, Misof et al. 2014 2014 ). Dette er 10 millioner år før den eldste fossilprotokollen av holometabolanere (313,7 mill. år, Wolfe et al. 2016)-lenke og 60 millioner år før molekylære klokke-estimater av deres opprinnelse (350 mill. år, Wiegmann et al. 2009a, 2009eb, Misof et al . 2014 / 328-318 mill. år. i følge Labandeira 2011). Derfor ville transformasjonen ha skjedd etter 60-10 millioner år med genundertrykkelse hvis forbenen e ville tilhøre grunnplanen til holometabolanske insekter. Dette vil fortsatt nå eller overskride de ovennevnte grenser som er pålagt av Dollas lov.

Men det blir mye verre for den evolusjonistiske hypotesen. Som vi har sett ovenfor, tilhører ikke larve-forben grunnplanen for holometabolanske insekter (Peters et al. 2014), men utviklet seg uavhengig flere ganger i flere krongrupper blant dem. Derfor må vi se på alderen til disse krongruppene og ikke alderen til Holometabola som helhet for å evaluere det tilgjengelige tidsvinduet. La oss være maksimalt sjenerøse og anta at larve-forben i det minste er homologe i caddisfluer (Trichoptera) og sommerfugler (Lepidoptera), slik at de kunne tilhøre grunnplanet til deres vanlige amfysmenopteran. I følge TimeTree of Life (Wiegmann et al. 2009a, 2009) oppsto i permiske og triasiske grupper: Lepidoptera, for eksempel for omtrent 230 millioner år siden og Amphysmenoptera (katastrofen til Trichoptera + Lepidoptera) 282 millioner år siden. Denne molekylære dateringen stemmer omtrent overens med den tidlige fossilprotokollen til disse gruppene. Dette innebærer at reaktiveringen av det sovende genet ville ha skjedd etter 128-41 millioner år (410 / 323-282 mill. år) i fravær av en hvilken som helst instantiert serielt homolog type (character), noe som ganske enkelt er umulig i henhold til grensene foreslått av hovedstrøms evolusjonsbiologi.

Bilde 6. Et stort sprang -som måtte tas i ett forsøk

Er dette eksakt vitenskap?
Slike upraktiske fakta plager selvfølgelig ikke evolusjonsbiologer i det hele tatt, fordi loven åpenbart må ha blitt brutt, fordi vi vet at det skjedde. Tilsynelatende betyr ikke lover mye i evolusjonsbiologi og kan suspenderes når en rettferdig historie krever det. Høres ut som eksakt vitenskap - ikke!
Hvorfor kan du ikke finne enkle beregninger som vi nettopp har gjort over hvor som helst i den vanlige vitenskapelige litteraturen, for å sjekke om et scenario er plausibelt og kompatibelt med andre påstander om evolusjonsteori? Er forskerne virkelig interessert i å teste hypotesene sine og til slutt finne ut at de ikke holder vann? Det ser absolutt ikke slik ut for meg. Til tross for all vitenskapelig innsats fra darwinister, er opprinnelsen til fullstendig metamorfose hos holometabolanske insekter fortsatt et uløst mysterium, som er mye bedre og mer tilstrekkelig årsaks- forklart av intelligent design.
For referanser -se sluten av originalartikkel -lenke.

Oversettelse via google oversetter og bilder ved Asbjørn E. Lund