Utviklingsbiologi av virveldyrskjeletter viser at likheter er bedre forklart ved design
Av Brian Miller, 5. september 2024. Oversatt herfra. Kursiv og understreking ved oversetter.

I en artikkel i går -lenke, rapporterte jeg om Stuart Burgess nye artikkel i tidsskriftet BioInpiration & Biomimetics, "Universal Optimal Design in the Vertebrate Limb Pattern and Lessons for Bioinspired Design." -lenke. Han demonstrerer at de vanlige trekk ved virveldyr lemmer blir bedre forklart ved design enn av felles aner. Han forklarer hvordan lemmene er konstruert rundt den trippel-leddede- utformingen fordi den utformingen er den beste for å tillate forskjellige komplekse bevegelser. Han beskriver også hvordan oppstart av den utformingen i hver virveldyrgruppe (f.eks. fugler) er optimalt designet for gruppens miljø og atferd. Her vil jeg beskrive hvordan embryologiske studier ytterligere undergraver evolusjonære forklaringer om lemmenees likheter og i forlengelsen understøtter Burgess' konklusjon.

Bilde 1. Hauk i flukt

Evolusjonære spådommer
Evolusjonister antar at egenskapene de klassifiserer som homologe, deler likheter på grunn av at de har utviklet seg fra en felles stamfar. For eksempel er forlemmet til et pattedyr på mange måter like vingen til en fugl. Franbenet til hver enkelt antas å ha utviklet seg fra franbenet til en felles stamfar som hadde de samme likhetene. Evolusjonister spådde at homologe egenskaper skulle dele lignende utviklingsveier - de spesifikke trinnene for cellemigrasjon -lenke og differensiering -lenke, som danner trekkene til et egg utvikler seg til et avkom.

Manfred D. Laubichler er en fremtredende teoretisk biolog og vitenskapshistoriker. I sin artikkel "Homology in Development and the Development of the Homology Concept" -lenke, oppsummerer han denne forventningen:
"Kjerneforutsetningen av det biologiske homologibegrepet er at homologer er enhetene i fenotypisk evolusjon. Som sådan er de individuelle kvasi-autonome deler av en organisme som deler visse elementer og variasjonsegenskaper. Derfor, hvis to karakterer skal være homologe, kan de bare avvike i disse aspektene av strukturen som ikke er underlagt delte utviklingsbegrensninger. Utviklingsmekanismers rolle er å garantere identiteten til to strukturer siden de begrenser variasjonsegenskapene til kvasi-autonome enheter."
Med andre ord, forskjellene mellom homologe egenskaper i forskjellige arter er resultatet av måten deres felles forfedres utviklingsvei var fri til å endre seg, og likhetene mellom deres egenskaper tilsvarer måtene banen ikke kunne endre seg. I sammenheng med virveldyr, bør homologe lemmer være resultatet av svært like utviklingsveier siden det tre-leddede oppsettet ble opprettholdt i de fleste forfedre på grunn av utviklings- og operasjonelle - begrensninger.

Bilde 2. Sirkelslutning ut fra homologi

Svikt i spådommen
Likevel viser de embryologiske bevisene at denne sentrale prediksjonen er usann. Evolusjonsbiologer Tatsuya Hirasawa og Shigeru Kuratani detaljerer i sin artikkel “Evolution of the Vertebrate Skeleton: Morfology, Embryology and Development” -lenke, hvordan homologe bein ofte utvikler seg fra forskjellige utviklingsveier støttet av forskjellige gener:
"Historiske kontinuiteter av skjelettelementer som trinnvise morfologiske forandringer langs en fylogen avstamning kan utledes fra detaljerte komparative analyser. Innenfor disse kontinuitetene oppstår imidlertid diskontinuiteter av genetiske og utviklingsmessige basiser, der morfologisk homologe bein produseres gjennom forskjellige utviklingsprosesser."
Forskjellene kan omfatte homologe bein med opprinnelse i forskjellige regioner av embryoene i forskjellige typer celler, og de kan bruke veldig forskjellige cellemigrasjon, celledifferensiering og genetiske mekanismer og veier. Forfatterne forklarer hvordan denne oppdagelsen er i konflikt med evolusjonære forventninger:
"Et lignende reduksjonistisk argument var en gang utbredt med en vag forventning i begynnelsen av evolusjonær utviklingsbiologi; nemlig at morfologisk homologe strukturer skal mønstres gjennom visse uendrede infrastrukturer, som funksjon av evolusjonært konserverte sett med regulatoriske gener eller genreguleringsnettverk."

Implikasjoner
Annen forskning har identifisert mange ytterligere forskjeller i utvikling av virveldyr (her, her). Det samme gjelder for hele kroppsplanen for forskjellige virveldyrgrupper. Disse ofte dramatiske forskjellene i både utviklingsveier og deres genetiske basiser utfordrer påstanden om at homologe lemmer kan forklares med felles aner.

Bilde 3. årsaken må være sterkere enn virkningen

Som en analogi ser to versjoner av Microsoft Windows veldig like ut, og deres programmering og datamaskinene som kjører dem er også veldig like. Likhetene i både operativsystemets utseende og den underliggende programvaren og maskinvaren antyder at det ene operativsystemet fungerte som grunnlag for det andre eller at de deler en felles forfedre kilde. Derimot ser Microsoft Windows og Mac OS også veldig like ut, men programmeringen og datamaskinene som kjører dem er veldig forskjellige. Deres likhet i utseende er ikke et resultat av felles aner, men av en programvareingeniør som velger å designe den ene på samme måte som den andre.
På samme måte kan to virveldyr lemmer se like ut, men likheten kan være resultatet av grunnleggende forskjellige utviklingsveier støttet av forskjellige sett med gener. Følgelig forklares likheten best med et sinn som velger å lage dem basert på det samme generelle designmønsteret. Andre vanlige designmønstre i biologi har blitt diskutert i nyere artikler av biolog Emily Reeves og vitenskapsjournalist David Coppedge (her, her), noe som videre illustrerer hvordan designrammen er avgjørende for å fremme det vi forstår av organisasjonen på høyere nivå av levende systemer.

Bilde 4. Brian Miller

Forskningskoordinator og senior stipendiat, Center for Science and Culture.
Dr. Brian Miller er forskningskoordinator og senior stipendiat for Center for Science and Culture ved Discovery Institute. Han har en B.S. I fysikk med en lavere grad i prosjektering fra MIT og doktorgrad. I fysikk fra Duke University. Han snakker internasjonalt om temaene Intelligent Design og innflytelsen av livssyn på samfunnet. Han har også konsultert om organisasjonsutvikling og strategisk planlegging, og han er teknisk konsulent for Ideashares, en virtuell inkubator dedikert til å bringe innovasjon til markedet.

Oversettelse, via google oversetter, og bilder ved Asbjørn E. Lund
---