Reptile legs

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"Als Knospen führen durch das Wachstum an die frische Knospen, und diese, wenn kräftig, verzweigen sich und overtop auf allen Seiten eine viele schwächere Zweig, so von Generation glauben, dass ich es mit dem großen Baum des Lebens gewesen ist, die mit ihren Toten füllt und gebrochen Zweige der Kruste der Erde, und bedeckt die Oberfläche mit seinen ständig Verzweigung und schöne Verzweigungen."

Charles Darwin
Die Entstehung der Arten. Seite 171

Teil 1 Überblick

"OH JEHOVA, quam ampla sunt Oper Tua. "

– Carolus Linnaeus
am Anfang von Systema Naturae. 1757

Nach der Theorie der gemeinsamen Abstammung, modernen Lebewesen mit all ihren unglaublichen Unterschiede, sind die Nachkommen einer einzigen Spezies in der fernen Vergangenheit. Trotz der umfangreichen Variation von Form und Funktion unter Organismen charakterisieren einige grundlegende Kriterien, alles Leben. Einige der makroskopischen Eigenschaften, die alle Lebens charakterisieren sind (1) die Replikation, (2) Erblichkeit (Eigenschaften Abkömmlinge korreliert sind mit denen von Vorfahren), (3) -Katalyse, und (4) Energienutzung (Metabolismus). Bei einem sehr minimalen werden diese vier Funktionen benötigt, um eine physikalische historischen Prozess zu erzeugen, die durch einen phylogenetischen Baum beschrieben werden kann.

Wenn alle lebenden abstammen Arten von ursprünglich Spezies, die diese vier obligate Funktionen hatte, dann werden alle lebenden Arten heute sollten unbedingt diese Funktionen haben (eine etwas trivial Abschluss). Am wichtigsten ist jedoch, alle modernen Arten geerbt haben, sollten die Strukturen dass diese Funktionen auszuführen. Somit ist eine grundlegende Vorhersage der genealogische Verwandtschaft allen Lebens, mit der Einschränkung von gradualism kombiniert, ist, dass Organismen in den jeweiligen Mechanismen sehr ähnlich sein sollten und Strukturen, die diese vier grundlegenden Lebensprozesse auszuführen.

Bestätigung:

Die gemeinsamen Polymere des Lebens

Die Strukturen, die alle bekannten Organismen nutzen diese vier grundlegenden Prozesse auszuführen sind alle recht ähnlich, trotz der Chancen. Alle bekannten Lebewesen verwenden Polymere, die diese vier grundlegenden Funktionen auszuführen. Organische Chemiker haben Hunderte von verschiedenen Polymere synthetisiert, aber die nur durch das Leben verwendete, unabhängig von Art, sind Polynukleotide, Polypeptide und Polysaccharide. Unabhängig von der Art, die DNA, RNA und Proteinen verwendet in bekannten lebenden Systemen haben alle die gleiche Chiralität, obwohl es mindestens zwei chemisch äquivalente Auswahl der Chiralität für jedes dieser Moleküle. Zum Beispiel hat RNA vier Chiralitätszentren in ihrem Riboserings, was bedeutet, dass es 16 mögliche Stereoisomeren hat—aber nur eine dieser Stereoisomere in der RNA von bekannten lebenden Organismen gefunden.

Nukleinsäuren sind das genetische Material des Lebens

Zehn Jahre nach der Veröffentlichung von Die Entstehung der Arten. Nukleinsäuren wurden zuerst von Friedrich Miescher in 1869. isoliert Es dauerte weitere 75 Jahre nach dieser Entdeckung vor der DNA als das genetische Material des Lebens identifiziert wurde (Avery et al. 1944). Es ist durchaus denkbar, dass wir ein anderes genetisches Material für jede Spezies gefunden haben könnte. In der Tat ist es immer noch möglich, dass neu identifizierten Spezies unbekannten genetischen Materialien haben könnten. Jedoch sind alle bekannten Lebens verwendet das gleiche Polymer, Polynucleotid (DNA oder RNA), zum speziesspezifischen Informationen speichert. Alle bekannten Organismen stützen die Replikation auf die Vervielfältigung dieses Moleküls. Die DNA von lebenden Organismen verwendet wird synthetisiert unter Verwendung von nur vier Nukleoside (Desoxyadenosin, Desoxythymidin, Desoxycytidin und Desoxyguanosin) aus den bekannten Dutzende (mindestens 102 kommen in der Natur und viele mehr künstlich synthetisiert) (Rozenski et al. 1999; Voet und Voet 1995 p. 969).

Protein Katalyse

Um die Funktionen, die für das Leben zu führen, müssen die Organismen chemische Reaktionen katalysieren. Bei allen bekannten Organismen, ist die enzymatische Katalyse auf die Fähigkeiten auf Basis von Proteinmolekülen zur Verfügung gestellt (und relativ selten, aber wichtig ist, Fälle von RNA-Molekülen). Es gibt über 390 natürlich vorkommenden Aminosäuren bekannt (Voet und Voet 1995. S. 69;. Garavelli et al. 2001); jedoch verwendet die Proteinmoleküle von allen bekannten lebenden Organismen mit der gleichen Teilmenge von 22 Aminosäuren aufgebaut ist.

Es müssen Informationen aus dem genetischen Material auf dem katalytischen Material ein Mechanismus zur Übertragung. Alle bekannten Organismen, mit sehr seltenen Ausnahmen, verwenden Sie den gleichen genetischen Code für diese. Die wenigen bekannten Ausnahmen sind doch einfache und kleinere Abweichungen von der "Universal-" genetischen Code (siehe Abbildung 1.1.1) (Lehman 2001; Voet und Voet 1995. S. 967.), genau so, wie auf der Grundlage der Theorie der gemeinsamen Abstammung von Evolutionsbiologen vorhergesagt, Jahre vor der genetische Code wurde schließlich gelöst (Brenner 1957; Crick et al. 1961; Hinegardner und Engelberg 1963; Judson 1996 p. 280-281).

Die Wissenschaftler, die den genetischen Code in den 1950er und 1960er Jahren geknackt arbeitete unter der Annahme, dass der Code war universal oder fast so (Judson 1996 p. 280-281). Diese Wissenschaftler (die enthalten Francis Crick, Sydney Brenner, George Gamow und einige andere) alle aus dieser Annahme und begründet es basiert auf evolutionäre Argumentation, auch in das völlige Fehlen jeglicher direkten experimentellen Beweis für einen universellen Code.

Abbildung 1.1.1. Die Standard-genetischen Code und bekannte Variante Atomcodes. (1) Candida. ein einzelliger Hefe. (2) Micrococcus. (3) ciliated Protozoen und Grünalgen. (4) Mycoplasma. (5) Suppressor in Bakterien Codon. (6) Euplotes. (7) das Selenocystein Codon (8) Spiro. (9) Micrococcus. (10) resume Codon in ssrA-RNA (Lehman 2001).

"Crick drängte auf seine Begleiter zwei anderen Annahmen von großer Kühnheit zu vereinfachen. sie angenommen, mit einiger Besorgnis, dass der genetische Code der gleiche für alle Lebewesen sein würde. Es gab keine Hinweise was auch immer für diese ;. Doch Universalität schien unvermeidlich aus einem offensichtlichen Grund: da eine Mutation, die auch nur ein Wort oder einen Buchstaben des Codes geändert würden die meisten von einer Kreatur Proteine ​​verändern, es sah sicher tödlich." (Judson 1996 p. 280-281)

In der Tat war die Annahme eines universellen genetischen Code maßgeblich an ihrem Erfolg in den Code zu lösen. Zum Beispiel im Jahr 1957, fast zehn Jahre vor der genetische Code schließlich gelöst wurde, veröffentlicht Sydney Brenner ein einflussreiches Papier, in dem er festgestellt, dass alle überlappende Triplett-Codes nicht möglich waren, wenn der Code universal (Brenner 1957) war. Dieses Papier wurde weithin ein Meilenstein der Arbeit betrachtet, da viele Forscher zu einem überlappenden Code lehnten. Natürlich ist es stellte sich heraus, dass Brenner über die Natur des echten Code korrekt war.

Im Jahr 1961, fünf Jahre vor der Code entschlüsselt wurde, verwiesen Crick Brenners Arbeit in seinem wegweisenden Bericht in der Zeitschrift Natur. "Allgemeine Natur des genetischen Codes für Proteine" (Verrenken et al. 1961). Obwohl der Organismus in dem Papier verwendet wurde, war das Bakterium E coli. Crick betitelte das Papier "das genetischen Code für Proteine"nicht "ein genetischer Code" oder "der genetische Code von E coli ". In dieser Arbeit abgeschlossen Crick und andere, dass der Code (1) ein Triplett-Code, (2) nicht überlappend, und (3), dass der Code von einem festen Ausgangspunkt gelesen wird (das heißt, die "Anfang" Codon) (Crick et al. 1961). Diese Schlussfolgerungen wurden auf der Annahme, ausdrücklich aus, dass der Code war im Wesentlichen gleich in Tabak, Menschen und Bakterien, obwohl es keine direkte empirische Unterstützung für diese Annahme war. Diese Schlussfolgerungen, wenn sie auf Organismen von Bakterien auf den Menschen übertragen, erwies sich als richtig. So experimentelle Arbeiten auch angenommen, einen universellen Code aufgrund gemeinsamer Abstammung.

In der Tat, im Jahr 1963—drei Jahre vor dem Code wurde schließlich gelöst —Hinegardner und Engelberg ein Papier veröffentlicht, in Wissenschaft formell erklärt die evolutionäre Gründe dafür, warum der Code universell sein muss (oder fast so), wenn universelle gemeinsame Abstammung wahr wäre, da die meisten Mutationen im Code wahrscheinlich tödlich wäre für alle Lebewesen. Beachten Sie, dass, obwohl diese frühen Forscher einen universellen genetischen Code vorhergesagt auf der Grundlage gemeinsamer Abstammung, sie sagte auch voraus, dass kleinere Abweichungen wahrscheinlich gefunden werden konnte. Hinegardner und Engelberg erlaubt einige Variation des genetischen Codes und die vorhergesagte, wie solche Variation verteilt werden sollte, wenn gefunden:

". wenn verschiedene Codes sie existieren sollten mit den wichtigsten taxonomischen Gruppen wie phyla oder Königreiche in Verbindung gebracht werden, die ihre Wurzeln weit in der Vergangenheit." (Hinegardner und Engelberg 1963)

In ähnlicher Weise vor alternativen Codes gefunden wurden, Francis Crick und Leslie Orgel zeigte sich überrascht, dass kleinere Varianten des Codes noch nicht beobachtet worden:

"Es ist ein wenig überraschend, dass Organismen mit etwas anderen Codes koexistieren nicht." (Crick und Orgel 1973 p. 344)

Crick und Orgel in ihrer Überraschung richtig waren, und heute wissen wir von etwa einem Dutzend kleinere Varianten des Standard, universellen genetischen Code (siehe die grauen, roten und grünen Codons in Abbildung 1.1.1). Als Hinegardner und Engelberg vorhergesagt, werden die kleineren Variationen in der Standard-genetischen Codes in der Tat mit den wichtigsten taxonomischen Gruppen (Wirbeltiere gegen Pflanzen gegen Einzeller Ciliaten, etc.) verbunden.

Gemeinsame Stoffwechsel

Alle bekannten Organismen verwenden sehr ähnlich, wenn nicht dieselben, Stoffwechselwege und Stoffwechselenzyme in Verarbeitung energiehaltige Moleküle. Zum Beispiel sind die grundlegenden Stoffwechselsysteme in lebenden Organismen Glykolyse, die Zitronensäure-Zyklus, und die oxidative Phosphorylierung. In allen Eukaryonten und in der Mehrzahl der Prokaryoten Glykolyse wird in den gleichen zehn Schritten durchgeführt, in der gleichen Reihenfolge, die gleichen zehn Enzyme (Voet und Voet 1995 p. 445) verwendet wird. Darüber hinaus ist die Grundeinheit der Energiespeicherung, das Adenosintriphosphat Molekül (ATP), die gleiche in allen Spezies, die untersucht wurden.

Potenzielle Falsification:

Tausende neuer Arten werden jährlich entdeckt und neue DNA und Proteinsequenzen werden täglich von bisher ungeprüften Arten (Wilson 1992 Ch. 8) bestimmt. Bei der derzeitigen Geschwindigkeit. die exponentiell zunimmt, fast 30.000 neue Sequenzen in der GenBank täglich abgelagert werden, in Höhe von mehr als 38 Millionen neue Basen täglich sequenziert. Jede und jeder ist ein Test der Theorie der gemeinsamen Abstammung. Als ich zum ersten Mal diese Worte im Jahr 1999 schrieb, war die Rate weniger als ein Zehntel, was es heute ist (im Jahr 2006), und wir haben jetzt 20-fache Menge an DNA sequenziert.

Basierend allein auf die Theorie der gemeinsamen Abstammung und die Genetik der bekannten Organismen, erwarten wir dringend, dass wir nie alle modernen Arten von bekannten Stämmen auf dieser Erde mit einem fremden, nicht-Nukleinsäure genetische Material finden. Wir machen auch die starke Vorhersage, dass alle neu entdeckten Arten, die auf der bekannten Stämme gehören, werden der Einsatz "Standard genetischen Code" oder ein Derivat davon schließen. Beispielsweise nach der Theorie, keine der Tausende von neuen und bisher unbekannten Insekten, wird ständig Nicht-Nukleinsäure-Genome im brasilianischen Regenwald entdeckt. Auch werden diese noch unentdeckte Arten von Insekten haben genetischen Codes, die nicht in der Nähe Derivate des Standard genetischen Codes sind. In Abwesenheit der Theorie der gemeinsamen Abstammung, ist es durchaus möglich, dass jede Art nur eine sehr unterschiedlichen genetischen Codes spezifisch für sie haben könnte, da es 1,4 x 10 70 informationell äquivalenten genetischen Codes, von denen alle dieselben Codons verwenden, und Aminosäuren als Standard genetischen Code (Yockey 1992). Diese Möglichkeit könnte äußerst nützlich für Organismen sein, da sie interspezifische virale Infektionen ausschließen würde. Dies hat sich jedoch nicht beobachtet worden, und die Theorie der gemeinsamen Abstammung wirksam verbietet eine solche Beobachtung.

Als ein weiteres Beispiel neun neue Lemuren und zwei Seidenäffchen Arten (alle Primaten) wurden in den Wäldern von Madagaskar und Brasilien im Jahr 2000 (Groves 2000 entdeckt; Rasoloarison et al. 2000; Thalmann und Geissmann 2000). Zehn neue Affenarten wurden allein in Brasilien seit 1990 (Van Roosmalens entdeckt et al. 2000). Nichts in der Natur verhindert, dass diese verschiedenen Arten von einem bisher unbekannten genetischen Material oder einen bisher ungenutzten genetischen Code—nichts, die, mit Ausnahme für die Theorie der gemeinsamen Abstammung ist. Aber wir wissen jetzt endgültig, dass die neuen Lemuren-DNA mit dem genetischen Standardcode verwenden (Yoder et al. 2000); die marmosets haben noch nicht getestet werden.

Darüber hinaus könnte jede Art eine andere Polymer für die Katalyse verwenden. Die Polymere, die verwendet werden, noch chemisch identisch sein könnte, haben noch unterschiedliche Chiralität in verschiedenen Arten. Es gibt Tausende von thermodynamisch Äquivalent Glykolyse Bahnen (sogar die gleichen zehn Reaktionsschritten, aber in unterschiedlicher Reihenfolge verwendet wird), so ist es möglich, dass jede Spezies ihre eigenen spezifischen Glykolyse Weg haben könnte, zugeschnitten auf seine eigenen einzigartigen Bedürfnisse. Die gleiche Argumentation gilt auch für andere Kernstoffwechselwege, wie der Zitronensäure-Zyklus und die oxidative Phosphorylierung.

Schließlich könnten viele Moleküle neben ATP dienen ebenso gut wie die gemeinsame Währung für Energie in verschiedenen Spezies (CTP, TTP, UTP, ITP, oder jede ATP-ähnliches Molekül mit einem der 293 bekannten Aminosäuren oder eine der zahlreichen anderen Basen ersetzen des Adenosin-Einheit sofort in den Sinn kommen). Die Entdeckung keine neuen Tiere oder Pflanzen, die oben dargebotene einem der anomalen Beispiele enthalten potentielle Verfälschungen des gemeinsamen Vorfahren sein würde, aber sie haben nicht gefunden worden.

Wie aus der Phylogenie in Abbildung 1 der vorhergesagten Muster von Organismen zu einem bestimmten Zeitpunkt beschrieben werden kann gesehen als "Gruppen innerhalb der Gruppen", Sonst als ein bekannter verschachtelte Hierarchie. Die einzigen bekannten Verfahren, die speziell einzigartige erzeugen, verschachtelt, verzweigen hierarchischen Muster evolutionärer Prozesse. Gemeinsame Abstammung ist ein genetisches Verfahren, bei dem der Zustand der heutigen Generation / Individuum abhängig ist nur auf genetische Veränderungen, die seit der jüngsten Vorfahren Bevölkerung / Individuum aufgetreten sind. Daher allmähliche Entwicklung von gemeinsamen Vorfahren müssen die Mathematik der Markov-Prozesse und Markov-Ketten entsprechen. Mit Markow Mathematik, kann es rigoros nachgewiesen werden, dass Verzweigung Markow replizierende Systeme verschachtelte Hierarchien erzeugen (Givnish und Sytsma 1997; Harris 1989; Norris 1997). Aus diesen Gründen verwenden Verzweigung Markov-Ketten Biologen routinemäßig effektiv evolutionäre Prozesse zu modellieren, einschließlich komplexer genetischer Prozesse, die zeitliche Verteilung von Nachnamen in Populationen (Galton und Watson 1874), und das Verhalten von Krankheitserregern in Epidemien.

Die verschachtelte hierarchische Organisation der Arten im krassen Gegensatz zu anderen möglichen biologischen Mustern, wie das Kontinuum der "die große Kette des Seins" und die vorhergesagten Kontinuums von Lamarck Theorie der organischen Progression (Darwin 1872. S. 552-553;. Futuyma 1998. S. 88-92.). Mere Ähnlichkeit zwischen Organismen ist nicht genug Makroevolution zu unterstützen; die verschachtelte Klassifikationsmuster durch eine Verzweigung evolutionären Prozess, wie gemeinsame Abstammung erzeugt, ist viel spezifischer als einfache Ähnlichkeit. Reale Beispiele, die nicht objektiv in verschachtelten Hierarchien klassifiziert werden können, sind die Elementarteilchen (die durch die Quantenchromodynamik beschrieben werden), die Elemente (deren Organisation durch die Quantenmechanik beschrieben und durch die periodische Tabelle dargestellt), die Planeten in unserem Sonnensystem, Bücher in einer Bibliothek oder speziell Objekte wie Gebäude entworfen, Möbel, Autos, etc.

Obwohl es trivial ist etwas subjektiv in einer hierarchischen Weise zu klassifizieren, können nur bestimmte Dinge klassifiziert werden objektiv in einer konsistenten, einzigartige verschachtelte Hierarchie. Die Differenz hier gezogen zwischen "subjektiv" und "Objektiv" von entscheidender Bedeutung ist und erfordert eine gewisse Ausarbeitung, und es am besten durch das Beispiel dargestellt ist. Verschiedene Modelle von Autos sicher eingestuft werden könnten hierarchisch—vielleicht könnte man Autos klassifizieren zuerst durch Farbe, dann in jeder Farbe, die durch die Anzahl der Räder, dann in jedem Rad Zahl von Hersteller, etc. Jedoch eine andere Person die gleichen Autos zuerst durch Hersteller klassifizieren kann, dann nach Größe, dann nach Jahr, dann von Farbe, etc. Die besondere Klassifikationsschema für die Autos gewählt ist subjektiv. Im Gegensatz dazu ist die menschliche Sprache, die gemeinsame Vorfahren haben und werden durch Abstammung mit Modifikation abgeleitet, kann in der Regel in der objektiven verschachtelten Hierarchien (; Ringe 1999 Pei 1949) klassifiziert werden. Niemand würde vernünftigerweise argumentieren, dass Spanisch mit Deutsch kategorisiert werden sollte, statt mit Portugiesisch.

Der Unterschied zwischen den Autos Klassifizierung und Sprachen Klassifizierung liegt in der Tatsache, dass, mit Autos, bestimmte Zeichen (zB Farbe oder Hersteller) müssen als andere Zeichen, um mehr als wichtig angesehen werden, für die Klassifizierung zu arbeiten. Welche Arten von Auto Zeichen wichtiger sind, hängt von der persönlichen Vorliebe des Individuums, das die Klassifizierung durchführt. Mit anderen Worten, bestimmte Arten von Zeichen müssen subjektiv um gewichtet werden Autos in verschachtelten Hierarchien zu klassifizieren; Autos fallen nicht in natürliche, einzigartige, objektive verschachtelte Hierarchien.

Aufgrund dieser Tatsachen, eine cladistic Analyse von Autos nicht eine eindeutige, konsistente, gut unterstützte Baum erzeugen, die verschachtelte Hierarchien anzeigt. Eine cladistic Analyse von Autos (oder alternativ eine cladistic Analyse von imaginären Organismen mit Zeichen zufällig zugewiesen) wird natürlich zu einer Phylogenie, aber es wird eine sehr große Anzahl von anderen phylogenies sein, viele von ihnen mit sehr unterschiedlichen Topologien, dass als gut unterstützt werden durch die gleichen Daten. Im Gegensatz dazu führt eine cladistic Analyse von Organismen oder Sprachen im Allgemeinen in einem gut unterstützt verschachtelte Hierarchie, ohne willkürlich bestimmte Zeichen (Ringe 1999) gewichtet wird. Kladistische Analyse eines wahren Stamm Verfahren erzeugt eine oder relativ wenige phylogenetische Bäume, die wesentlich von den Daten als die anderen möglichen Bäume Vertiefungen unterstützt.

Interessanterweise Linnaeus, der das Ziel hierarchische Klassifikation von lebenden Organismen ursprünglich entdeckt, auch versucht, Steine ​​und Mineralien zu klassifizieren hierarchisch. seine Einstufung für nicht-lebende Objekte jedoch schließlich scheiterte, als es gefunden wurde, sehr subjektiv. Hierarchische Einstufungen für leblose Objekte funktionieren nicht aus dem Grund, dass im Gegensatz zu Organismen, Gesteine ​​und Mineralien entwickeln nicht durch Abstammung mit Modifikation von gemeinsamen Vorfahren.

Das Ausmaß, in dem ein gegebenes Phylogenie zeigt eine einzigartige, gut unterstützt, Ziel verschachtelte Hierarchie rigoros quantifiziert werden kann. Mehrere verschiedene statistische Tests wurden zur Bestimmung, ob ein phylogeny entwickelte eine subjektive oder objektive verschachtelte Hierarchie hat, oder ob eine gegebene verschachtelte Hierarchie durch eine Zufallsprozess erzeugt worden sein könnte anstelle eines Stammprozess (Swofford 1996 p. 504). Diese Tests messen den Grad der "cladistic hierarchische Struktur" (Auch bekannt als "phylogenetische Signal"in einem Phylogenie) und phylogenies basiert auf wahren genealogische Prozesse geben hohe Werte der hierarchischen Struktur, während subjektive phylogenies, die nur scheinbare hierarchische Struktur (wie ein Phylogenie von Autos, zum Beispiel haben) geben niedrige Werte (Archie 1989; Glaube und Cranston 1991; Farris 1989; Felsenstein 1985; Hillis 1991; Hillis und Huelsenbeck 1992; Huelsenbeck et al. 2001; Klaßen et al. 1991).

Es gibt eine Einschränkung mit dieser Vorhersage zu berücksichtigen: wenn die Zinsen der Evolution schnell sind, dann cladistic Informationen verloren im Laufe der Zeit werden kann, da es im Wesentlichen randomisiert werden würde. Je schneller die Rate, desto weniger Zeit benötigt Informationen über die historische Verzweigungsmuster der Evolution zu tilgen. Langsam sich entwickelnde Zeichen lassen Sie uns weiter zurück in der Zeit zu sehen; schneller beschränken sich entwickelnden Zeichen auf neuere Ereignisse diese Ansicht. Wenn die Rate der Entwicklung für einen bestimmten Charakter extrem langsam ist, wird eine verschachtelte Hierarchie für das Zeichen für sehr entfernt verwandten Taxa nur beobachtet werden. Aber, "Rate der Evolution" vs. "Zeit seit Divergenz" ist relativ; wenn gemeinsame Abstammung wahr ist, dann in einem gewissen Zeitrahmen werden wir immer in der Lage sein, eine verschachtelte Hierarchie für einen bestimmten Charakter zu beobachten. Darüber hinaus wissen wir empirisch, dass verschiedene Charaktere mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entwickeln (zum Beispiel haben einige Gene höhere Raten Hintergrund Mutation als andere). Wenn also eine gemeinsame Abstammung wahr ist, sollten wir verschachtelte Hierarchien über einen breiten Bereich von Zeit bei verschiedenen biologischen Ebenen beobachten.

Da gemeinsame Abstammung eine genealogische Prozess ist, sollten gemeinsame Abstammung Organismen produzieren, die in Ziel verschachtelte Hierarchien organisiert werden kann. Gleichwertig wir sagen voraus, dass in der Regel cladistic Analysen von Organismen phylogenies produzieren sollte, die große haben, statistisch signifikante Werte von hierarchischen Struktur (in Standard wissenschaftlicher Praxis, ein Ergebnis mit "hohe statistische Signifikanz" ist ein Ergebnis, daß eine 1% ige Wahrscheinlichkeit oder weniger zufällig auftreten [P hat lt; 0,01]). Als Darstellung der universellen gemeinsamen Abstammung, sollte die universelle Baum des Lebens sehr hoch, sehr bedeutende hierarchische Struktur und phylogenetische Signal.

Bestätigung:

Die meisten existierenden Arten können in einer verschachtelten hierarchische Klassifikation eher leicht organisiert werden. Dies zeigt sich in der Verwendung der Linné-Klassifikationsschema. Basierend auf gemeinsamen abgeleitete Zeichen, die eng verwandten Organismen können in einer Gruppe (wie eine Gattung) platziert werden, können mehrere Gattungen zusammen in einer Familie gruppiert werden, können mehrere Familien zusammen in eine Reihenfolge gruppiert werden, usw.

Als konkretes Beispiel (siehe Abbildung 1), können Pflanzen als vaskuläre und nicht-vaskuläre klassifiziert werden (das heißt, sie haben oder Mangel Xylem und Phloem). Verschachtelte innerhalb des Gefäß Gruppe gibt es zwei Divisionen, Saatgut und nicht-Samenpflanzen. verschachtelt Weitere innerhalb der Samenpflanzen zwei weitere Gruppen sind, die Angiospermen (die eingeschlossen sind, geschützt Samen) und die Gymnospermen (mit nicht eingeschlossen Samen). Innerhalb der Angiospermen-Gruppe sind die Monokotyledonen und Dikotyledonen.

Am wichtigsten ist, die Standard-Stammbaum und fast alle weniger einschließlich evolutionäre phylogenies haben statistisch signifikant, hohe Werte der hierarchischen Struktur (Baldauf et al. 2000; Braun et al. 2001; Hillis 1991; Hillis und Huelsenbeck 1992; Klaßen et al. 1991).

Abbildung 1.2.1. Eine graphische Darstellung der CI-Werte von cladograms gegen die Anzahl der Taxa in den cladograms. CI-Werte sind auf der y-Achse; Taxa Nummer sind auf der x-Achse. Die 95% Vertrauensgrenzen sind in hellen Türkis gezeigt. Alle Punkte oben und nach rechts auf die türkisfarbene Region sind statistisch signifikant hohe CI-Werte. Ebenso sind alle Punkte unten und nach links auf die türkisfarbene Region sind statistisch signifikant niedrig Werte von CI. (Von Klassen reproduziert et al. 1991. Abbildung 6).

Potenzielle Falsification:

Es wäre sehr problematisch sein, wenn viele Arten wurden gefunden, die Eigenschaften verschiedener verschachtelte Gruppierungen kombiniert. Geht mit dem vorherigen Beispiel könnten einige nonvascular Pflanzen Samen oder Blumen, wie Gefäßpflanzen, aber sie tun es nicht. Gymnospermen (z Koniferen oder Kiefern) gelegentlich mit Blumen gefunden werden konnte, aber sie sind nie. Nicht-Samenpflanzen, wie Farne, gefunden werden konnte mit holzigen Stielen; jedoch nur einige Angiospermen haben holzigen Stielen. Vorstellbar, Brustdrüsen oder Haare einige Vögel haben könnte; Einige Säugetiere haben könnte Federn (sie sind ein hervorragendes Mittel zur Isolierung). Bestimmte Fische oder Amphibien könnte differenziert oder Cusped Zähne, aber diese sind nur Merkmale von Säugetieren. Ein Mix und Match von Zeichen wie diese wäre es äußerst schwierig machen, objektiv Spezies in verschachtelte Hierarchien organisieren. Im Gegensatz zu Organismen, Autos machen haben einen Mix and Match von Charakteren, und das ist genau, warum eine verschachtelte Hierarchie nicht natürlich aus der Klassifizierung von Autos fließt.

Wenn es unmöglich oder sehr problematisch, an Ort Spezies in einer objektiven verschachtelten Klassifikationsschema (wie es für das Auto ist, ein Stuhl, Buch, atomar Element und Elementarteilchen Beispiele oben erwähnt), würde Makroevolution effektiv disproven. wenn der Stammbaum des Lebens Genauer gesagt gab statistisch signifikante niedrig Werte der phylogenetischen Signal (hierarchische Struktur) würde gemeinsame Abstammung entschieden gefälscht.

In der Tat ist es möglich, einen zu haben, "reziprok" Muster von verschachtelten Hierarchien. Mathematisch eine verschachtelte Hierarchie ist das Ergebnis von spezifischen Zusammenhänge zwischen bestimmten Zeichen von Organismen. Wenn Evolutionsraten schnell werden, werden Zeichen zufällig zueinander verteilt und die Korrelationen geschwächt. Jedoch können die Zeichen auch sein antikorrelierten—es ist möglich, dass sie aus in die entgegengesetzte Richtung korreliert zu sein, was verschachtelte Hierarchien erzeugt (Archie 1989; Glaube und Cranston 1991; Hillis 1991; Hillis und Huelsenbeck 1992; Klaßen et al. 1991). Die Beobachtung eines solchen anti-korrelierte Muster würde eine starke Verfälschung der gemeinsamen Abstammung, unabhängig von Evolutionsraten.

Eine weit verbreitete Maß für cladistic hierarchische Struktur ist die Konsistenzindex (CI). Die statistischen Eigenschaften des CI-Maßnahme wurden in einem häufig zitierten Arbeit von Klassen untersucht et al. (Klassen et al. 1991; siehe Abbildung 1.2.1). Der genaue CI-Wert ist abhängig von der Anzahl der Taxa in der phylogenetischen Baum unter Berücksichtigung. In dieser Arbeit berechnet die Autoren welche Werte von CI waren statistisch signifikant für verschiedene Anzahlen von Taxa. Höhere Werte von CI zeigen einen höheren Grad der hierarchischen Struktur.

Als Beispiel wird ein CI von 0,2 von Zufallsdaten erwarteten 20 Taxa. Ein Wert von 0,3 ist jedoch statistisch hoch signifikant. Am interessantesten für den gegenwärtigen Punkt ist die Tatsache, dass ein CI von 0,1 für 20 Taxa auch statistisch hoch signifikant ist, aber es ist zu niedrig —Es ist kennzeichnend für anti-cladistic Struktur. Klaßen et al. nahm 75 CI-Werte von den veröffentlichten cladograms 1989 (kombiniert aus drei Papiere) und stellte fest, wie sie in Bezug auf die statistische Signifikanz ergangen. Die cladograms 5-49 verschiedene Taxa verwendet (d.h. verschiedene Arten). Drei der 75 cladograms fiel innerhalb der 95% Vertrauensgrenzen für Zufallsdaten, was bedeutet, dass sie von zufälligen Daten nicht zu unterscheiden waren. Der ganze Rest zeigte statistisch hoch signifikante Werte von CI. Keiner zeigte signifikante niedrig Werte; keine zeigte eine anti-korreliert, anti-hierarchischen Muster.

Beachten Sie, dass diese Studie durchgeführt wurde, bevor es Maßnahmen der statistischen Signifikanz waren die Forscher zu ermöglichen würde "aussondern" die schlechten cladograms. Wie vorauszusehen war, die drei "schlecht" Datensätze unter zehn Taxa betrachtet—es ist natürlich schwieriger, mit sehr wenig Daten statistische Signifikanz zu bestimmen. Fünfundsiebzig unabhängige Studien von verschiedenen Forschern auf verschiedenen Organismen und Gene, mit hohen Werten von CI (P lt; 0.01) ist eine unglaubliche Bestätigung mit einem astronomischen Grad kombiniert statistische Signifikanz (P lt; lt; 10 -300. Bailey und Gribskov 1998; Fisher, 1990). Wenn das Gegenteil wahr—wenn Studien wie diese gab statistisch signifikante Werte von CI (das heißt cladistic hierarchische Struktur), der niedriger waren als von Zufallsdaten erwartet—gemeinsame Abstammung fest gefälscht worden wäre.

Denken Sie daran, dass etwa 1,5 Millionen Arten, die derzeit bekannt sind, und dass die meisten dieser Arten entdeckt worden, seit Darwin zuerst seine Hypothese der gemeinsamen Abstammung angegeben. Trotzdem haben sie alle den richtigen hierarchischen Muster innerhalb der Fehler unserer Methoden passen. Außerdem wird geschätzt, dass nur 1 bis 10% aller lebenden Spezies sogar katalogisiert, geschweige denn im Detail untersucht. Neue Arten Entdeckungen gießen täglich, und jeder ist ein Test der Theorie der gemeinsamen Abstammung (Wilson 1992 Ch. 8).

"Es wird der Stammbaum, in welchem ​​Ausmaß bestimmt werden, wie aus molekularen Daten in völliger Unabhängigkeit aus den Ergebnissen der organismischen Biologie abgeleitet, deckt sich mit dem Stammbaum auf der Grundlage der organismischen Biologie konstruiert. Wenn die beiden Stammbäume meist im Einvernehmen mit Bezug auf die Topologie der Verzweigung sind, die besten verfügbaren einzigen Beweis für die Realität der Makroevolution würde eingerichtet werden. Tatsächlich werden nur die Evolutionstheorie, mit der Erkenntnis, kombiniert, die in jedem supramolekularer Ebene Ereignisse im Einklang mit molekularen Ereignisse, vernünftigerweise machen eine solche Übereinstimmung zwischen Beweislinien unabhängig erhalten, Amino nämlich Säuresequenzen von homologen Polypeptidketten die einerseits und die Funde von organismal Taxonomie und Paläontologie auf der anderen Seite. Neben einer intellektuellen Befriedigung einige anbieten, die Werbung für solche Beweise wäre natürlich Betrag ein totes Pferd zu schlagen. Einige Schlagen von toten Pferden kann ethisch sein, wenn hier und da sie unerwartete Zuckungen anzuzeigen, wie das Leben aussehen."

Emile Zuckerkandl und Linus Pauling. die Möglichkeit des Doppel verschachtelte Hierarchie diskutiert, bevor die ersten molekularen phylogenies gemacht worden.
(1965) "Evolutionäre Divergenz und Konvergenz in Proteine." im Evolving Gene und Proteine. Seite 101.

Hier beginnen wir Pauling Armen 40-jährigen totes Pferd zu schlagen. Wenn es eine historische Stammbaum, der alle Arten in einer objektiven Genealogie sollte auf dem gleichen Baum (Penny zusammenlaufen, alle einzelnen Beweislinien vereint et al. 1982; Penny et al. 1991; Zuckerkandl und Pauling 1965). Unabhängig abgeleitet phylogenetische Bäume aller Organismen sollten einander mit einem hohen Grad an statistischer Signifikanz entsprechen.

Bestätigung:

Gut bestimmt phylogenetischen von der unabhängigen Beweise abgeleitet Bäume von Morphologie und molekularen Sequenzen Spiel mit einem extrem hohen Grad an statistischer Signifikanz. Viele Gene, die mit sehr grundlegenden zellulären Funktionen sind allgegenwärtig—sie treten in den Genomen von den meisten oder allen Organismen. Eine oft zitierte Beispiel ist das Cytochrom c Gen. Da alle Eukaryoten das Gen für dieses essentielles Protein enthalten, weder seine Präsenz noch ihre Funktion korreliert mit organismal Morphologie. Zusätzlich wegen der Tatsache der DNA Redundanzcodierung, Teile von bestimmten DNA-Sequenzen haben absolut keine Korrelation mit Phänotyp (z.B. bestimmte Introns oder die vierfach degenerierten dritten Basenposition der meisten DNA-Codons). Aufgrund dieser beiden Aspekte bestimmter DNA-Sequenzen, Allgegenwart und Redundanz, DNA-Sequenzen, sorgfältig ausgewählt werden kann, die vollständig unabhängig von Daten aus Morphologie bilden. (Siehe Punkt 17 und 18 für mehr Hintergrund über die molekulare Sequenz Beweise und für weitere Informationen darüber, wie es ist unabhängig von der Morphologie.) Der Grad der phylogenetischen Kongruenz zwischen diesen unabhängigen Datensätzen ist nichts weniger als unglaublich.

In der Wissenschaft sind unabhängige Messungen der theoretischen Werte nie genau. Wenn Folgern beliebigen Wert (wie beispielsweise eine physikalische Konstante wie die Ladung des Elektrons, die Masse des Protons oder der Lichtgeschwindigkeit) ein Fehler existiert immer in der Messung und alle unabhängigen Messungen sind in gewissem Maße inkongruent. Natürlich ist der wahre Wert von etwas nie in der Wissenschaft bekannt sicher—alle haben wir Messungen, die wir den wahren Wert angenähert hoffen. Wissenschaftlich, dann sind die wichtigen relevanten Fragen "Wenn zwei Messungen zu vergleichen, wie viel von einer Diskrepanz dauert es ein Problem sein?" und "Wie nah muss die Messungen, um eine starke Bestätigung zu geben?" Wissenschaftler diese Fragen beantworten quantitativ mit Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik (Box 1978; Fisher 1990; Wadsworth 1997). Um wissenschaftlich fundierte wir statistische Signifikanz erfordern. Einige Messungen eines bestimmten Wert übereinstimmen mit statistischer Signifikanz (gut), und manche nicht (sehr schlecht), auch wenn keine Messungen Spiel genau (Wirklichkeit).

Tabelle 1.3.1: Anzahl der möglichen phylogenetische Bäume für eine gegebene Anzahl von Taxa

Also, wie gut phylogenetische Bäume aus morphologischen Untersuchungen Match den Bäumen aus unabhängigen molekularen Studien gemacht? Es gibt mehr als 10 38 verschiedene Möglichkeiten, die 30 großen Taxa dargestellt in Abbildung 1 in einen Stammbaum anzuordnen (siehe Tabelle 1.3.1; Felsenstein 1982; Li 1997. S. 102.). Trotz dieser odds angesichts der Beziehungen in Abbildung 1, wie aus morphologischen Zeichen bestimmt sind völlig deckungsgleich mit den Beziehungen unabhängig von Cytochrom bestimmt c molekulare Studien (Konsens phylogenies aus bereits molekulare Studien sehen Carter 1954. Abbildung 1, S. 13;. Dodson 1960. Die Figuren 43, S. 125 und Abbildung 50, S. 150;… Osborn 1918. Abbildung 42, S. 161; . Haeckel 1898. S. 55; Gregory 1951. Abb gegenüber Titelseite;. für phylogenies aus dem frühen Cytochrom c Studien sehen McLaughlin und Dayhoff 1973; Dickerson und Timkovich 1975 pp. 438-439). quantitativ, unabhängig morphologischen und molekularen Messungen wie diese haben den Standard phylogenetischen Baum bestimmt gesprochen, wie in Figur 1 besser als 38 Dezimalstellen angezeigt. Diese phänomenale Untermauerung der universellen gemeinsamen Abstammung bezeichnet man als die "Doppel verschachtelte Hierarchie". Dieser Begriff ist etwas irreführend, aber da es in Wirklichkeit mehrere verschachtelte Hierarchien sind, die unabhängig voneinander aus vielen Quellen von Daten bestimmt.

Wenn zwei unabhängig voneinander ermittelten Bäume durch einige Zweige Mismatch, werden sie genannt "inkongruent". Im Allgemeinen können phylogenetische Bäume sehr inkongruent sein und immer noch mit einem extrem hohen Grad an statistischer Signifikanz entsprechen (Hendy et al. 1984; Penny et al. 1982; Penny und Hendy 1986; Stahl und Penny 1993). Selbst für einen phylogeny mit einer kleinen Anzahl von Organismen, die Gesamtzahl der möglichen Bäume ist extrem groß. Zum Beispiel gibt es etwa tausend verschiedene mögliche phylogenies nur sechs Organismen; für neun Organismen gibt es Millionen von möglichen phylogenies; 12 Organismen gibt es fast 14 Billionen verschiedene mögliche phylogenies (Tabelle 1.3.1; Felsenstein 1982; Li 1997. S. 102.). Somit ist die Wahrscheinlichkeit, zwei ähnliche Bäume zufällig über zwei unabhängige Methoden extrem klein in den meisten Fällen. In der Tat, zwei verschiedene Bäume von 16 Organismen, die immer noch mit hoher statistischer Signifikanz (Hendy entsprechen, indem so viele wie 10 Niederlassungen Mismatch et al. 1984. Tabelle 4; Stahl und Penny 1993). Für weitere Informationen über die statistische Signifikanz von Bäumen, die nicht genau übereinstimmen, sehen "Statistiken von Incongruent phylogenetische Bäume ".

Die atemberaubende Grad der Übereinstimmung zwischen selbst die inkongruente phylogenetischen in der biologischen Literatur Bäume ist weithin verkannt, vor allem, weil die meisten Menschen (darunter auch viele Biologen) sind sich nicht bewusst von den beteiligten Mathematik (Bryant et al. 2002; Penny et al. 1982; Penny und Hendy 1986). Penny und Hendy haben eine Reihe von detaillierten statistischen Analysen der Bedeutung der inkongruent phylogenetische Bäume durchgeführt, und hier ist ihre Schlussfolgerung:

"Biologen scheinen die ‘The One Tree’ und scheinen nicht durch eine Reihe von Optionen, zufrieden zu sein zu suchen. Jedoch gibt es keine logische Schwierigkeit, eine Reihe von Bäumen in müssen. Es gibt 34.459.425 möglich [unbewurzelten] Bäume für 11 Taxa (Penny et al. 1982), und das von 10-50 Bäumen der Ordnung zu reduzieren 6 in 10 mit einer Messgenauigkeit von etwa einem Teil analog." (Penny und Hendy 1986. p. 414)

Um ein realistischeres universellen phylogenetischen Baum mit Dutzenden von Taxa einschließlich aller bekannten Stämme, ist die Genauigkeit besser durch viele Größenordnungen. Um die Bedeutung dieser unglaublichen Bestätigung in Perspektive zu setzen, betrachten die moderne Theorie der Schwerkraft. Sowohl Newtons Theorie der universellen Gravitation und Einsteins allgemeine Relativitätstheorie stützen sich auf eine grundlegende physikalische Konstante, G . die Gravitationskonstante. Wenn diese Theorien der Schwerkraft richtig sind, sollten unabhängige Verfahren ähnliche Werte bestimmen, die für G . Doch bis heute, sehr präzise unabhängige Messungen der Gravitationskonstante G nicht einverstanden sind um fast 1% (Kestenbaum 1998; Quinn 2000). Hier ist, wie David Kestenbaum den aktuellen wissenschaftlichen Stand der Theorie der Gravitation beschreibt, wie sie in der renommierten Zeitschrift berichtet Wissenschaft.

"Während die Ladung des Elektrons zu sieben Dezimalstellen bekannt ist, verlieren die Physiker Spur G nach nur den dritten Platz. Für manche ist das eine Peinlichkeit. «Es knirscht auf mich wie eine Klette im Sattel», sagt Alvin Sanders, Physiker an der University of Virginia in Charlottesville. In den letzten Jahrzehnten hat er und eine Handvoll anderer Physiker haben sich spezialisiert auf die Messung G genauer. Zu ihrer Bestürzung haben sie mit extrem unterschiedlichen Werten kommen. «Man könnte sagen, wir negative Fortschritt gehabt haben», sagt Barry Taylor, Physiker am National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg, Maryland.

«Niemand versteht es [die far-out Ergebnisse der PTB, die deutschen Standards Labor in Braunschweig]», sagt Meyer. «Sie müssen eine unglaubliche Fehler gemacht haben, aber wir können sie nicht finden.». sagt Terry Quinn, «wir führen aus der PTB müssen nur werfen kann.»" (Kestenbaum 1998)

"Das aktuelle Interesse an der Messung G wurde durch die Veröffentlichung im Jahr 1996 mit einem Wert stimuliert für G dass im vorigen 1986 CODATA Bericht von 0,6% gegenüber dem akzeptierten Wert unterschieden. Um dem Rechnung zu tragen, die 1998 CODATA Bericht empfiehlt einen Wert für G . mit einer Unsicherheit von 0,15%, schlimmer etwa zehn Mal als im Jahr 1986. Während die anderen fundamentalen Konstanten wurden im Jahr 1998 genauer bekannt als im Jahr 1986, die Unsicherheit in G dramatisch angestiegen. das G Gemeinschaft erschien als vorwärts rückwärts gehen eher zu werden." (Quinn 2000)

Dennoch ist eine Genauigkeit von knapp 1% immer noch ziemlich gut; es ist nicht genug, an dieser Stelle, um uns zu verursachen viel Zweifel über die Gültigkeit und den Nutzen der modernen Theorien der Schwerkraft zu werfen. Allerdings, wenn Tests der Theorie der gemeinsamen Abstammung durchgeführt, dass schlecht, verschiedene phylogenetische Bäume, wie in Abbildung 1 gezeigt, würde durch 18 der 30 Filialen zu unterscheiden haben. Auf der Suche nach wissenschaftlichen Perfektion, sind einige Biologen wurmte zu Recht auf die offensichtlichen Diskrepanzen zwischen einigen phylogenetischen Bäumen (Gura 2000; Patterson et al. 1993; Maley und Marshall 1998). Wie jedoch in Figur 1 veranschaulicht die Standard phylogenetischen Baum zu 38 Dezimalstellen bekannt, die eine viel größere Genauigkeit als die von selbst die wohlbestimmten physikalischen Konstanten ist. Zum Vergleich wird die Ladung des Elektrons nur sieben Dezimalstellen bekannt, ist die Planck-Konstante nur acht Dezimalstellen bekannt, die Masse des Neutrons, proton, und elektronen sind alle mit nur neun Dezimalstellen bekannt, und die universelle Gravitations konstante wurde nur drei Dezimalstellen bestimmt.

Wenn darüber hinaus eine gemeinsame Abstammung wahr ist, erwarten wir, dass mehr Daten in phylogenetische Analysen einschließlich wird die Korrespondenz zwischen phylogenetische Bäume erhöhen. Wie in der phylogenetischen Einsprüche Sidebar erklärt. Gen-Bäume sind nicht gleichwertig Arten Bäume (Avise und Wollenberg 1997; Fitch 1970; Hudson 1992; Nichols 2001; Wu 1991). Genetik und Vererbung sind stochastische (das heißt probabilistischen) Prozesse und somit erwarten wir, dass phylogenies konstruiert mit Single Gene werden teilweise kongruent sein. Doch auch mehrere unabhängige Gene in einer phylogenetischen Analyse sollte diese Schwierigkeit umgehen; in der Regel sind mehr als fünf unabhängige Gene benötigt eine Art Phylogenie (Wu 1991) genau zu rekonstruieren. Die phylogenetische Bäume mit mehreren Genen konstruiert sollte daher genauer sein als die mit einzelnen Genen konstruiert, und zwar kombiniert Gen Bäume sind mehr deckungsgleich (Baldauf et al. 2000; Hedges 1994; Hecken und Poling 1999; Penny et al. 1982).

Potenzielle Falsification:

Wenn es möglich wurde, biologische Moleküle zu sequenzieren, die Realisierung einer deutlich anderen Baum auf dem unabhängigen molekularen Erkenntnissen beruhen wäre ein fataler Schlag für die Evolutionstheorie gewesen, auch wenn diese durch das wahrscheinlichste Ergebnis weit ist. Genauer gesagt, würde die gemeinsame Abstammung Hypothese phylogenetische Bäume von der unabhängigen molekularen und morphologischen Nachweis bestimmt, ob die universellen gefälscht wurden nicht mit statistischer Signifikanz entsprechen. Darüber hinaus sind wir jetzt in der Lage, den Bau von phylogenetischen Bäumen auf der Grundlage anderer unabhängige Linien von Daten, wie zum Beispiel chromosomale Organisation zu beginnen. In einem sehr allgemeinen Sinn, Chromosomenzahl und die Länge und die chromosomale Position von Genen sind kausal unabhängig von sowohl der Morphologie und der Sequenzidentität. Phylogenien aus diesen Daten konstruiert sollten die Standard-Stammbaum als auch (Hillis rekapitulieren et al. 1996; Li 1997).

Kritik:

Ein häufiger Einwand ist die Behauptung, dass Anatomie nicht unabhängig von der Biochemie ist und somit anatomisch ähnliche Organismen sind wahrscheinlich ähnlich sein biochemisch (beispielsweise in ihrer molekularen Sequenzen) einfach aus funktionalen Gründen. Nach dieser Argumentation, dann sollten wir erwarten, auf molekularer Sequenzen basierend phylogenies ähnlich wie phylogenies auf Morphologie basiert zu sein, selbst wenn Organismen nicht durch gemeinsame Abstammung verwandt sind. Dieses Argument ist sehr falsch. Es gibt keine bekannten biologischen Grund, neben gemeinsamen Abstammung, anzunehmen, dass ähnliche Morphologien ähnliche Biochemie haben muss. Obwohl diese Logik zunächst durchaus sinnvoll erscheinen mag, widerlegt alle Molekularbiologie dieser "gesunder Menschenverstand" Korrelation. Im allgemeinen ähnliche DNA und Biochemie ergeben ähnliche Morphologie und Funktion, aber das Gegenteil ist nicht wahr—ähnliche Morphologie und Funktion ist nicht notwendigerweise das Ergebnis ähnliche DNA oder Biochemie. Der Grund ist leicht verständlich einmal erklärt; Viele sehr unterschiedliche DNA-Sequenzen oder biochemischen Strukturen in den gleichen Funktionen und die gleichen Morphologien (siehe Voraussagen 4.1 und 4.2 für eine detaillierte Erklärung) führen kann.

Als enger Analogie betrachten Computerprogramme. Netscape arbeitet im Wesentlichen die gleiche auf einem Macintosh, einem IBM oder einem Unix-Rechner, sondern der binäre Code für jedes Programm ist ganz anders. Computerprogramme, die die gleichen Funktionen ausführen können in fast jeder Computersprache geschrieben werden,—Basic, Fortran, C, C ++, Java, Pascal, usw. und identische Programme können in Binärcode viele verschiedene Arten erstellt werden. Weiterhin verwenden sogar die gleiche Computersprache, gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, eine bestimmte Computerprogramm zu schreiben, auch die gleichen Algorithmen und Subroutinen verwendet wird. Am Ende gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass ähnliche Computerprogramme mit ähnlichen Code geschrieben werden, basiert ausschließlich auf die Funktion des Programms. Dies ist der Grund, warum Software-Unternehmen ihren Quellcode geheim zu halten, aber sie kümmern sich nicht, dass die Wettbewerber ihre Programme nutzen können—es ist im Wesentlichen unmöglich, den Programmcode von der Funktion und der Betrieb der Software abzuleiten. Die gleiche Schlussfolgerung gilt für biologische Organismen, sehr ähnlichen Gründen.

Um es zu wiederholen, obwohl ähnliche Genotypen (z.B. Molekular Sequenzen) oft ähnliche Phänotypen verleihen (z.B. morphologischen Zeichen), ähnliche Phänotypen sind nicht unbedingt das Ergebnis ähnlich Genotypen. So ist es durchaus möglich, dass phylogenetische Bäume aus genotypischen Daten konstruiert konnte von phylogenetischen Bäumen aus phänotypischen Daten konstruiert radikal verschieden sein. In der Tat, in Ermangelung gemeinsamer Abstammung oder aus einem anderen Grund zu der Annahme, dass diese beiden Arten von Bäumen ähnlich sein sollte, das wahrscheinlichste Ergebnis ist bei weitem, dass sie radikal anders sein wird. Genau aus diesem Grund ist es möglich, die makroevolutionäre Vorhersage zu fälschen, die unabhängig voneinander abgeleitet phylogenies ähnlich sein sollte.

Alle versteinerte Tiere gefunden sollten dem Standard phylogenetischen Baum entsprechen. Wenn alle Organismen durch Abstammung von einem gemeinsamen Vorfahren vereint sind, dann ist es nur eine einzige wahre historische Phylogenie für alle Organismen. In ähnlicher Weise ist es nur eine einzige wahre historische Genealogie für jeden einzelnen Menschen. Daraus folgt unmittelbar, dass, wenn es eine einzigartige universelle Phylogenie, dann werden alle Organismen, Vergangenheit und Gegenwart, fit in diesem Phylogenie einzigartig. Da der Standard phylogenetischen Baum die beste Annäherung an den wahren historischen Phylogenie ist, erwarten wir, dass alle versteinerte Tiere zum Standard phylogenetischen Baum innerhalb der Fehler unserer wissenschaftlichen Methoden entsprechen sollte.

Jeder Knoten geteilt zwischen zwei Zweigen in einem Phylogenie oder cladogram stellt einen vorhergesagten gemeinsamen Vorfahren; somit gibt es

29 gemeinsame Vorfahren aus dem Baum vorhergesagt in Abbildung 1. Unsere Standardbaum gezeigt zeigt, dass der Vogel Gruppierung wird am ehesten der Reptilien-Gruppierung im Zusammenhang mit einem Knoten Verknüpfung der beiden (A in Abbildung 1); so erwarten wir die Möglichkeit, fossile Zwischenprodukte zwischen Vögeln und Reptilien zu finden. Die gleiche Argumentation gilt für Säugetiere und Reptilien (B in Abbildung 1). Allerdings erwarten wir, dass wir nie fossile Zwischenprodukte zwischen Vögeln und Säugetieren.

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass es keine Notwendigkeit für Zwischen Organismen ausgestorben zu gehen. In der Tat, alle lebenden Organismen können in einem phylogenetischen Baum der als Zwischen zwischen benachbarten Taxa gedacht werden. Zum Beispiel sind moderne Reptilien Zwischen zwischen Amphibien und Säugetiere und Reptilien sind auch die zwischen Amphibien und Vögeln. Soweit makroevolutionäre Prognosen der Morphologie betrifft, so ist dieser Punkt trivial, da es im Wesentlichen nur eine Neuformulierung des Konzepts einer verschachtelten Hierarchie ist.

Allerdings ist ein phylogenetischen Baum signifikante Aussagen über die Morphologie der Zwischenprodukte herzustellen, die nicht mehr existieren oder bei denen noch entdeckt werden. Jeder vorhergesagte gemeinsamen Vorfahren besitzt einen Satz von explizit angegebenen morphologischen Charakteristika, basierend auf jeder der häufigsten abgeleiteten Zeichen seiner Nachkommen und auf der Basis der Übergänge, die eine in die andere Taxa (Cunningham aufgetreten ist zu transformieren et al. 1998; Futuyma 1998 pp. 107-108). Aus der Kenntnis der Morphologie Vogel- und Reptilien ist es möglich, einige der Eigenschaften vorherzusagen, dass ein Reptil-Vogel Zwischen haben sollte, gefunden, wenn. Daher erwarten wir die Möglichkeit zu finden, reptilienartige Fossilien mit Federn, vogelähnlichen Fossilien mit Zähnen, oder wie ein Vogel Fossilien mit langen Reptilien-Schwänze. Allerdings rechnen wir nicht mit Übergangs Fossilien zwischen Vögeln und Säugetieren, wie Säugetier-Fossilien mit Federn oder vogelähnlichen Fossilien mit Säugetier-Stil Gehörknöchelchen.

Bestätigung:

Abbildung 1.4.1. Die Backen von drei Wirbeltiere—Säugetier, therapsid und pelycosaur. Eine Seitenansicht von drei idealisierte Schädel von Säugetieren, Therapsiden (säugetierähnlichen Reptilien) und Pelycosaurier (frühe Reptilien). Die Abbildung zeigt die Unterschiede zwischen Säugetier und Reptilien-Kiefer und Ohr-Knochenstrukturen. Das Kiefergelenk als ein großer schwarzer Punkt dargestellt ist, wird die Quadratum (mammalian Amboß oder Incus) in türkis ist, ist die Gelenk (mammalian Hammer oder Malleus) in gelb, und die Winkel (mammalian Pauken Anulus) ist in rosa. Beachten Sie, wie im Reptil, das Kiefergelenk zwischen dem blauen Quadrat und dem gelben Gelenk (mit dem rosa Winkel der Nähe), und wie in dem Säugetier gebildet wird, wird das Kiefergelenk zwischen dem Squamosum gebildet oben und der dentary unten. Im Reptil ist die Squamosum knapp oberhalb und Kontaktieren der Quadratum. Erweiterte Therapsiden haben zwei Kiefergelenke: a. Reptilienartige Gelenk und ein Säugetier artiges Gelenk (Abbildung basierend auf Kardong 2002, S. 275, mit freundlicher Genehmigung des Herausgebers, Urheberrecht 2002 McGraw-Hill)

Wir haben auch eine exquisit komplette Reihe von Fossilien für die reptilien Säugetier Intermediate. angefangen von den pelycosauria, Therapsida, cynodonta bis zu primitiven Säugetieren (Carroll 1988, S. 392-396;. Futuyma 1998. S. 146-151;. Gould 1990; Kardong 2002. S. 255-275.). Wie oben erwähnt, zeigt die Standard-Stammbaum, dass Säugetiere von einem reptilienartigen Vorfahren nach und nach entwickelt hat, und dass die Übergangsarten existiert haben müssen, die zwischen Reptilien und Säugetieren morphologisch Zwischen waren—obwohl keiner selbst leben heute gefunden. Es gibt jedoch signifikante morphologische Unterschiede zwischen modernen Reptilien und modernen Säugetieren. Knochen, natürlich, sind das, was versteinern am leichtesten, und das ist, wo wir für die Übergangsspezies aus der Vergangenheit zu suchen. Osteologically, zwei große auffällige Unterschiede zwischen Reptilien und Säugetieren: (1) Reptilien haben mindestens vier Knochen im Unterkiefer (zB die dentary, Gelenk-, eckig, surangular und coronoid), während Säugetiere nur eine (die Dentale) haben, und (2) Reptilien haben nur eine Mittelohrknochen (der Steigbügel), während Säugetiere haben drei (der Hammer, Amboss und Steigbügel) (siehe Abbildung 1.4.1).

Am Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckte Entwicklungsbiologen etwas, das das Bild weiter erschwert. In der Reptilien-Fötus, zwei Entwicklungs Knochen aus dem Kopf bilden schließlich zwei Knochen im Reptilien-Unterkiefer, die Quadratum und die Gelenk (siehe pelycosaur in Abbildung 1.4.1). Überraschenderweise bilden die entsprechenden Entwicklungs Knochen im Säugetierfötus schließlich den Amboss und Hammer des einzigartigen Säugetiermittelohr (auch formal als Ambos und Malleus bekannt sind; siehe Abbildung 1.4.2). (Gilbert 1997, S. 894-896 ). Diese Tatsachen angegeben stark, dass der Hammer und Amboss aus diesen reptilien jawbones entwickelt hatte—das heißt, wenn eine gemeinsame Abstammung war in der Tat wahr. Dieses Ergebnis war so auffällig, und die erforderlichen Zwischenprodukte so abwegig, dass viele Anatomen extreme Schwierigkeiten hatte, sich vorzustellen, wie Übergangsformen, diese Morphologien Überbrückung während Funktion beibehalten bestanden haben könnte. Junge-Erde-Kreationisten Duane Gish erklärt, das Problem auf diese Weise:

"Alle Säugetiere, lebenden oder fossilen, haben einen einzigen Knochen, die dentary, auf jeder Seite des Unterkiefers sowie allen Säugetieren, lebenden oder fossilen, haben drei Gehörknöchelchen oder Gehörknöchelchen, Hammer, Amboss und Steigbügel. Jedes Reptil, Wohn- oder fossil jedoch mindestens vier Knochen im Unterkiefer und nur ein Gehörknöchelchen, der Steigbügel. Es gibt keine Übergangs fossilen Formen zeigt, zum Beispiel, drei oder zwei jawbones oder zwei Ohrknochen. Niemand hat erklärt noch, für diese Angelegenheit, wie die Übergangsform zu kauen haben es geschafft würde, während seine Kiefer aus den Angeln gehoben und neu formuliert wurde, oder wie er würde hören, während zwei seiner Kieferknochen bis in sein Ohr ziehen." (Gish 1978 p. 80)

Abbildung 1.4.2. Ein Vergleich der Ohren von Reptilien und Säugetiere. Das Reptil Ohr ist auf der linken Seite, das Säugetier Ohr auf der rechten Seite gezeigt. Wie in Abbildung 1.4.1 ist die Quadratum (mammalian Amboß oder Incus) in Türkis und die Gelenk (mammalian Hammer- oder Malleus) ist in gelb. Der Steigbügel ist in braun dargestellt. Beachten Sie, wie die relative Anordnung dieser Knochen in beiden Taxa, in der Größenordnung von Innenohr-Steigbügel-quaderGelenk ähnlich ist.

Gish war nicht korrekt in die besagt, dass es keine Übergangs fossilen Formen waren, und er hat auf dieser Fauxpas mehrfach korrigiert worden, da er diese Worte schrieb. Allerdings beschreiben Gish Aussagen schön die morphologische Rätsels auf der Hand. Lassen Sie uns die erforderliche evolutionäre Abschluss überprüfen. Während ihrer Entwicklung zwei Säugetier Gehörknöchelchen (Hammer und Amboss, aka Hammer und Amboß) wurden von zwei reptilien jawbones abgeleitet. So gab es einen großen evolutionären Übergang, in dem mehrere Reptilien- jawbones (die Quadratum, Gelenk- und Winkel) wurden ausgiebig reduziert und verändert allmählich die modernen Säugetiermittelohr zu bilden. Zur gleichen Zeit, die dentary Knochen, ein Teil der Reptilien-Kiefer, erweitert die Haupt Säugetier Unterkiefer zu bilden. Im Zuge dieser Änderung die Knochen, die das Gelenk des Kiefers verändert Identität bilden. Wichtig ist, dass an der Kreuzung der Quadratum und Gelenk der Reptilien-Kiefergelenk Gelenk während der Säugerkiefer gebildet wird an der Kreuzung der Squamosum und dentary gebildet wird (siehe Abbildung 1.4.1).

Wie konnte das Hören und Kiefergelenk während dieses Übergangs erhalten? Wie deutlich aus den vielen Übergangsformen gezeigt, die (siehe Abbildung 1.4.3), die Knochen, dass die Übertragung Ton in der Reptilien- und Säugetierohr waren in Kontakt miteinander auf der ganzen Entwicklung dieser Übergang gefunden wurden. Bei den Reptilien, der Steigbügel in Kontakt mit der Quadratum, die wiederum in Kontakt mit dem Gelenk. Bei Säugetieren die incus der Steigbügel Kontakte, die wiederum in Kontakt mit dem Malleus (siehe Abbildung 1.4.2). Da die Quadratum in die incus entwickelt hat, und die Gelenk in den Malleus entwickelt hat, diese drei Knochen waren in ständigem Kontakt während dieser beeindruckenden evolutionären Wandels. Des Weiteren wurde eine funktionelle Kiefergelenk durch Redundanz beibehalten—mehrere der Zwischen Fossilien beide ein reptilienKieferGelenk (von der Quadratum und Gelenk) und ein Säugetier-Kiefergelenk (aus dem Dentale und Squamosum). Mehrere spät cynodonts und Morganucodon klar haben eine Doppelgelenk Kiefer. Auf diese Weise wurde die Reptilien-Stil Kiefergelenk eine neue spezialisierte Funktion im Mittelohr zu entwickeln befreit. Es ist bemerkenswert, dass einige moderne Arten von Schlangen haben eine Doppelgelenk Kiefer verschiedenen Knochen beteiligt, so eine solche mechanische Anordnung ist sicherlich möglich und zweckmäßig.

Da Abbildung 1.4.3 gemacht wurde, wurden mehrere wichtige Zwischen Fossilien entdeckt worden, dass es genau zwischen Morganucodon und die ältesten Säugetiere. Diese neuen Entdeckungen umfassen ein komplettes Schädel hadrocodium wui (Luo et al. 2001) und Schädel- und Kiefermaterial aus repenomamus und Gobiconodon (Wang et al. 2001). Diese neue Fossilienfunde zu klären, wann genau und wie der Hammer, Amboß und Winkel vollständig von der Unterkiefer gelöst und wurde ausschließlich auditiv Gehörknöchelchen.

Daran erinnern, dass Gish angegeben: "Es gibt keine Übergangs fossilen Formen zeigt, zum Beispiel, drei oder zwei Kieferknochen, oder zwei Ohrknochen" (Gish 1978 p. 80). Gish einfach nicht verstehen, wie graduelle Übergänge passieren (etwas, was er sollte, offensichtlich verstehen, wenn er beabsichtigt, die Evolutionstheorie zu kritisieren). Diese fossilen Zwischenprodukte verdeutlichen, warum Gish Aussage ist eine grobe mischaracterization, wie eine Übergangsform aussehen sollte. In einigen der bekannten Zwischenprodukte weisen die Knochen überlappenden Funktionen und einem Knochen kann sowohl ein Ohr Knochen und einen Kieferknochen genannt werden; diese Knochen dienen zwei Funktionen. Somit gibt es keinen Grund, Übergangsformen mit Zwischen Zahlen von Kieferknochen oder Ohrknochen zu erwarten. Beispielsweise in Morganucodon. die Quadratum (Amboss) und der Gelenk (Hammer) dienen als Säugetier-Stil Gehörknöchelchen und Reptilien-Kieferknochen gleichzeitig. In der Tat, auch in der modernen Reptilien die Quadratum und Gelenkknorpel dienen Ton zu den Steigbügel zu übertragen und das Innenohr (siehe Abbildung 1.4.2). Der entsprechende Übergang, dann ist ein Prozess, bei dem die Gehörknöchelchen, zunächst im Unterkiefer befindet, indem schließlich Ablösen von der Unterkiefer und rückt näher an das Innenohr in Funktion spezialisiert.

Abbildung 1.4.3. Ein Vergleich der Kieferknochen und Gehörknöchelchen mehrerer Übergangsformen in der Evolution der Säugetiere. Ungefähre stratigraphischen Bereiche der verschiedenen Taxa sind am linken (aktuellere oben) angegeben. Die linke Spalte von jawbones zeigt die Ansicht des linken Kieferknochen von der Innenseite des Mundes. In der rechten Spalte ist die Ansicht der rechten Kieferknochen von der rechten Seite (außerhalb des Schädels). Wie in Abbildung 1.4.1, die Quadratum (mammalian Amboß oder Incus) in türkis ist, ist die Gelenk (mammalian Hammer oder Malleus) in gelb, und die Winkel (mammalian Pauken Anulus) ist in rosa. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die Zähne nicht gezeigt, und die Squamosum Oberkiefer wird weggelassen (es die Quadratum im Säugetierkiefergelenk ersetzt, und ein Teil des Kiefergelenks in fortgeschrittenen cynodonts bildet und Morganucodon ). Q = quadratisch, Ar = Gelenkknorpel, An = eckig, I = Ambos (Amboss), Ma = Malleus (Hammer), Ty = Pauken Anulus, D = dentary. (Übernommen aus Kardong 2002, S.. 274, mit freundlicher Genehmigung des Verlags, Urheberrecht 2002 McGraw-Hill)

"Alle Fortschritte nach und nach in der Natur, und nichts durch Sprünge, und dieses Gesetz als zu jeder Anwendung, ist ein Teil meiner Lehre von der Kontinuität. Zwar gibt es in einigen anderen Welt Spezies Zwischen zwischen Mensch und Affen bestehen können, hat die Natur es am besten, dachte sie von uns zu entfernen, um unsere Überlegenheit außer Frage zu etablieren. Ich spreche von Zwischenspezies, und keineswegs mich denen zu Mann führen zu begrenzen."

– Gottfried Wilhelm Leibniz
Protogaea 1749

Eines der berühmtesten Beispiele für Übergangs Fossilien ist unsere Sammlung von fossilen Hominiden (siehe Abbildung 1.4.4 unten). Basierend auf dem Konsens zahlreicher phylogenetische Analysen, Pan troglodytes (Der Schimpanse) die nächsten lebenden Verwandten des Menschen. Daher erwarten wir, dass Organismen in der Vergangenheit gelebt, die zwischen Menschen und Schimpansen in der Morphologie Zwischen waren. Im Laufe des vergangenen Jahrhunderts haben viele spektakuläre paläontologische Funde, Übergangs-Hominiden Fossilien identifiziert.

"Schließlich und vor eklatant, wenn die zufallsbedingten Evolution wahr ist muss es eine große Anzahl von Übergangsformen zwischen den Mesonychia und dem alten Wal gewesen: Wo sind sie? Es scheint wie ein Zufall, ganz, dass von allen Zwischenformen, die zwischen dem Mesonychia und Wal bestanden haben muss, nur Arten, die sehr ähnlich wie die End-Arten sind gefunden. (Behe 1994)"

– Michael J. Behe

Anti-darwinistischen, Intelligent Design conjecturist,
Schreiben gegen die Gültigkeit der Evolution weniger als ein Jahr vor drei Übergangsspezies zwischen Walen und landlebenden Eozän Mesonyziden wurden gefunden.

Ein weiteres eindrucksvolles Beispiel für unbestreitbare Übergangsformen vorhergesagt von Evolutionsbiologen zu existieren, ist die Sammlung von Landsäugetier-to-Wal fossilen Zwischenprodukte. Wale, natürlich, sind Meerestiere mit Flossen, fehlen externe hindlimbs. Da sie auch Säugetiere sind, zeigt die Konsensus-Phylogenie, dass Wale und Delfine von Landsäugetieren mit Beinen entwickelt. In den letzten Jahren haben wir mehrere Übergangsformen von Walen mit den Beinen, beide in der Lage und nicht in der Lage terrestrischen Lokomotion (Erich gefunden et al. 1983; Erich et al. 1990; Erich et al. 1994; Erich et al. 2001; Thewissen et al. 2001).

Abbildung 1.4.5. Ein Zwischen sirenian fossil: ein seacow mit den Beinen. Rekonstruierte Skelett Pezosiren portelli. Die Länge beträgt ca. 7 Meter. Graue Färbung steht noch vorhandenen Fossilien; Weiß-Elemente sind zum Teil spekulativ. (Domning 2001; Bild 2001 Macmillan Magazines Ltd.)

Seacows (Seekühe und Dugongs) sind voll im Wasser lebenden Säugetieren mit Flossen für forelimbs und keine hindlimbs. Die Evolutionstheorie sagt voraus, dass seacows von terrestrischen Vorfahren mit den Beinen entwickelt, und das so konnten wir seacow Intermediate mit den Beinen zu finden. Vor kurzem wurde eine neue Übergangs Fossil hat in Jamaika, einer Seekuh mit vier Beinen (Domning 2001) gefunden worden.

Es gibt viele andere Beispiele, wie diese—die meisten können in der ausgezeichneten Transitional Vertebrate Fossilien FAQ.

Potenzielle Falsification:

Die Feststellung eines Schlaghalb Säugetier, halb Vogel Zwischen würde mit gemeinsamen Abstammung sehr inkonsistent. Viele andere Beispiele für verbotene Zwischenprodukte kann man sich auf der Grundlage der Standardbaum (Kemp 1982; Stanley 1993; Carroll 1997; Chaterjee 1997).

Eine subtile, aber wichtige Punkt ist, dass eine strenge cladistic evolutionäre Interpretation die Möglichkeit der Identifizierung wahren Vorfahren ausschließt; nur Zwischen- oder transitionals positiv identifiziert werden. (Für die Zwecke dieses Artikels, transitionals und Zwischenprodukte gelten als synonym.) Der einzige unwiderlegbare Beweise für einen Vorfahren-Nachkomme Beziehung ist die Beobachtung der Geburt; offensichtlich ist dies in der Regel eher unwahrscheinlich im Fossilienbestand. Zwischenprodukte sind nicht notwendigerweise die gleichen wie die vorhergesagte genaue Vorfahren; in der Tat ist es eher unwahrscheinlich, dass sie die gleiche sein würde. Allein durch Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen, die Zwischenprodukte, die wir höchstwahrscheinlich nicht die wahren Vorfahren aller modernen Spezies sein, finden aber in engem Zusammenhang mit einem vorhergesagten gemeinsamen Vorfahren bezogen werden. Deshalb haben die Zwischenprodukte finden wir wahrscheinlich zusätzliche abgeleitete Zeichen neben den Zeichen, die sie als Zwischenprodukte identifiziert. Aufgrund dieser Überlegungen, wenn eine neue und wichtige Zwischen fossilen Arten entdeckt wird, wird eine sorgfältige Paläontologen oft fest, dass die Übergangsuntersuchten Arten ist wahrscheinlich nicht ein Vorfahre, sondern ist "Vertreter von einem gemeinsamen Vorfahren" oder ist ein evolutionärer "Nebenzweig". Je weniger zusätzliche dervied Zeichen, die ein Zwischen fossil hat, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Zwischen fossil ist ein tatsächliches Vorfahr. Für weitere Klärung Vorhersage 5.4.

Versteinerte Zwischenprodukte sollten in der richtigen allgemeinen chronologischer Reihenfolge erscheinen auf der Standardbaum basiert. Jeder Stammbaum prognostiziert eine relative zeitliche Reihenfolge der Entwicklung der hypothetischen gemeinsamen Vorfahren und Zwischenprodukte zwischen diesen Vorfahren. Zum Beispiel in unserem aktuellen Beispiel das Reptil-Säugetier gemeinsamen Vorfahren (B) und Zwischenprodukte sollten älter als das Reptil-Vogel gemeinsamen Vorfahren (A) und Zwischenprodukte sein.

Beachten Sie jedoch, dass es einige ist "spielen" innerhalb der zeitlichen Zwänge von jedem Phylogenie gefordert, für zwei primäre Gründe: (1) die statistische Sicherheit (oder umgekehrt, wird der Fehler) im Zusammenhang mit einer Phylogenie und seiner spezifischen internen Zweige, und (2) die inhärente Auflösung des fossilen Rekord (letztlich die sich aus den Launen des Versteinerung Prozess). Wie bereits erwähnt, haben die meisten phylogenetischen Bäumen einige Zweige mit hoher Sicherheit, weil sie durch die Daten gut unterstützt werden, und anderen Branchen, in denen wir weniger Vertrauen haben, weil sie statistisch weniger signifikant sind und schlecht durch die Daten gestützt. Siehe die Einsprüche auch mit phylogenetische Analyse verbunden.

Wenn die geologischen Reihenfolge der Fossilien Auswertung, denken Sie daran, dass, sobald eine Übergangs Art scheint es keinen Grund, warum es sollen aussterben und ersetzt werden. Zum Beispiel haben einige Organismen wenig Veränderung in so viel wie 100 bis 200.000.000 Jahren seltenen Fällen unterzogen. Einige bekannte Beispiele sind die "lebende Fossilien"Wie die coelacanth, die etwa 80.000.000 Jahre andauert; die Fledermaus, die in den letzten 50.000.000 Jahre nicht viel geändert hat; und auch die moderne Baum Eichhörnchen, das in 35.000.000 Jahre nicht verändert hat. In der Tat zeigen paläontologische Studien die durchschnittliche Lebensdauer von 21 lebenden Familien von Wirbeltieren ist etwa 70 Millionen Jahre (Carroll 1997 p. 167).

Darüber hinaus ist der Fossilienbestand nachweislich unvollständig; Arten im Fossilbericht erscheinen, dann verschwinden, dann später wieder auftauchen. Ein Ausnahmefall ist der Quastenflosser, die zuletzt vor im Fossilbericht 80.000.000 Jahre erschienen, aber es ist heute noch am Leben. Während der Kreidezeit (eine kritische Zeit in der Vogel Evolution), gibt es eine 50 Millionen Jahre Lücke im diplodocoidean Rekord, mehr als 40 Millionen Jahre Lücke im pachycephalosaurian Rekord, mehr als 20 Millionen Jahre Lücke in der trodontidiae, und etwa 15 Millionen Jahre Lücke im oviraptosaurian Fossilbericht (diese beiden letzten zwei Aufträge von Dinosauriern sind Maniraptora Coelurosauria Theropoden, die deutlich in der Evolution der Vögel Abbildung). Während des Jura, gibt es eine 40 Millionen Jahre Lücke im Fossilbericht des Heterodontosauridae (Sereno 1999). Die meisten Organismen versteinern nicht, und es gibt keinen Grund, warum ein Vertreter einiger Arten müssen in den Fossilien gefunden werden. Da jeder Student in der wissenschaftlichen Forschung kennt (oder schließlich lernt, vielleicht auf die harte Weise), basierend Argumente auf negativen Beweise sind sehr schwach wissenschaftliche Argumente, vor allem in der Abwesenheit von richtigen positiven Kontrollen. So auf der Grundlage der fossilen Überreste von modernen Arten und die bekannten Lücken in den aktuellen paläontologischen Aufzeichnungen von ausgestorbenen Arten, die Beobachtung von Übergangs-Spezies "außer Betrieb" von 40.000.000 Jahre sollte ziemlich häufig sein. Dieser Grad der "spielen" im Fossilbericht ist eigentlich eher gering, wenn man bedenkt, dass der Fossilienbestand des Lebens zwischen 2-3800000000 Jahre erstreckt und die von mehrzelligen Organismen umfasst insgesamt

660.000.000 Jahre. Eine Unsicherheit von 40 Millionen Jahren entspricht etwa 1% oder 6% relative Fehler bzw.—eher klein insgesamt.

Das Reptil-Vogel Intermediate oben stammen aus dem Oberen Jura und Unterkreide (ca. 150 Millionen Jahren) erwähnt, während pelycosauria und Therapsida (reptilien Säugetier Intermediate) sind älter und stammen aus dem Karbon und Perm (etwa 250 bis 350.000.000 Jahre vor finden Sie in der geologischen Zeitskala). Das ist genau das, was beobachtet werden soll, wenn der Fossilienbestand der Standard phylogenetischen Baum übereinstimmt.

Die wissenschaftlich fundierte Methode, um diese Vorhersage bestätigt, ist eine positive corellation zwischen Phylogenie und Stratigraphie, dh eine positive corellation zwischen der Größenordnung von Taxa in einem phylogenetischen Baum und der geologischen Um zu zeigen, in denen diese Taxa zuerst erscheinen und zuletzt erscheinen (ob für das Leben oder ausgestorben Intermediate). Zum Beispiel in der inhärente Fehler in den Fossilien, Prokaryoten sollte zuerst, gefolgt von einfachen vielzelligen Tiere wie Schwämme und Seesterne erscheinen, dann lampreys, Fische, Amphibien, Reptilien, Säugetiere, usw., wie in Abbildung 1. Im Gegensatz zu der irrigen gezeigt (und nicht referenzierte) Meinungen von einigen Anti-Evolutionisten (zB Wise 1994 p. 225-226), Studien aus den vergangenen zehn Jahren dieses sehr Problem Adressierung haben bestätigt, dass es in der Tat eine positive corellation zwischen Phylogenie und Stratigraphie, mit statistischer Signifikanz ( Benton 1998; Benton und Hitchin 1996; Benton und Hitchin 1997; Benton et al. 1999; Benton et al. 2000; Benton und Storrs 1994; Clyde und Fisher 1997; Hitchin und Benton 1997; Huelsenbeck 1994; Norell und Novacek 1992a; Norell und Novacek 1992b; Wills 1999). Mit drei verschiedenen Maßnahmen der Phylogenese-Stratigraphie Korrelation [der RCI, GER, und SCI (Ghosts 2.4 Software. Wills 1999)], wurde zwischen dem Standard-Stammbaum dargestellt in Abbildung 1 und der stratigraphischen Bereich des gleichen Taxa eine hohe positive Korrelation gefunden mit sehr hoher statistischer Signifikanz (P lt; 0,0001) (diese Arbeit, Ghosts Eingabedatei auf Anfrage erhältlich).

Als ein anderes konkretes Beispiel, eine frühe Analyse veröffentlicht in Wissenschaft von Mark Norell und Michael Novacek (Norell und Novacek 1992b) untersuchten 24 verschiedene Taxa der Wirbeltiere (teleosts, amniotes, Reptilien, Synapsiden, diapsids, lepidosaurs, squamates, zwei Aufträge von Dinosauriern, zwei Aufträge von hadrosaurs, Pachycephalosaurus, höhere Säugetiere, Primaten, Nagetiere, Huftiere, Paarhufer, Wiederkäuer, elephantiformes, brontotheres, tapiroids, Chalicotherien, Chalicotheriinae und Equiden). Für jede Taxa wurde die phylogenetische Position der bekannten Fossilien mit dem stratigraphischen Position der gleichen Fossilien verglichen. Eine positive Korrelation wurde gefunden alle der 24 Taxa, 18 davon waren statistisch signifikant.

Als drittes Beispiel, Michael Benton und Rebecca Hitchin veröffentlichte eine neuere, stark erweitert, und eine detaillierte stratigraphische Analyse von 384 veröffentlicht cladograms verschiedener mehrzelligen Organismen (Benton und Hitchin 1997). Mit drei Maßnahmen der Kongruenz zwischen den Fossilien und Phylogenie (der RCI, SRC und SCI), diese Forscher beobachteten Werte "schräg so weit von einer Normalverteilung [d.h. Zufälligkeit], dass sie Beweise für starke Übereinstimmung der beiden Datensätze [Fossilien und cladograms liefern]." Darüber hinaus war Benton und Hitchin Analyse extrem konservativ, da sie keine Anstrengungen unternommen, um cladograms mit schlechter Auflösung auszuschließen, zu cladograms mit sehr kleinen Anzahl von Taxa ausschließen oder nur Fossilien mit zuverlässigen Daten verwenden. diese Art von Daten, einschließlich Ihrer verwirrende Zufallselemente zur Analyse hinzufügen und die scheinbare Übereinstimmung zwischen Stratigraphie und cladograms verringern. Trotzdem waren insgesamt die Ergebnisse äußerst statistisch signifikant (P lt; 0,0005). Wie die Autoren kommentieren in ihrer Diskussion:

". die RCI und SCI-Metriken zeigte beeindruckende Linksschrägstellung; die Mehrheit der cladograms getestet zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen cladistic und stratigraphische Informationen. Cladists und stratigraphers kann aufatmen: die cladistic Methode scheint im Großen und Ganzen, phylogenies zu finden, die dem wahren Phylogenie des Lebens nahe sein können, und die Abfolge der Fossilien in den Felsen ist nicht irreführend. es wäre schwer zu erklären, warum die unabhängigen Beweis für die stratigraphische Vorkommen von Fossilien und die Muster der cladograms solche auffallenden Ebenen der Kongruenz zeigen sollte, wenn der Fossilienbestand und die cladistic Methode hoffnungslos irreführend waren." (Benton und Hitchin 1997. p. 889)

Außerdem, wenn die Korrelation zwischen Phylogenie und Stratigraphie aufgrund gemeinsamer Abstammung ist, würden wir erwarten, die Korrelation länger geologischen Zeitrahmen zu verbessern, über (da der relative Fehler mit dem fossilen Datensatz zugeordnet abnimmt). Dies ist in der Tat beobachtet werden (Benton et al. 1999). Wir würden erwarten, auch die Korrelation zu verbessern, nicht noch schlimmer, da mehr Fossilien entdeckt werden, und dies hat auch (Benton und Storrs 1994) beobachtet worden.

Potenzielle Falsification:

Es wäre höchst inkonsistent, wenn die zeitliche Reihenfolge, in der Reptilien-Vogel und Reptil-Säugetier Beispiel umgekehrt wurden. Auch die Erkenntnis, dass es keine allgemeine Korrelation zwischen Stratigraphie und der Konsensus-Phylogenie der wichtigsten Taxa war für die Theorie der gemeinsamen Abstammung wäre sehr problematisch. Darüber hinaus könnte die beobachtete Korrelation über einen längeren Zeitrahmen zu verringern oder wie wir erwerben mehr paläontologischen Daten—aber weder der Fall ist (Benton et al. 1999; Benton und Storrs 1994).

Basierend auf dem hohen Vertrauen in bestimmten Zweigen der phylogenetischen Bäume sind einige zeitliche Zwänge extrem steif. Zum Beispiel sollten wir nie Säugetier- oder Vogel Fossilien in oder vor dem devonischen Ablagerungen finden, bevor Reptilien aus der Amphibie tetrapod Linie abwich hatte. Dies schließt Präkambrium, Kambrium, Ordovizium und Silur Einlagen, 92% der geologischen Geschichte und 65% der biologischen Geschichte von mehrzelligen Organismen der Erde umfasst. Selbst eine unbestreitbare Fund eines jeden vorher Devonian Säugetier, Vogel, oder Blume würde die Theorie der gemeinsamen Abstammung (; Carroll 1988; Stanley 1993; Chaterjee 1997 Kemp 1982) zerschlagen.

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