Общие предки и филогенетические деревья

Ящерица внешне больше похожа на лягушку, чем на мышь, но на родословном дереве позвоночных ящерица и мышь ближе друг к другу, чем к лягушке.

Те же кости, разная работа

Рука человека, передняя лапа собаки, крыло птицы и ласт кита выполняют совсем разную работу, но построены из одного набора костей, расположенных в том же порядке. Биологи называют такие части гомологичными органами: они похожи, потому что животные унаследовали их от общего предка, а эволюция с тех пор изменила их форму и размер. Некоторые органы, кажется, вообще бесполезны, например крылья нелетающих птиц или маленькие кости задних конечностей внутри тела китов. Эти рудиментарные органы остались от предков, у которых они работали.

Сходство не всегда означает родство. И насекомые, и летучие мыши летают на крыльях, но эти крылья выросли из совершенно разных исходных частей. Такие признаки, которые возникают независимо у неродственных групп, потому что те сталкиваются с похожими задачами, называют аналогичными органами, а сам процесс называют конвергентной эволюцией. Ещё один пример представляют белый зимний мех песца и белое зимнее оперение куропатки: обоих скрывает снег, но не потому, что у них есть недавний общий предок.

Другие данные указывают в ту же сторону. У зародышей позвоночных, в том числе человека, на ранней стадии есть глоточные дуги и хвост. У человека эти дуги участвуют в образовании структур головы и шеи, а не функционирующих жабр. Все живые организмы используют ДНК с почти одинаковым генетическим кодом, чего и следует ожидать, если у всей жизни один предок, и чем ближе родство двух групп, тем больше похожи их последовательности ДНК. Места обитания животных тоже согласуются с этим: группы, которые возникли до распада суперконтинента Пангея около 200 миллионов лет назад, встречаются по всему миру, а Австралия, долго остававшаяся изолированной, полна сумчатых, которых больше нигде нет.

Как читать дерево

Филогенетическое дерево представляет собой схему того, кто кому родственник. Дарвин набросал такое дерево в записной книжке в 1837 году, а ветвящаяся схема остаётся единственной иллюстрацией в «Происхождении видов». В укоренённом дереве корень, в лаборатории ниже он слева, обозначает предка всех, кто есть на дереве. Каждый узел ветвления означает, что линия разделилась на две. Названия на концах ветвей обозначают живущие сейчас группы. Две группы, которые выходят из одного узла, называются сестринскими таксонами, а группа, которая отходит рядом с корнем и остаётся одна, называется базальным таксоном. Узел, из которого выходит больше двух ветвей, политомия, означает, что порядок разделений пока неизвестен.

Чтобы узнать, насколько близки две группы, проследи обе назад к корню, пока пути не встретятся. Точка встречи будет их ближайшим общим предком. Чем она ближе к нашему времени, тем ближе родство. Три привычки часто сбивают с толку. Порядок названий на концах ветвей ничего не значит, потому что узел можно повернуть, как подвеску-мобиль, и родство от этого не изменится. Если на дереве это не указано, длина ветви не показывает время. И ни одна живущая группа на дереве не является предком другой; у сестринских групп есть общий предок, и ни одна из них не произошла от другой.

На дереве выше ящерица и мышь встречаются в узле, отмеченном амниотическим яйцом, то есть яйцом с оболочками, которые позволяют ему развиваться на суше. Лягушка отходит раньше, поэтому она более дальний родственник обоих, хотя нам лягушки и ящерицы кажутся похожими. Крокодилы и птицы встречаются в собственном узле, поэтому они ближайшие из ныне живущих родственников друг друга. Деревья строят по окаменелостям, анатомии и всё чаще по ДНК, и они остаются гипотезами, которые пересматривают при появлении новых данных. Один такой пересмотр удивил многих: гиппопотам больше похож на свинью, но, возможно, он ближайший из ныне живущих родственников китов.