Elämän puu: evoluutiopuu, joka kuvaa eliöiden sukulaisuussuhteet

Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) loi ensimmäisen eläinten haarautuvan puun teoksessaan Philosophie Zoologique (1809). Se oli ylösalaisin oleva puu, joka alkoi matoista ja päättyi nisäkkäisiin. Lamarck ei kuitenkaan uskonut kaiken elämän yhteiseen polveutumiseen. Sen sijaan hän uskoi, että elämä koostuu erillisistä rinnakkaisista linjoista, jotka etenevät yksinkertaisesta monimutkaiseen.

Hitchcock

Amerikkalainen geologi Edward Hitchcock (1763-1864) julkaisi vuonna 1840 ensimmäisen paleontologiaan perustuvan elämänpuun teoksessaan Elementary Geology. Pystyakselilla ovat paleontologiset ajanjaksot. Hitchcock teki erillisen puun kasveille (vasemmalla) ja eläimille (oikealla). Kasvi- ja eläinpuita ei ole yhdistetty kaavion alaosassa. Lisäksi kumpikin puu alkaa useammasta alkuperästä. Ne eivät kuitenkaan olleet evoluutiopuita, koska Hitchcock uskoi, että jumaluus oli muutoksen aiheuttaja.

Vestiges

Robert Chambersin teoksen Vestiges of the Natural History of Creation ensimmäinen painos julkaistiin nimettömänä vuonna 1844. Se sisälsi luvussa "Hypoteesi kasvi- ja eläinkunnan kehityksestä" puumaisen kaavion. Siinä esitetään alkionkehityksen malli, jossa kalat (F), matelijat (R) ja linnut (B) edustavat nisäkkäisiin (M) johtavan polun haaroja.

Tekstissä tätä haarautuvan puun ajatusta sovelletaan alustavasti elämän historiaan maapallolla: "voi olla haarautumista".^p191

Charles Darwin (1809-1882) laati ensimmäisenä evoluutiopuun. Hän suhtautui hyvin varovaisesti mahdollisuuteen rekonstruoida elämän historiaa. Luvussa Lajien synty (1859) IV hän esitti abstraktin kaavion teoreettisesta elämänpuusta nimeämättömän suuren suvun lajeille (ks. kuva).

Darwinin omin sanoin: "Näin ollen pienet erot, jotka erottavat saman lajin lajikkeet toisistaan, pyrkivät tasaisesti kasvamaan, kunnes ne saavuttavat saman suvun tai jopa eri sukujen lajien väliset suuremmat erot."

Kyseessä on haarautuva kuvio, jossa lajeille ei ole annettu nimiä, toisin kuin Ernst Haeckelin vuosia myöhemmin laatimassa lineaarisemmassa puussa.

Darwin selittää elämänpuuta koskevia näkemyksiään vuoden 1872 kuudennessa painoksessa tarkistetun jakson tiivistelmässä:

Kaikkien samaan luokkaan kuuluvien olentojen sukulaisuussuhteet on joskus esitetty suuren puun avulla. Uskon, että tämä vertaus puhuu pitkälti totta. Vihreät ja orastavat oksat voivat edustaa nykyisiä lajeja, ja aiempina vuosina syntyneet oksat voivat edustaa sukupuuttoon kuolleiden lajien pitkää peräkkäisyyttä...
 Suuriksi oksiksi ja nämä pienemmiksi ja pienemmiksi oksiksi jakautuneet raajat olivat itse aikoinaan, kun puu oli nuori, orastavia oksia; ja tämä entisten ja nykyisten silmujen liittäminen toisiinsa haarautuvien oksien avulla voi hyvin edustaa kaikkien sukupuuttoon kuolleiden ja elävien lajien luokittelua ryhmiin, jotka ovat ryhmien alaisia.
 Niistä monista oksista, jotka kukoistivat puun ollessa pelkkä pensas, vain kaksi tai kolme, jotka nyt ovat kasvaneet suuriksi oksiksi, on vielä elossa ja kantavat muita oksia; samoin kauan sitten menneinä geologisina kausina eläneistä lajeista hyvin harvat ovat jättäneet eläviä ja muuttuneita jälkeläisiä. Puun ensimmäisestä kasvusta lähtien monet raajat ja oksat ovat lahonneet ja pudonneet pois, ja nämä erikokoiset pudonneet oksat saattavat edustaa kokonaisia järjestyksiä, sukuja ja sukuja, joilla ei nykyään ole eläviä edustajia ja jotka tunnemme vain fossiileina.
Niin kuin näemme silloin tällöin ohuen haikean oksan, joka lähtee puun haarasta, joka on jostain sattumasta saanut suosiota ja on yhä elossa sen huipulla, niin näemme silloin tällöin eläimen, kuten Ornithorhynchus (Platypus) tai Lepidosiren (Etelä-Amerikan keuhkokala), joka jossakin pienessä määrin yhdistää sukulaisuuksillaan kahta suurta elämänhaaraa ja joka on ilmeisesti säästynyt kohtalokkaalta kilpailulta, koska se on asunut suojellussa paikassa.
 Niin kuin silmut synnyttävät kasvun kautta uusia silmuja, ja jos ne ovat elinvoimaisia, ne haarautuvat ja peittävät joka puolelta monia heikompia oksia, niin on sukupolvien myötä käynyt uskoakseni myös suurelle elämänpuulle, joka täyttää kuolleilla ja katkenneilla oksillaan maankuoren ja peittää pinnan alati haarautuvilla ja kauniilla haaroillaan.

- Darwin, 1872.

Puumallia pidetään edelleen pätevänä eukaryoottisten elämänmuotojen osalta. Eukaryoottipuun varhaisimpia haaroja koskevat tutkimukset viittaavat puuhun, jossa on joko neljä yläluokkaa tai kaksi yläluokkaa. Yksimielisyyttä ei näytä vielä vallitsevan; Roger ja Simpson päättelevät katsausartikkelissaan, että "kun ymmärryksemme eukaryoottien elämänpuusta muuttuu nykyisellä vauhdilla, meidän olisi edettävä varovaisesti".

Biologit tunnustavat nyt, että prokaryootit, bakteerit ja arkeologit, pystyvät siirtämään geneettistä tietoa toisiinsa liittymättömien organismien välillä horisontaalisen geeninsiirron (HGT) avulla. Rekombinaatio, geenien häviäminen, monistuminen ja geenien luominen ovat muutamia prosesseja, joiden avulla geenit voivat siirtyä bakteeri- ja arkeaalilajien sisällä ja niiden välillä aiheuttaen vaihtelua, joka ei johdu vertikaalisesta siirrosta. On saatu uusia todisteita siitä, että HGT:tä esiintyy prokaryoottien sisällä yksittäisten ja monisoluisten solujen tasolla, ja nyt on syntymässä näkemys, jonka mukaan elämän puu antaa epätäydellisen kuvan elämän evoluutiosta. Se oli hyödyllinen väline evoluution perusprosessien ymmärtämisessä, mutta se ei pysty selittämään tilanteen koko monimutkaisuutta.

• Tree of Life disambiguointisivu