Neues Modell der Artenbildung fordert Evolution heraus, unterstützt Schöpfung

Welches Modell erklärt bestens das Muster der Geschichte des Lebens: Naturalistische Evolution oder übernatürliches Wirken eines Schöpfers? Wenn ein Test Ergebnisse ergibt, die “sich markant” von den aus dem Modell hervorgehenden Erwartungen “abweichen”, was soll das uns sagen? Eine neue Studie der Artenbildung und Aussterbensraten liefert eine überzeugende Deutung.

Dogmen des Modells
Ein grundlegendes Dogma aller naturalistischen Modelle der Geschichte des Lebens auf der Erde ist, dass natürliche Änderungen in den Genomen des Lebens und nur diese die beobachteten Änderungen in den Körperstrukturen (der Morphologie) von Lebensformen erklären können. Demzufolge sollen die Stammbäume der Arten in Evolutionsgeschichte (Phylogenien, siehe Bild 1) von den Mustern, die wir in den Genomen von heute beobachten und die angenommenen natürlichen Raten der Genomänderungen abgeleitet werden (Moleküluhren). Davon ausgehend, dass nur natürliche Vorgängen die Änderungen in der Geschichte des Lebens erklären können, sollen die phylogenetischen Stammbäume der morphologischen Änderungen und das Timing dieser Änderungen im Fossilbericht mit einander voll übereinstimmen (die paläontologischen Stammbäume—siehe Bild 2).

Diese Art Überstimmung zwischen Paläontologie und Phylogenetik kann auch realisiert werden, wenn Gott in der Geschichte des Lebens eingegriffen hat. Es scheint aber, dass übernatürliches Eingreifen die signifikanten Divergenzen zwischen den phylogenetischen und paläontologischen Stammbäumen erklären kann.

 

Bild 1: Phylogenetisch Stammbaum des Lebens, von völlig sequenzierten Genomen abgeleitet Der Mittelpunkt stellt die vermutete erste Lebensform auf der Erde dar. Die Genome am äußeren Kreis sind von realen genetischen Daten abgeleitet. Die verzweigenden Muster im inneren Kreis basieren auf die Annahme, dass alle Arten mit einander durch naturalistische Vorgänge verwandt sind. BildBildnachweis: Ivica Letunic

Bild 2: Spindeldiagramm der vermuteten Evolutionsgeschichte der Wirbeltiere. Die Breite des Spindels zeigt die Zahl der noch existierenden Familien oder die Zahl der Familien, die im Fossilbericht vorhanden sind. Die gekrümmten (vermuteten) Linien sind nicht von physikalischen Überreste unterstützt. BildBildnachweis: Peter Bockman

In einer frei zugänglichen Arbeit, die in Nature Communications1erschien, gibt ein von Daniele Silvestro und Rachel Warnock geleitetem Team aus Bioinformatiker und Biochemiker zu:

“Der Fossilbericht und die molekularen Phylogenien der lebenden Arten können unabhängige Einschätzungen der Raten der Artenbildung und des Artensterbens liefern aber sie zeigen oft markant unterschiedliche Ergebnisse.”2

Silvestro, Warnock und ihre zwei Kollegen geben aber nicht zu, dass übernatürliche Eingriffe diese “markant unterschiedliche Ergebnisse” erklären können. Sie versuchen, eine mögliche naturalistische Erklärung anzubieten.

Divergenz ist real und markant
Biologen verwenden mehr als eine Duzzend unterschiedlichen Definitionen von Tierart. In der Arbeit vom Silvestro-Warnock Team wird “Art” so definiert: eine erkennbare taxonomische Einheit (Abstammungslinie), die durch Zeit bestehen, andere Arten hervorbringen und dann aussterben kann.”3

Das Team legt zuerst fest, dass “lebende und fossile Arten Beispiele des gleichen grundlegende Diversifizierungsvorgang sind.”4 Dies vorausgesetzt, wenn der Diversifizierungsvorgang durch rein naturalistischen Vorgängen zu erklären ist, sollen Forscher erwarten, dass die phylogenetischen (vermutlich evolutionären) Stammbäume in jedem Fall mit den paläontologischen (aus dem Fossilbericht hergeleiteten) Stammbäume übereinstimmen werden. Mit anderen Worten: Man erwartet eine Übereinstimmung, weil “die Methoden, die gebraucht werden, um die Raten [der Änderungen] [of change]aus Fossilien und Phylogenien zu schätzen, von der gleichen, grundlegenden mathematischen Theorie der Geburts-und-Todesraten abgeleitet sind.”5 Das Team dokumentiert weiter, dass Evolutionsbiologen die frequenten und markanten Divergenzen zwischen phylogenetischen und paläontologischen Stammbäumen nicht mehr leugnen können.

Das Silvestro-Warnock Team zitierte eine neue Studie der bestehenden terrestrischen Carnivora.6 In dieser Studie stand, dass der auf Grund der Fossilfunde geschätzte Mittelwert für Artenbeständigkeit um die 2,0 Millionen Jahre war. Das vergleicht sich mit den 9,8 Millionen Jahren, die man auf Grund der Phylogenetik schätzt. Sie zitierten auch eine Studie, die eine Inkongruenz zwischen den Phylogenien und Fossilien für Primaten.7 Sie haben bemerkt, dass die Kongruenzen wenig sind, mindestens für Säugetiere.8

Raten der Artenbildung, die von phylogenetischen Daten abgeleitet werden, sind konsistent höher als die, die vom Fossilbericht abgeleitet werden, während die abgeleiteten Raten des Artensterbens konsistent niedriger als die Raten der Artenbildung sind. Vielleicht das best-untersuchte Beispiel (siehe Bild) ist das für die Cetaceen (Wale, Delphine und Tümmler). Das Silvestro-Warnock Team zitierte Forschung, die zeigt:

“Phylogenetische Einschätzungen der Diversifizierungsraten unter Cetaceen deutet an, dass Artenbildung Artensterben über die letzten 12 Myr 9 übertroffen hat, was wiederum andeutet, dass Artenvielfalt bis auf die Gegenwart hin gestiegen ist. Dagegen sprechen die Analysen des Fossilberichts der Cetaceen, was darauf hin deutet, dass Artensterben Artenbildung durch den gleichen Zeitraum übertroffen hat, und, dass die Artenvielfalt der Cetaceen einst viel höher war, als sie heute ist.”10

Mit anderen Worten: Das naturalistische Modell der biologischen Evolution auf Grund der Phylogenetik sagt voraus, dass die Entstehung neuer Arten das Aussterben übertroffen hat, aber der Fossilbericht zeigt, dass genau das Gegenteil der Fall ist. Das Forschungsteam hat die Tatsache, dass die Diskrepanzen zwischen der Phylogenetik und dem Fossilbericht anscheinend mit der Komplexität und der Körpergröße des erwachsenen Tiere des Genus nur zunehmen, nicht aufgenommen. Dagegen sagt ein biblisches Modell der Schöpfung des Lebens eine solche Korrelation voraus.11

Silvestro, Warnock und ihre Mitarbeiter weisen doch darauf hin, dass viele anderen Forscher versucht haben, die Diskrepanzen durch Unterschätzungen der statistischen und systematischen Fehler in den zwei Methoden wegzuerklären. Die Diskrepanzen aber sind viel zu groß, dass sie diesen Fehlerarten zugeschrieben werden können.12

Ausgleichsversuch
Das Silvestro-Warnock Team schlägt vor, dass viele der Diskrepanzen zwischen Phylogenetik und dem Fossilbericht den Empfindlichkeiten der unterschiedlichen Artenbildungsmodellen zuzuschreiben sind. Sie nennen drei unterschiedliche Modalitäten der Artenbildung, die Fossilien hinterlassen können, ohne die gerechneten phylogenetischen Stammbäume zu beeinträchtigen:

  1. Cladogenese durch Knospung: Artenbildungsereignis in dem eine neue Art entsteht. Die Mutterart bleibt bestehen und stirbt nicht aus.
  2. Cladogenese durch Bifurkation: Artenbildungsereignis in dem zwei neue Arten entstehen und die Mutterart verdrängen, die dann ausstirbt.
  3. Anagenetische Artenbildung: Evolutionäre Änderungen in einer Abstammungslinie, die in die Entstehung einer neuen Art münden und das Aussterben der Mutterart herbeiführen.

Sie weisen auch darauf hin, dass Aussterben ohne Ersatz oft vorkommt, wo eine Mutterart ausstirbt, ohne eine Tochterart zu hinterlassen. Einfacher gesagt enthält der Fossilbericht ausgestorbene und bestehende (lebende) Arten; dagegen enthalten die phylogenetischen Daten typischerweise nur bestehende Arten.

Silvestro, Warnock und ihre Kollegen haben ein Modell entwickelt, das Knospung, Bifurkation, Anagenese und Aussterben in einen einzigen Geburt−Tod-Chronospezies (BDC) Prozess verbindet. Das BDC Modell zeigt, dass phylogenetische und paläontologische geschätzte Raten der Artenbildung und des Aussterbens nur gleich sein werden, wenn alle Artenbildung durch Knospung passiert. Darüber hinaus zeigen sie, dass “auch in einem idealen Szenario mit ausführlichen und fehlerfreien Datensätzen, die Raten der Artenbildung und des Aussterbens nur über phylogenetische und stratigraphische Inferenzen gleich sein können, wenn alleArtenbildungsereignisse durch Knospung undkeine Artenbildung durch Bifurkation oder Anagenese” geschehen ist13(Betonung durch den Autoren). Ihr BDC Modell macht auch klar, dass phylogenetische Analyse, die auf eine Aussterbensrate gleich null hinweist, bedeutet nicht, dass keine Arten ausstarben.

Der wahre Ausgleich
Das BDC Modell von diesem Team stellt fest, dass Phylogenetik die Aussterberate im Vergleich mit dem Fossilbericht immer unterschätzt. Der Fossilbericht ist weitgehend lückenhaft und unterschätzt die Aussterberaten. Der Fossilbericht ist weitgehend lückenhaft und unterschätzt die Aussterberaten. Aussterberaten, die viel höher sind, stellen eine ernstzunehmende Herausforderung an alle streng- naturalistische Modelle der Entstehung des Lebens auf der Erde, weil höhere Aussterberaten wiederum höhere Artenbildungsraten verlangen, um die zunehmende Artenvielfalt, die wir im Fossilbericht durch die Geschichte des Lebens beobachten, zu erklären.

Dass höhere Artenbildungsraten nötig sind, ist noch problematischer für die höheren Arten. Die beobachteten Aussterberaten für Säugetiere, Vögel und höhere Pflanzen sind weit höher als die beobachteten Artenbildungsraten während des menschlichen Zeitalters (Gottes siebter Tag, an dem laut Genesis 2, Gott sein Schöpfungswerk beendete und Naturvorgänge weiterlaufen ließ).

Das Silvestro-Warnock BDC Modell entlarvt auch eine fundamentale Einschränkung für naturalistische Erklärungen für die Geschichte des Lebens auf Erde. Da alle naturalistischen Modelle mehr als einen Modus der Artenbildung benötigen, und der einzige Ausgleich zwischen Phylogenetik und Paläontologie ist, nur einen Artenbildungsmodus zuzulassen, muss etwas anderes als streng naturalistische Vorgänge am Werk sein.

Manche Evolutionsbiologen beharren auf den Vorbehalt, dass ein unbekannter Naturvorgang vielleicht den Ausgleich zwischen Phylogenetik und Paläontologie retten kann. Es ist aber schwierig, sich vorzustellen, wie ein Naturvorgang, der weitreichend genug wäre, Phylogenetik und Paläontologie zu versöhnen, so lange unentdeckt bleiben könnte. Mir scheint es, dass ein Schöpfungsmodell, das vom wiederholten Eingreifen eines übernatürlichen Schöpfers im Laufe der Geschichte des Lebens ausgeht, der ausgestorbene Lebensformen ersetzt hat, diese “Diskrepanz” völlig ausgleicht. Es errinert mich an einen Vers aus dem längsen Schöpfungspsalm (Psalm 104,24):

HERR, wie sind deine Werke so groß und viel! Du hast sie alle weise geordnet, und die Erde ist voll deiner Güter.

Bild: Neun unterschiedliche Arten Cetaceen BildBildnachweis: Little Jerry, Creative Commons Attribution

Endnoten
  1. Daniele Silvestro et al., “Closing the Gap between Palaeontological and Neonotological Speciation and Extinction Rate Estimates,” Nature Communications 9 (7.Dezember.2018): id. 5237, doi:10.1038/s41467-018-07622-y.
  2. Silvestro et al., “Closing the Gap,” 1.
  3. Silvestro et al., “Closing the Gap,” 3.
  4. Silvestro et al., “Closing the Gap,” 2.
  5. Silvestro et al., “Closing the Gap,” 2.
  6. Oskar Hagen et al., “Estimating Age-Dependent Extinction: Contrasting Evidence from Fossils and Phylogenies,” Systematic Biology 67, no. 3 (Mai 2018): 458–74, doi:10.1093/sysbio/syx082.
  7. James P. Herrera, “Primate Diversification Inferred from Phylogenies and Fossils,” Evolution 71, no. 12 (Dezember 2017): 2845–57, doi:10.1111/evo.13366.
  8. Juan L. Cantalapiedra et al., “Congruent Phylogenetic and Fossil Signatures of Mammalian Diversification Dynamics Driven by Tertiary Abiotic Change,” Evolution 69, no. 11 (November 2015): 2941–53, doi:10.1111/evo.12787.
  9. Daniel L. Rabosky, “Automatic Detection of Key Innovations, Rate Shifts, and Diversity-Dependence on Phylogenetic Trees,” PLoS ONE 9, no. 2 (26.Februar. 2014): id. E89543, doi:10.1371/journal.pone.0089543.
  10. Charles R. Marshall, “Five Paleobiological Laws Needed to Understand the Evolution of the Living Biota,” Nature Ecology & Evolution 1 (23.Mai.2017): id. 0165, doi:10.1038/s41559-017-0165; Lee Hsiang Liow, Tiago B. Quental, and Charles R. Marshall, “When Can Decreasing Diversification Rates Be Detected with Molecular Phylogenies and the Fossil Record?” Systematic Biology 59, no. 6 (Dezember 2010): 646–59, doi:10.1093/sysbio/syq052; Catalina Pimiento et al., “The Pliocene Marine Megafauna Extinction and Its Impact on Functional Diversity,” Nature Ecology & Evolution 1 (26.Juni.2017): 1100–1106, doi:10.1038/s41559-017-0223-6.
  11. Hugh Ross, More Than a Theory: Revealing a Testable Model for Creation(Grand Rapids: Baker, 2009), 149–79, https://support.reasons.org/purchase/more-than-a-theory.
  12. Silvestro et al., “Closing the Gap,” 2.
  13. Silvestro et al., “Closing the Gap,” 5.