Életfa – az élőlények evolúciós leszármazási és filogenetikai fája

Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) a Philosophie Zoologique (1809) című művében elkészítette az állatok első elágazó fáját. Ez egy fejjel lefelé fordított fa volt, amely a férgekkel kezdődött és az emlősökkel végződött. Lamarck azonban nem hitt az összes élet közös leszármazásában. Ehelyett úgy vélte, hogy az élet különálló, párhuzamos vonalakból áll, amelyek az egyszerűtől az összetett felé haladnak.

Hitchcock

Edward Hitchcock (1763-1864) amerikai geológus 1840-ben publikálta az első paleontológiai alapokon nyugvó életfát Elementáris geológia című művében. A függőleges tengelyen az őslénytani korszakok szerepelnek. Hitchcock külön fát készített a növények (balra) és az állatok (jobbra) számára. A növényi és az állati fák nincsenek összekapcsolva a diagram alján. Ráadásul mindegyik fa többféle eredettel kezdődik. Ezek azonban nem evolúciós fák voltak, mert Hitchcock úgy vélte, hogy egy istenség volt a változás okozója.

Vestiges

Robert Chambers Vestiges of the Natural History of Creation című művének első kiadása névtelenül jelent meg 1844-ben. A "Hipotézis a növény- és állatvilág fejlődéséről" című fejezetben egy fára emlékeztető ábrát tartalmazott. Ez az embrionológiai fejlődés modelljét mutatja, ahol a halak (F), a hüllők (R) és a madarak (B) az emlősökhöz (M) vezető út ágait képviselik.

A szövegben ezt az elágazó fa gondolatot próbaképpen alkalmazzák a földi élet történetére: "lehet, hogy van elágazás". ^p191

Charles Darwin (1809-1882) volt az első, aki elkészítette az evolúciós életfát. Nagyon óvatos volt az élettörténet rekonstruálásának lehetőségével kapcsolatban. Az On the Origin of Species (1859) IV. fejezetében egy meg nem nevezett nagy nemzetség fajainak elméleti életfájáról készített absztrakt ábrát (lásd az ábrát).

Darwin saját szavaival: "Így az ugyanazon faj fajtáit megkülönböztető kis különbségek folyamatosan növekedni fognak, amíg el nem érik az ugyanazon nemzetség vagy akár különböző nemzetségek fajai közötti nagyobb különbségek szintjét".

Ez egy olyan elágazó mintázat, amelyben a fajok nem kaptak nevet, ellentétben az évekkel később Ernst Haeckel által készített lineárisabb fával.

Az 1872-es 6. kiadásban átdolgozott részhez fűzött összefoglalójában Darwin kifejti az életfáról vallott nézeteit:

Az egyazon osztályba tartozó lények rokonságát néha egy nagy fával ábrázolták. Úgy vélem, ez a hasonlat nagyrészt igazat mond. A zöld és rügyező gallyak a létező fajokat jelképezhetik; a korábbi években termettek pedig a kihalt fajok hosszú sorát...
A nagy ágakra osztott végtagok, és ezek kisebb és kisebb ágakra
 osztva, maguk is egykor, amikor a fa fiatal volt, rügyező gallyak voltak; és a korábbi és a jelenlegi rügyeknek ez a szétágazó ágakkal való összekapcsolódása jól ábrázolhatja minden kihalt és élő faj csoportoknak alárendelt csoportokba való besorolását. A sok gally
közül, amelyek akkor virágoztak, amikor a fa még csak bokor volt, csak kettő vagy három maradt meg, amelyek most már nagy ágakká nőttek, és a többi ágat hordozzák; így a régmúlt földtörténeti időszakokban élt fajok közül is csak nagyon kevés hagyott hátra élő és módosult utódot. A fa első növekedésétől kezdve sok végtag és ág elkorhadt és lehullott; és ezek a különböző méretű lehullott ágak egész rendeket, családokat és nemzetségeket képviselhetnek, amelyeknek ma már nincsenek élő képviselői, és amelyeket csak fosszilis állapotban ismerünk.
Ahogyan itt-ott látunk egy vékony, kókadt ágat, amely egy fa alacsonyan lévő elágazásából ered, és amely valamilyen véletlen folytán kegyelemben részesült, és még mindig él a csúcsán, úgy látunk néha egy olyan állatot, mint az Ornithorhynchus (platypus) vagy a Lepidosiren (dél-amerikai tüdőhal), amely rokonsága révén valamilyen kis mértékben összeköt két nagy életágat, és amely nyilvánvalóan megmenekült a végzetes versengéstől, mivel egy védett helyen élt.
Ahogyan a rügyek növekedés útján friss rügyeket hoznak létre, és ezek, ha erőteljesek, minden oldalról elágaznak és sok gyengébb ágat felülmúlnak, úgy gondolom, hogy nemzedékről nemzedékre
 így történt az Élet nagy fájával is, amely elhalt és letört ágaival betölti a föld kérgét, és a felszínt beborítja örökké elágazó és gyönyörű elágazásaival.

- Darwin, 1872.

A fa modelljét az eukarióta életformák esetében még mindig érvényesnek tekintik. Az eukarióta fa legkorábbi ágainak kutatása egy négy szupercsoportot vagy két szupercsoportot tartalmazó fára utal. Úgy tűnik, még nincs konszenzus; egy áttekintő cikkben Roger és Simpson arra a következtetésre jut, hogy "az eukarióta életfáról alkotott ismereteink jelenlegi változási ütemében óvatosan kell eljárnunk".

A biológusok ma már felismerték, hogy a prokarióták, a baktériumok és az archaikusok képesek a genetikai információ átadására a nem rokon szervezetek között a horizontális géntranszfer (HGT) révén. A rekombináció, a génvesztés, a génduplikáció és a génteremtés csak néhány azon folyamatok közül, amelyek révén a gének a baktérium- és archeafajokon belül és azok között átkerülhetnek, és olyan variációt okoznak, amely nem a vertikális átvitel eredménye. Egyre több bizonyíték van arra, hogy a HGT a prokariótákon belül egy- és többsejtes szinten is előfordul, és mostanában kezd kialakulni az a nézet, hogy az életfa nem ad teljes képet az élet evolúciójáról. Hasznos eszköz volt az evolúció alapvető folyamatainak megértéséhez, de nem képes megmagyarázni a helyzet teljes komplexitását.

• Az Életfa disambiguation page