ZA drzewo filogenetyczne jest graficzną matematyczną reprezentacją historii i relacji przodek-potomek grup, populacji, gatunków lub dowolnej innej kategorii taksonomicznej. Teoretycznie wszystkie drzewa filogenetyczne można zgrupować w drzewie życia, stanowiącym drzewo uniwersalne.
Te reprezentacje graficzne zrewolucjonizowały badania biologii ewolucyjnej, ponieważ umożliwiają ustanowienie i zdefiniowanie gatunku, testowanie różnych hipotez ewolucyjnych (takich jak teoria endosymbiotyczna), ocenę pochodzenia chorób (takich jak HIV) itp..
Drzewa można rekonstruować za pomocą cech morfologicznych lub molekularnych lub obu. Podobnie, istnieją różne metody ich budowy, z których najpowszechniejsza jest metodologia cladist. Ma to na celu identyfikację współdzielonych postaci pochodnych, znanych jako synapomorfia.
Indeks artykułów
Jedna z zasad opracowanych przez Karola Darwina stanowi wspólny przodek wszystkich żywych organizmów - to znaczy, że wszyscy mamy wspólnego odległego przodka.
Na "Pochodzenie gatunków" Darwin podnosi metaforę „drzewa życia”. W rzeczywistości używa hipotetycznego drzewa graficznego, aby rozwinąć swój pomysł (co ciekawe, jest to jedyna ilustracja Źródło).
Reprezentacją tej metafory jest to, co znamy jako drzewa filogenetyczne, które pozwalają nam graficznie przedstawić historię i relacje określonej grupy organizmów..
W drzewach filogenetycznych możemy wyróżnić następujące części - kontynuując analogię botaniczną:
Gałęzie: Linie drzewa nazywane są „gałęziami” i reprezentują badane populacje w czasie. W zależności od rodzaju drzewa (patrz poniżej) długość gałęzi może mieć znaczenie lub nie.
Na końcach gałęzi znajdujemy organizmy, które chcemy ocenić. Mogą to być istoty, które obecnie żyją lub wymarły. Gatunkiem byłyby liście naszego drzewa.
Korzeń: korzeń jest najstarszą gałęzią drzewa. Niektóre mają i nazywane są drzewami ukorzenionymi, a inne nie.
Węzły: punkty rozgałęzień gałęzi w dwóch lub więcej liniach nazywane są węzłami. Kropka przedstawia ostatniego wspólnego przodka grup potomnych (zwróć uwagę, że ci przodkowie są hipotetyczni).
Istnienie węzła implikuje zdarzenie specjacyjne - stworzenie nowego gatunku. Następnie każdy gatunek podąża swoim ewolucyjnym biegiem.
Oprócz tych trzech podstawowych pojęć istnieją inne niezbędne terminy, jeśli chodzi o drzewa filogenetyczne:
Politomia: kiedy drzewo filogenetyczne ma więcej niż dwie gałęzie w węźle, mówi się, że istnieje polytomia. W takich przypadkach drzewo filogenetyczne nie jest w pełni rozwiązane, ponieważ relacje między zaangażowanymi organizmami nie są jasne. Zwykle jest to spowodowane brakiem danych i można to naprawić tylko wtedy, gdy naukowiec zgromadzi więcej.
Grupa zewnętrzna: w tematach filogenetycznych często słyszy się pojęcie grupy zewnętrznej - zwanej także grupa zewnętrzna. Ta grupa jest wybrana, aby móc zrootować drzewo. Należy go wybrać jako takson, który wcześniej oddzielił się od badanej grupy. Na przykład, jeśli badam szkarłupnie, możesz użyć grupa zewnętrzna tryska morskie.
Istnieją trzy podstawowe typy drzew: kladogramy, drzewa addytywne i drzewa ultrametryczne..
Kladogramy są najprostszymi drzewami i pokazują pokrewieństwo organizmów pod względem wspólnego pochodzenia. Informacje o tym typie drzewa znajdują się we wzorach rozgałęzień, ponieważ rozmiar gałęzi nie ma żadnego dodatkowego znaczenia.
Drugi rodzaj drzewa to dodatek, zwany także drzewami metrycznymi lub filogramami. Długość gałęzi jest związana z ilością zmian ewolucyjnych.
Wreszcie mamy drzewa ultrametryczne lub dendogramy, w których wszystkie wierzchołki drzew znajdują się w tej samej odległości (co nie ma miejsca w filogramie, gdzie wierzchołek może wydawać się niższy lub wyższy niż jego partner). Długość gałęzi jest związana z czasem ewolucyjnym.
Wybór drzewa jest bezpośrednio związany z pytaniem ewolucyjnym, na które chcemy odpowiedzieć. Na przykład, jeśli zależy nam tylko na relacjach między jednostkami, do badania wystarczy kladogram.
Chociaż drzewa filogenetyczne są często szeroko stosowanymi wykresami w biologii ewolucyjnej (i biologii ogólnej), wielu studentów i praktyków błędnie interpretuje przesłanie, jakie te pozornie proste wykresy mają przekazać czytelnikowi..
Pierwszym błędem jest czytanie ich z boku, zakładając, że ewolucja oznacza postęp. Jeśli dobrze zrozumiemy proces ewolucyjny, nie ma powodu, by sądzić, że gatunki przodków znajdują się po lewej stronie, a bardziej zaawansowane po prawej..
Chociaż botaniczna analogia drzewa jest bardzo przydatna, przychodzi moment, w którym nie jest już tak dokładna. Istnieje kluczowa struktura drzewa, której nie ma w drzewie: pień. W drzewach filogenetycznych nie znajdujemy żadnych głównych gałęzi.
W szczególności niektórzy ludzie mogą uważać człowieka za ostateczny „cel” ewolucji, a tym samym za gatunek. Homo sapiens powinien zawsze znajdować się jako jednostka ostateczna.
Jednak pogląd ten nie jest zgodny z zasadami ewolucji. Jeśli zrozumiemy, że drzewa filogenetyczne są elementami mobilnymi, możemy umieścić plik Homo w dowolnym końcowym położeniu drzewa, ponieważ ta cecha nie ma znaczenia w reprezentacji.
Istotną cechą, którą musimy zrozumieć w przypadku drzew filogenetycznych, jest to, że reprezentują one niestatyczne wykresy..
W nich wszystkie te gałęzie mogą się obracać - w taki sam sposób, w jaki może to zrobić telefon komórkowy. Nie mamy na myśli tego, że możemy dowolnie przesuwać gałęzie, ponieważ niektóre ruchy oznaczałyby zmianę wzoru lub topologia Z drzewa. To, co możemy obracać, to węzły.
Aby zinterpretować przesłanie drzewa, nie możemy skupiać się na końcach gałęzi, musimy skupić się na punktach gałęzi, które są najważniejszym aspektem wykresu.
Ponadto musimy pamiętać, że istnieje kilka sposobów narysowania drzewa. Często zależy to od stylu książki czy czasopisma, a zmiany kształtu i położenia gałęzi nie wpływają na informacje, które chcą nam przekazać..
Kiedy będziemy odnosić się do gatunków obecny nie powinniśmy nadawać im rodowych konotacji. Na przykład, kiedy myślimy o związkach między szympansami a ludźmi, moglibyśmy błędnie zrozumieć, że szympansy są przodkami naszej linii..
Jednak wspólnym przodkiem szympansów i ludzi nie był żaden z nich. Myślenie, że szympans jest przodkiem, byłoby równoznaczne z założeniem, że jego ewolucja zatrzymała się po rozdzieleniu się obu linii..
Kierując się tą samą logiką tych idei, drzewo filogenetyczne nie mówi nam, czy są też młode gatunki. Ponieważ częstotliwości alleliczne ulegają ciągłym zmianom, a nowe postacie zmieniają się w czasie, trudno jest określić wiek gatunku, a na pewno drzewo nie daje nam takich danych.
„Zmiana częstości alleli w czasie” to sposób, w jaki genetyka populacji definiuje ewolucję.
Patrząc na drzewo filogenetyczne, musimy zrozumieć, że ten wykres jest po prostu hipotezą wygenerowaną na podstawie konkretnych dowodów. Może się zdarzyć, że jeśli dodamy więcej znaków do drzewa, zmodyfikuje ono jego topologię.
Kluczowe znaczenie ma wiedza naukowców w zakresie doboru najlepszych postaci do wyjaśnienia związków między organizmami, o których mowa. Ponadto istnieją bardzo potężne narzędzia statystyczne, które pozwalają badaczom ocenić drzewa i wybrać najbardziej prawdopodobne..
W 1977 roku badacz Carl Woese zaproponował podzielenie organizmów żywych na trzy domeny: Archaea, Bacteria i Eukarya. Ten nowatorski system klasyfikacji (wcześniej istniały tylko dwie kategorie, Eukaryota i Prokaryota) był oparty na markerze molekularnym rybosomalnego RNA.
Bakterie i eukarionty to szeroko znane organizmy. Archaea są często mylone z bakteriami. Jednak różnią się one znacznie strukturą składników komórkowych..
Dlatego, chociaż są mikroskopijnymi organizmami, takimi jak bakterie, członkowie domeny Archaea są bliżej spokrewnieni z eukariotami - ponieważ mają bliższego wspólnego przodka..
W biologii ewolucyjnej jednym z najbardziej kontrowersyjnych tematów jest ewolucja człowieka. Dla przeciwników tej teorii ewolucja rozpoczynająca się od małpiego przodka, która dała początek współczesnemu człowiekowi, nie jest logiczna..
Kluczową koncepcją jest zrozumienie, że nie wyewoluowaliśmy z obecnych małp człekokształtnych, ale raczej mamy z nimi wspólnego przodka. Na drzewie małp i ludzi wyróżnia się, że to, co znamy jako „małpa”, nie jest prawidłową grupą monofiletyczną, ponieważ wyklucza ludzi.
Mówiąc ewolucyjnie, walenie reprezentowały grupę kręgowców, których związki z innymi ssakami nie były zbyt jasne. Pod względem morfologicznym wieloryby, delfiny i inni członkowie mają niewiele podobieństw do pozostałych ssaków.
Obecnie dzięki badaniom różnych cech morfologicznych i molekularnych można stwierdzić, że siostrzaną grupę waleni tworzą parzystokopytne - kopytne o równych kopytach..
Jeszcze bez komentarzy