Przykłady i charakterystyka drzew filogenetycznych, przykłady

A Filogenetyczne drzewo Jest to matematyczna graficzna reprezentacja historii i relacji przodków - potomkowie grup, populacji, gatunków lub innej kategorii taksonomicznej. Teoretycznie wszystkie filogenetyczne drzewa można pogrupować w drzewo życia, stanowiąc uniwersalne drzewo.

Te reprezentacje graficzne zrewolucjonizowały badanie biologii ewolucyjnej, ponieważ pozwalają na ustanowienie i definiowanie gatunku, testując różne hipotezy ewolucyjne (takie jak teoria endosimbiotyczna), oceniając pochodzenie chorób (takich jak HIV), itp.

Źródło: John Gould (14.Sep.1804 - 3.Luty.1881) [domena publiczna]

Drzewa można odbudować za pomocą znaków morfologicznych lub molekularnych lub obu. W ten sam sposób istnieją różne metody ich budowania, co najczęstsze jest kladistyczna metodologia. Ma to na celu zidentyfikowanie wspólnych znaków pochodnych, zwanych synapomorfią.

[TOC]

Charakterystyka

Jedna z zasad opracowanych przez Charlesa Darwina stanowi wspólne pochodzenie wszystkich żywych organizmów - to znaczy wszyscy dzielimy odległego przodka.

W "Pochodzenie gatunków" Darwin podnosi metaforę „drzewa życia”. W rzeczywistości użyj hipotetycznego drzewa graficznego, aby rozwinąć swój pomysł (co ciekawe, jest to jedyna ilustracja Pochodzenie).

Reprezentacja tej metafory jest tym, co wiemy jako drzewa filogenetyczne, które pozwalają nam graficznie wykazywać historię i relacje niektórych konkretnych grup organizmów.

Anatomia drzewa filogenetycznego

W drzewach filogenetycznych możemy rozróżnić następujące części - kontynuując analogię botaniczną:

Gałęzie: Linie drzewne są nazywane „gałęziami”, a one reprezentują populacje badań w czasie. W zależności od rodzaju drzewa (patrz później), długość gałęzi może mieć znaczenie, ale nie.

Na wierzchu gałęzi znajdujemy organizmy, które chcemy ocenić. Mogą to być podmioty, które są obecnie żywe lub wymarły istoty. Gatunek byłby liście naszego drzewa.

Źródło: Korzeń jest najbardziej przodkową gałęzią drzewa. Niektóre mają to i nazywane są drzewami zakorzenionymi, podczas gdy inni tego nie mają.

Węzły: Punkty gałęzi gałęzi w dwóch lub więcej liniach nazywane są węzłami. Punkt reprezentuje najnowszego wspólnego przodka grup potomków (zauważ, że ci przodkowie są hipotetyczni).

Istnienie węzła implikuje zdarzenie specjacyjne - tworzenie nowych gatunków. Następnie każdy gatunek podąża za swoim ewolucyjnym kursem.

Dodatkowa terminologia

Oprócz tych trzech podstawowych pojęć istnieją inne niezbędne terminy w odniesieniu do drzew filogenetycznych:

Politomia: Gdy w filogenetycznym drzewie przedstawia więcej niż dwie gałęzie w węźle, mówi się, że istnieje polityczna. W takich przypadkach drzewo filogenetyczne nie jest całkowicie rozwiązane, ponieważ relacje między zaangażowanymi organizmami nie są jasne. Zwykle dzieje się tak z powodu braku danych i można je rozwiązać tylko wtedy, gdy badacz zgromadzi więcej.

Może ci służyć: tetrosas: Charakterystyka, erythrosa, synteza, pochodne

Grupa zewnętrzna: W tematach filogenetycznych powszechne jest słuchanie koncepcji grupy zewnętrznej - zwanej również Grupa zewnętrzna. Ta grupa jest wybierana do zrootowania drzewa. Należy go wybrać jako takson, który wcześniej rozbiegł grupę badawczą. Na przykład, jeśli studiuję echinodermos, możesz użyć Grupa zewnętrzna do Ascidias.

Chłopaki

Istnieją trzy podstawowe rodzaje drzew: kladogramy, drzewa addytywne i drzewa oparte na ultra.

Clayogramy są najprostszymi drzewami i wykazują związek organizmów w kategoriach wspólnych przodków. Informacje o tym typu drzewa leży we wzorach rozgałęzionych, ponieważ wielkość gałęzi nie ma dodatkowego znaczenia.

Drugim typem drzewa jest dodatek, zwany również drzewami metrycznymi lub filogramami. Długość gałęzi jest związana z ilością zmian ewolucyjnych.

Wreszcie, mamy ultrametryczne drzewa lub dendogramy, w których wszystkie końcówki drzew znajdują się w tej samej odległości (co nie zdarza się w filogramie, gdzie napiwek może pojawić się poniżej lub wyżej niż twój partner). Długość gałęzi jest związana z czasem ewolucyjnym.

Wybór drzewa jest bezpośrednio związany z pytaniem ewolucyjnym, na które chcemy odpowiedzieć. Na przykład, jeśli dbamy tylko o relacje między jednostkami, kladogram będzie wystarczający do badania.

Najczęstsze błędy podczas czytania drzew filogenetycznych

Chociaż drzewa filogenetyczne są zwykle grafiką szerokiego zastosowania w biologii ewolucyjnej (i w biologii ogólnej), istnieje wielu studentów i specjalistów, którzy źle rozumieją przesłanie, które te grafiki - najwyraźniej proste - zamierzają dostarczyć czytelnikowi.

Nie ma bagażnika

Pierwszym błędem jest przeczytanie ich bocznie, zakładając, że ewolucja implikuje postęp. Jeśli poprawnie zrozumiemy proces ewolucyjny, nie ma powodu, aby sądzić, że po lewej stronie są gatunki rodowe i prawe najbardziej zaawansowane.

Chociaż analogia botaniczna drzew jest bardzo przydatna, istnieje punkt, w którym nie jest już tak dokładna. Istnieje kluczowa struktura drzewa, która nie jest obecna na drzewie: bagażnik. Na drzewach filogenetycznych nie znajdujemy żadnej głównej gałęzi.

W szczególności niektórzy ludzie mogą uznać człowieka za „ostateczny cel” ewolucji, a zatem gatunek Homo sapiens Powinien być zawsze zlokalizowany jako istota końcowa.

Może ci służyć: czynnik martwicy nowotworów (TNF): struktura, mechanizm działania, funkcja

Jednak ta wizja nie jest zgodna z zasadami ewolucyjnymi. Jeśli rozumiemy, że drzewa filogenetyczne to elementy mobilne, możemy umieścić Homo W jakiejkolwiek końcowej pozycji drzewa, ponieważ ta cecha nie jest istotna w reprezentacji.

Węzły mogą się obracać

Istotną cechą, którą musimy zrozumieć o drzewach filogenetycznych, jest to, że reprezentują niestatyczną grafikę.

W nich wszystkie te gałęzie mogą się obracać - w taki sam sposób, w jaki telefon komórkowy może to zrobić. Nie mamy na myśli, że gałęzie można przenieść do naszych tubylców, ponieważ niektóre ruchy sugerują zmianę wzoru lub Topologia Z drzewa. To, co możemy obrócić, to węzły.

Aby zinterpretować przesłanie drzewa, nie możemy skupić się na wierzchołku gałęzi, musimy to zrobić w punktach gałęzi, które są najważniejszym aspektem grafiki.

Ponadto musimy wziąć pod uwagę, że istnieją różne sposoby narysowania drzewa. Wiele razy zależy to od stylu książki lub magazynu, a zmiany w formie i położeniu gałęzi nie wpływają na informacje, które chcą nam przekazać.

Nie możemy wywnioskować istnienia gatunków przodków lub „starych”

Kiedy zamierzamy odwołać się do gatunków aktualny Nie możemy stosować konotacji przodków. Na przykład, kiedy myślimy o relacjach między szympansami a ludźmi, moglibyśmy błędnie zrozumieć, że szympansy są przodkowie w odniesieniu do naszej linii.

Jednak wspólnym przodkiem szympansów i ludzi nie było żadne z nich. Myślenie, że szympansa jest przodkiem. Byłoby założeniem, że jego ewolucja zatrzymała się po rozstaniu obu linii.

Zgodnie z tą samą logiką tych pomysłów, filogenetyczne drzewo nie wskazuje, czy istnieją młode gatunki. Ponieważ częstotliwości alleliczne są stale i z czasem zmieniają się nowe postacie, trudno jest określić wiek gatunku, a na pewno drzewo nie podaje nam takich danych.

„Zmiana częstotliwości allelicznych w czasie” jest sposobem, w jaki genetyka populacji definiuje ewolucję.

Są niezmienione

Podczas obserwowania drzewa filogenetycznego musimy zrozumieć, że ten wykres jest po prostu hipotezą wygenerowaną z konkretnych dowodów. Jeśli dodamy więcej znaków do drzewa, modyfikuje jego topologię.

Kluczowa jest wiedza naukowców przy wyborze najlepszych postaci, które pozwalają wyjaśnić relacje organizmów. Ponadto istnieją bardzo potężne narzędzia statystyczne, które pozwalają badaczom oceniać drzewa i wybierać najbardziej prawdopodobne.

Może ci służyć: proline: cechy, struktura, funkcje, jedzenie

Przykłady

Trzy dziedziny życia: archaea, bakterie i eukarya

W 1977 r. Badacz Carl Woese zaproponował grupę żywych organizmów w trzech domenach: Archaea, Bakterie i Eukarya. Ten nowatorski system klasyfikacji (wcześniej były tylko dwie kategorie, eukaryota i prokaryota) oparto na markerze molekularnym żebra rybosomalnego.

Bakterie i eukarioty to powszechnie znane organizmy. Archae są zwykle mylone z bakteriami. Jednak różnią się głęboko w strukturze swoich składników komórkowych.

Dlatego, chociaż są to organizmy mikroskopowe, takie jak bakterie, członkowie domeny archaea są bardziej powiązani z eukariotami - ponieważ dzielą przodka w bliższym wspólnym.

Źródło: Przygotowane przez Mariany Gelambi.

Filogeneza naczelnych

W biologii ewolucyjnej jedną z najbardziej kontrowersyjnych kwestii jest ewolucja człowieka. Dla przeciwników tej teorii nie ma logiki ewolucji opartej na przodku Simiesco, który dał początek obecnego człowieka.

Kluczową koncepcją jest zrozumienie, że nie ewoluujemy z obecnych małp, ale że dzielimy z nimi wspólnego przodka. W drzewie małp i ludzi podkreśla, że ​​to, co wiemy jako „małpa”, nie jest ważną grupą monofilistyczną, ponieważ wyklucza człowieka.

Źródło: Przygotowane przez Mariany Gelambi.

Filogeneza Cetartiodactilos (Cetartiodactyla)

Mówiąc ewolucyjnie, cetaceowie reprezentowali grupę kręgowców, których relacje z resztą ich towarzyszy ssaków nie były zbyt jasne. Morfologicznie wieloryby, delfiny i inni członkowie mają niewiele podobieństw z resztą ssaków.

Obecnie dzięki badaniu różnych charakteru morfologicznego i molekularnego.

Źródło: Przygotowane przez Mariany Gelambi.

Bibliografia

1. Baum, d. DO., Smith, s. D., & Donovan, s. S. (2005). Wyzwanie myślenia drzewa. Nauka, 310(5750), 979-980.
2. Curtis, h., I Barnes, n. S. (1994). Zaproszenie do biologii. Macmillan.
3. Hall, ur. K. (Ed.). (2012). Homologia: hierarchiczne podstawy biologii porównawczej. Academic Press.
4. Hickman, c. P., Roberts, L. S., Larson, a., Ober, w. C., & Garrison, c. (2001). Zintegrowane Priorms of Zoology. McGraw-Hill.
5. Kardong, k. V. (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
6. Kliman, r. M. (2016). Encyklopedia biologii ewolucyjnej. Academic Press.
7. Losos, J. B. (2013). Przewodnik po Ewolucji Princeton. Princeton University Press.
8. Strona, r. D., I Holmes i. C. (2009). Ewolucja molekularna: podejście filogenetyczne. John Wiley & Sons.
9. Rice, s. DO. (2009). Encyklopedia ewolucji. Informować publikowanie.
10. Starr, c., Evers, c., & Starr, L. (2010). Biologia: koncepcje i zastosowania bez fizjologii. Cengage Learning.