FILOGENETINIS MEDIS: RŪŠYS IR JŲ SAVYBĖS, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Filogenetinė medis yra grafinė matematinis atstovavimas istorija ir protėvis-nusileidę santykių grupių, gyventojų, rūšių, arba bet kuris kitas taksonominę kategoriją. Teoriškai visi filogenetiniai medžiai gali būti sugrupuoti į gyvybės medį, sudarant universalųjį medį.

Šie grafiniai vaizdai sukėlė revoliucijos biologijos tyrimą, nes jie leidžia nustatyti ir apibrėžti rūšį, išbandyti įvairias evoliucijos hipotezes (tokias kaip endosimbiotikų teorija), įvertinti ligų (tokių kaip ŽIV) kilmę ir kt.

Šaltinis: Johnas Gouldas (1804 m. Rugsėjo 14 d. - 1881 m. Vasario 3 d.)

Medžius galima rekonstruoti naudojant morfologinius ar molekulinius požymius arba abu. Lygiai taip pat yra įvairių metodų jiems sukurti, labiausiai paplitusi yra kladistų metodika. Taip siekiama nustatyti išvestinius simbolius, žinomus kaip sinapsių formavimas.

charakteristikos

Vienas iš Charleso Darwino sukurtų principų yra bendras visų gyvų organizmų protėvis - tai yra, visi turime bendrą protėvį.

„Rūšių kilmėje“ Darvinas iškelia „gyvybės medžio“ metaforą. Tiesą sakant, jis naudoja hipotetinį grafinį medį, kad išplėstų savo idėją (įdomu, kad tai yra vienintelė Kilmės iliustracija).

Šios metaforos vaizdavimas yra tai, ką mes žinome kaip filogenetinius medžius, kurie leidžia mums grafiškai parodyti konkrečios organizmų grupės istoriją ir ryšius.

Filogenetinio medžio anatomija

Filogenetiniuose medžiuose galime atskirti šias dalis - tęsdami botaninę analogiją:

Šakos: medžio linijos yra vadinamos „šakomis“, ir tai rodo tyrimo populiacijas laikui bėgant. Priklausomai nuo medžio tipo (žr. Žemiau), šakos ilgis gali neturėti reikšmės.

Šakų galiukuose randame organizmus, kuriuos norime įvertinti. Tai gali būti subjektai, kurie šiuo metu yra gyvi, arba išnykusios būtybės. Rūšis būtų mūsų medžio lapai.

Šaknis: šaknis yra seniausia medžio šaka. Kai kurie ją turi ir yra vadinami šaknimis medžiais, kiti - ne.

Mazgai: Dviejų ar daugiau linijų šakų taškai vadinami mazgais. Taškas žymi naujausią bendrą palikuonių grupių protėvius (atkreipkite dėmesį, kad šie protėviai yra hipotetiniai).

Mazgo buvimas suponuoja specializacijos įvykį - naujų rūšių sukūrimą. Po to kiekviena rūšis eina savo evoliucijos keliu.

Papildoma terminija

Be šių trijų pagrindinių sąvokų, yra ir kitų būtinų terminų, susijusių su filogenetiniais medžiais:

Politomija: kai filogenetinis medis mazge turi daugiau nei dvi šakas, sakoma, kad yra politomija. Tokiais atvejais filogenetinis medis nėra visiškai išspręstas, nes santykiai tarp susijusių organizmų nėra aiškūs. Tai dažnai nutinka dėl duomenų trūkumo ir gali būti nustatyta tik tada, kai tyrėjas sukaupia daugiau.

Išorinė grupė: filogenetikos klausimais įprasta girdėti išorinės grupės, dar vadinamos outgroup, sąvoką. Ši grupė pasirinkta tam, kad būtų galima šaknis išrauti. Jis turėtų būti pasirinktas kaip taksonas, kuris anksčiau skyrėsi nuo tyrimo grupės. Pvz., Jei aš studijuoju dygiaodžius, galite išnaikinti jūros gyslas.

Tipai

Yra trys pagrindinės medžių rūšys: kladogramos, priedų medžiai ir ultrametriniai medžiai.

Kladogramos yra paprasčiausi medžiai ir parodo organizmų ryšį bendrų protėvių atžvilgiu. Informacija apie šio tipo medžius sutampa su išsišakojimais, nes šakų dydis neturi jokios papildomos reikšmės.

Antrasis medžių tipas yra priedas, dar vadinamas metriniais medžiais arba filogramomis. Šakų ilgis susijęs su evoliucijos pokyčių dydžiu.

Galiausiai, mes turime ultrametrinius medžius arba dendogramas, kur visi medžių galiukai yra vienodo atstumo (to nėra filogramoje, kur galiukas gali pasirodyti žemesnis ar aukštesnis už savo partnerį). Šakos ilgis susijęs su evoliucijos laiku.

Medžio pasirinkimas yra tiesiogiai susijęs su evoliucijos klausimu, į kurį norime atsakyti. Pvz., Jei mums rūpi tik santykiai tarp asmenų, tyrimui pakaks kladogramos.

Dažniausios klaidos skaitant filogenetinius medžius

Nors filogenetiniai medžiai evoliucinėje biologijoje (ir bendrojoje biologijoje) dažnai yra plačiai naudojami grafikai, yra daugybė studentų ir profesionalų, kurie klaidingai interpretuoja žinią, kad šie, matyt, paprasti grafikai yra skirti pateikti skaitytojui.

Bagažinės nėra

Pirma klaida yra juos perskaityti iš šono darant prielaidą, kad evoliucija reiškia pažangą. Jei teisingai suprantame evoliucijos procesą, nėra pagrindo manyti, kad protėvių rūšys yra kairėje, o labiau išsivysčiusios - dešinėje.

Nors botaninė medžio analogija yra labai naudinga, ateina taškas, kai jis nebe toks tikslus. Yra esminė medžio struktūra, kurios medyje nėra: kamienas. Filogenetiniuose medžiuose pagrindinių šakų nerandame.

Tiksliau, kai kurie žmonės galėjo laikyti žmogų evoliucijos galutiniu „tikslu“, todėl Homo sapiens rūšys visada turėtų būti laikomos galutine būtybe.

Tačiau šis požiūris neatitinka evoliucijos principų. Jei suprantame, kad filogenetiniai medžiai yra judrūs elementai, mes galime pastatyti Homo bet kurioje medžio galinėje padėtyje, nes ši charakteristika neturi reikšmės vaizde.

Mazgai gali pasisukti

Svarbi filogenetinių medžių savybė, kurią turime suprasti, yra tai, kad jie rodo nestatiškus grafikus.

Juose visos šios šakos gali suktis - taip, kaip gali mobilusis. Mes neturime omenyje, kad galime šakas judinti taip, kaip norime, nes kai kurie judesiai reikštų medžio modelio ar topologijos pakeitimą. Ką mes galime pasukti, yra mazgai.

Norėdami interpretuoti medžio pranešimą, neturime sutelkti dėmesio į šakų galiukus, turime sutelkti dėmesį į šakų taškus, kurie yra svarbiausias diagramos aspektas.

Be to, turime nepamiršti, kad yra keletas būdų, kaip nupiešti medį. Daug kartų tai priklauso nuo knygos ar žurnalo stiliaus, o filialų formos ir padėties pokyčiai nedaro įtakos informacijai, kurią jie nori mums perduoti.

Negalime spręsti, ar egzistuoja dabartinės protėvių ar „senosios“ rūšys

Kalbėdami apie dabartines rūšis, neturėtume jiems taikyti protėvių konotacijos. Pavyzdžiui, galvodami apie šimpanzių ir žmonių santykius, galime klaidingai suprasti, kad šimpanzės yra mūsų protėvių protėviai.

Tačiau bendras šimpanzių ir žmonių protėvis nebuvo. Manyti, kad šimpanzė yra protėvių, būtų manyti, kad jos evoliucija sustojo, kai abi linijos bus atskirtos.

Vadovaudamasis ta pačia šių idėjų logika, filogenetinis medis mums nepasako, ar yra ir jaunų rūšių. Alelių dažnis nuolat kinta ir laikui bėgant keičiasi nauji ženklai, todėl sunku nustatyti rūšies amžių ir, be abejo, medis neteikia tokios informacijos.

„Alelių dažnio kitimas laikui bėgant“ yra tai, kaip populiacijos genetika apibūdina evoliuciją.

Jie yra nepakeičiami

Žvelgdami į filogenetinį medį, turime suprasti, kad ši schema yra tiesiog hipotezė, sugeneruota iš konkrečių įrodymų. Gali būti, kad jei prie medžio pridėsime daugiau simbolių, jis pakeis jo topologiją.

Svarbiausia yra mokslininkų patirtis renkantis geriausius veikėjus, kad išsiaiškintų minėtų organizmų ryšius. Be to, yra labai galingų statistinių priemonių, leidžiančių tyrėjams įvertinti medžius ir pasirinkti patikimiausią.

Pavyzdžiai

Trys gyvenimo sritys: Archaea, bakterijos ir Eukarya

1977 m. Tyrėjas Carlas Woese pasiūlė suskirstyti gyvus organizmus į tris sritis: Archaea, bakterijas ir Eukarya. Ši naujoviška klasifikavimo sistema (anksčiau buvo tik dvi kategorijos - Eukariota ir Prokariota) buvo pagrįsta ribosomų RNR molekuliniu žymekliu.

Bakterijos ir eukariotai yra plačiai žinomi organizmai. Archaea dažnai klysta dėl bakterijų. Tačiau jie labai skiriasi savo ląstelių komponentų struktūra.

Todėl, nors jie yra mikroskopiniai organizmai, pavyzdžiui, bakterijos, Archaea domeno nariai yra labiau susiję su eukariotais - nes jie turi artimesnį bendrą protėvį.

Šaltinis: Parengė Mariana Gelambi.

Primatų filogenija

Evoliucinėje biologijoje viena prieštaringiausiai vertinamų temų yra žmogaus evoliucija. Šios teorijos priešininkams nėra logiška evoliucija, prasidedanti iš protėvio apeigos, sukėlusio šiuolaikinį žmogų.

Pagrindinė sąvoka yra supratimas, kad mes neišsivystėme iš dabartinių beždžionių, o turėjome bendrą protėvį su jais. Beždžionių ir žmonių medyje išsiskiria, kad tai, ką mes žinome kaip „ape“, nėra teisinga monofilinė grupė, nes ji neįtraukia žmonių.

Šaltinis: Parengė Mariana Gelambi.

Cetartiodaktilinų (Cetartiodactyla) filogenezė

Evoliuciškai banginių šeimos gyvūnai atstovavo grupei stuburinių, kurių santykiai su likusiais kolegomis žinduoliais nebuvo labai aiškūs. Morfologiškai banginiai, delfinai ir kiti nariai mažai primena kitus žinduolius.

Šiuo metu, ištyrus skirtingus morfologinius ir molekulinius požymius, buvo galima padaryti išvadą, kad didžiųjų banginių seserų grupę sudaro artiodaktilai - kanopiniai su kanopomis.

Šaltinis: Parengė Mariana Gelambi.

Nuorodos

1. Baum, DA, Smith, SD ir Donovan, SS (2005). Medžio mąstymo iššūkis. Mokslas, 310 (5750), 979–980.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Kvietimas į biologiją. Macmillanas.
3. Salė, BK (red.). (2012). Homologija: hierarchinis lyginamosios biologijos pagrindas. Akademinė spauda.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integruoti zoologijos principai. „McGraw“ - kalva.
5. Kardongas, KV (2006). Stuburiniai gyvūnai: lyginamoji anatomija, funkcijos, evoliucija. McGraw-Hill.
6. Kliman, RM (2016). Evoliucinės biologijos enciklopedija. Akademinė spauda.
7. Lososas, JB (2013). Prinstono evoliucijos vadovas. Prinstono universiteto leidykla.
8. Puslapis, RD ir Holmes, EC (2009). Molekulinė evoliucija: filogenetinis požiūris. Johnas Wiley ir sūnūs.
9. „Rice“, SA (2009). Evoliucijos enciklopedija. „Infobase“ leidyba.
10. Starr, C., Evers, C., ir Starr, L. (2010). Biologija: sąvokos ir pritaikymai be fiziologijos. „Cengage“ mokymasis.