Fylogeny tulkinta, puiden tyypit, sovellukset



fylogenia, evoluutiobiologiassa se edustaa organismiryhmän tai lajin evoluutiohistoriaa, korostaen jälkeläislinjaa ja ryhmien sukulaisuussuhteita.

Tällä hetkellä biologit ovat käyttäneet pääasiassa morfologian ja vertailevan anatomian tietoja sekä geenisekvenssejä tuhansien ja tuhansien puiden rekonstruoimiseksi.

Nämä puut pyrkivät kuvaamaan eri eläinlajien, kasvien, mikrobien ja muiden maan päällä elävien orgaanisten olentojen evoluutiohistoriaa.

Analogia elämän puun kanssa on peräisin Charles Darwinista. Tämä loistava brittiläinen luonnontieteilijä heijastaa mestariteos "Lajin alkuperä"Yksittäinen kuva:" puu ", joka edustaa linjojen haarautumista, alkaen yhteisestä esi-isästä.

indeksi

  • 1 Mikä on phylogeny?
  • 2 Mikä on filogeneettinen puu?
  • 3 Miten filogeneettisiä puita tulkitaan?
  • 4 Miten phylogenies rekonstruoidaan?
    • 4.1 Homologiset merkit
  • 5 Puiden tyypit
  • 6 Politiikat
  • 7 Evoluutio luokittelu
    • 7.1 Monofiiliset linjat
    • 7.2 Parafyyttiset ja polyfyysiset linjat
  • 8 Sovellukset
  • 9 Viitteet

Mikä on phylogeny?

Biologisten tieteiden valossa yksi upeimmista tapahtumista on evoluutio. Mainittu orgaanisten muotojen muutos ajan myötä voidaan esittää fylogeneettisessä puussa. Siksi phylogeny ilmaisee linjojen historiaa ja sitä, miten ne ovat muuttuneet ajan mittaan.

Yksi tämän kaavion suorista vaikutuksista on yleinen esi-isä. Toisin sanoen kaikki organismit, joita näemme tänään, ovat syntyneet jälkeläisinä, joissa on tehty muutoksia aikaisempiin muotoihin. Tämä ajatus on ollut yksi historian historian merkittävimmistä.

Kaikki elämänmuodot että näemme tänään - mikroskooppisen bakteerien suurin kasveja ja selkärankaisia ​​- on kytketty ja että suhde on kuvattu laaja ja monimutkainen elämän puun.

Puun analogiassa nykyään elävät lajit edustaisivat lehtiä ja loput oksat olisivat niiden evoluutiohistoria.

Mikä on filogeneettinen puu?

Fylogeneettinen puu on graafinen esitys organismiryhmän evoluutiohistoriasta. Tämä historiallisten suhteiden malli on tutkijoiden yrittämä arvioida fylogeniikkaa.

Puut muodostuvat solmuista, jotka muodostavat yhteyden "haaraan". Kunkin haaran päätelaitteet ovat terminaaliset taksonit ja edustavat sekvenssejä tai organismeja, joille tiedot ovat tunnettuja - nämä voivat olla eläviä tai kuolleita lajeja.

Sisäiset solmut edustavat hypoteettisia esi-isiä, kun taas puun juuressa oleva esi-isä edustaa kaikkien kaaviossa esitettyjen sekvenssien esi-isää.

Miten filogeneettisiä puita tulkitaan?

On monia tapoja edustaa fylogeneettiseen puu. Siksi on tärkeää tunnistaa, ovatko nämä erot havaittiin kahden puun väliin johtuvat erilaisista topologioita - eli todellisia eroja vastaa kahta oikeinkirjoitukset - tai yksinkertaisesti eroja, jotka liittyvät tyyli edustus.

Esimerkiksi järjestys, jossa tarrat näkyvät yläosassa, voivat vaihdella muuttamatta graafisen esityksen merkitystä, yleensä lajin, suvun, suvun nimeä, muiden luokkien joukossa.

Tämä johtuu siitä, että puut muistuttavat mobiilia, jossa oksat voivat pyöriä muuttamatta edustettujen lajien suhdetta.

Tässä mielessä ei ole väliä, kuinka monta kertaa järjestystä muutetaan tai "roikkuvat" kohteet pyöritetään, koska se ei muuta tapaa, jolla ne on yhdistetty - ja se on tärkeä asia.

Miten filogeniat rekonstruoidaan?

Fylogeneesit ovat hypoteeseja, jotka on muotoiltu epäsuorien todisteiden perusteella. Fylogeenin laimentaminen muistuttaa tutkijan työtä rikoksen ratkaisemisessa seuraamalla rikospaikan jälkiä.

Biologit kertovat usein niiden filogeenit käyttäen useiden haarojen tietoa, kuten paleontologiaa, vertailevaa anatomiaa, vertailevaa embryologiaa ja molekyylibiologiaa..

Fossiilinen ennätys, vaikka se on epätäydellinen, tarjoaa erittäin arvokasta tietoa lajiryhmien eroavaisuuksista.

Ajan myötä molekyylibiologia on ylittänyt kaikki mainitut kentät, ja useimmat filogeenit johtuvat molekyylitiedoista..

Fylogeneettisen puun rekonstruoinnin tavoitteena on joukko suuria haittoja. Näitä lajeja on noin 1,8 miljoonaa ja paljon muuta kuvataan.

Ja vaikka suuri osa tiedemiehistä pyrkii päivittäin luomaan lajien välisiä suhteita, meillä ei ole vielä täydellistä puuta.

Homologiset merkit

Kun biologit haluavat kuvata yhtäläisyyksiä kahden rakenteita tai prosesseja, he voivat tehdä kannalta yhteinen syntyperä (homologia), analogioita (funktio) tai homoplasy (morfologinen samankaltaisuus).

Fylogenyyn rekonstruoimiseksi käytetään vain homologisia merkkejä. Homologia on keskeinen käsite lajien välisten suhteiden kehittymisessä ja virkistämisessä, koska vain se heijastaa riittävästi organismien yhteisiä esi-isiä.

Oletetaan, että haluamme päätellä kolmen ryhmän phylogeny: lintuja, lepakoita ja ihmisiä. Tavoitteen saavuttamiseksi päätimme käyttää yläraajoja ominaisuutena, joka auttaa meitä tunnistamaan suhteiden mallin.

Kuten lintujen ja lepakoiden muokannut rakenteita lentoa, voisimme päätellä, virheellisesti, että lepakot ja linnut ovat sukua toisilleen kuin lepakoita ihmisille. Siksi olemme tulleet vääriä johtopäätöksiä? Koska olemme käyttäneet samantapaisia ​​ja ei-homologisen.

Oikean suhteen löytämiseksi haluan etsiä homologista luonnetta, kuten hiusten, rintarauhasen ja kolmen pienen luun läsnäoloa keskikorvassa - vain muutamia. Homologioita ei kuitenkaan ole helppo diagnosoida.

Tyypit puita

Kaikki puut eivät ole samat, on olemassa erilaisia ​​graafisia esityksiä ja jokainen onnistuu sisällyttämään joitakin erityisiä piirteitä ryhmän kehitykselle.

Tärkeimmät puut ovat kladogrammeja. Nämä kaaviot osoittavat yhteyksiä yleiseen esivanhempaan (viimeisimpien yleisten esivanhempien mukaan).

Lisäpuut sisältävät lisätietoa ja ne ovat edustettuina haarojen pituudessa.

Kuhunkin haaraan liittyvät numerot vastaavat jotakin sekvenssin ominaisuutta, kuten evoluutiomuutoksen määrää, jota organismit ovat kokeneet. "Lisäpuiden" lisäksi ne tunnetaan myös metristen puiden tai fylogrammien muodossa.

Ultrametriset puut, joita kutsutaan myös dendogrameiksi, ovat erityisiä tapauksia lisäaineen puista, joissa puun kärjet ovat yhtä kaukana juuresta puuhun.

Näillä kahdella viimeisellä variantilla on kaikki tiedot, jotka löydämme kladogrammista, ja lisätietoja. Siksi ne eivät ole toisiaan poissulkevia, ellei toisiaan täydentäviä.

polytomies

Monta kertaa puiden solmut eivät ole täysin ratkaistu. Visuaalisesti sanotaan, että on olemassa politiikka, kun uusi jättää yli kolme haaraa (on vain yksi esi-isä yli kahdelle välittömälle jälkeläiselle). Kun puussa ei ole polytomia, sen sanotaan olevan täysin ratkaistu.

Polytomia on kahdenlaisia. Ensimmäinen on "kova" politiikka. Nämä ovat luontaisia ​​tutkimusryhmälle ja osoittavat, että jälkeläiset kehittyivät samanaikaisesti. Vaihtoehtoisesti "pehmeät" polytomiat osoittavat datan aiheuttamia ratkaisemattomia suhteita sinänsä.

Evoluutio luokittelu

Monofleettiset linjat

Evoluutiobiologit pyrkivät löytämään luokituksen, joka vastaa ryhmien filogeneettisen historian haarautumismallia. Tässä prosessissa on kehitetty sarja evoluutiopatologiassa yleisesti käytettyjä termejä: monofleettinen, parafyletinen ja polyfyletinen.

Taksoni tai monofleettinen linja on sellainen, joka käsittää keskilajin, joka on edustettuna solmussa, ja kaikki sen jälkeläiset, mutta ei muita lajeja. Tätä ryhmittelyä kutsutaan kladiksi.

Monofleettiset linjat määritellään taksonomisen hierarkian kullakin tasolla. Esimerkiksi Felidae-perhettä, joka sisältää kissaeläimiä (mukaan lukien kotikissat), pidetään monofiilisena..

Samoin Animalia on myös monofiilinen taksoni. Kuten näemme, Felidae-perhe on Animaliassa, joten monofeettiset ryhmät voidaan sijoittaa.

Parafyyttiset ja polyfyyliset linjat

Kaikki biologit eivät kuitenkaan jaa ajatusta kladistisesta luokittelusta. Tapauksissa, joissa tiedot eivät ole täydellisiä tai yksinkertaisesti helppokäyttöisiä, on nimetty tiettyjä taksoneja, jotka sisältävät eri clade-lajeja tai korkeampia taksoneja, jotka eivät jaa uudempaa yhteistä esi-isää.

Siten polyfyletinen taksoni määritellään ryhmäksi, joka sisältää eri kladien organismeja, ja jotka eivät jaa yhteistä esi-isää. Esimerkiksi, jos haluamme nimetä homeotermien ryhmän, se sisältäisi lintuja ja nisäkkäitä.

Päinvastoin, parafyysisessä ryhmässä ei ole kaikkia viimeisimmän yhteisen esi-isän jälkeläisiä. Toisin sanoen, sulje pois kaikki ryhmän jäsenet. Käytetyin esimerkki ovat matelijat, tämä ryhmä ei sisällä viimeisimmän yhteisen esi-isän jälkeläisiä: lintuja.

sovellukset

Elämän puun selvittämiseen liittyvän vaikean tehtävän lisäksi fylogeneereillä on myös melko merkittäviä sovelluksia.

Lääketieteen alalla filogeenia käytetään jäljittämään tartuntatautien, kuten aidsin, dengueen ja influenssan, alkuperän ja siirtonopeudet..

Niitä käytetään myös suojelubiologian alalla. Tieto uhanalaisten lajien filogeenistä on välttämätöntä, jotta voidaan selvittää ylitysmallit ja yksilöiden hybridisaatio- ja sukuelinten taso..

viittaukset

  1. Baum, D. A., Smith, S.D. & Donovan, S. S. (2005). Puun ajatteluhaaste. tiede, 310(5750), 979-980.
  2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Kutsu biologiaan. Macmillan.
  3. Hall, B. K. (toim.). (2012). Homologia: Vertailevan biologian hierarkkinen perusta. Academic Press.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C. & Garrison, C. (2001). Zoologian integroidut periaatteet. McGraw-Hill.
  5. Hinchliff, CE, Smith, SA, Allman, JF, Burleigh, JG, Chaudhary, R., Coghill, LM, Crandall, KA, Deng, J., Drew, BT, Gazis, R., Gude, K., Hibbett, DS, Katz, LA, Laughinghouse, HD, McTavish, EJ, Midford, PE, Owen, CL, Ree, RH, Rees, JA, Soltis, DE, Williams, T., ... Cranston, KA (2015). Fylogenyyn ja taksonomian synteesi kattavaksi elämän puuksi. Amerikan yhdysvaltojen kansallinen tiedeakatemia, 112(41), 12764-9.
  6. Kardong, K. V. (2006). Selkärankaiset: vertaileva anatomia, toiminta, kehitys. McGraw-Hill.
  7. Sivu, R. D., & Holmes, E. C. (2009). Molekyylinen kehitys: fylogeneettinen lähestymistapa. John Wiley & Sons.