Phylogeny interpretatsioon, puuliigid, rakendused



Üks phylogeny, evolutsiooni bioloogias kujutab see organismide või liikide evolutsiooni ajalugu, rõhutades järeltulijaid ja rühmade sugulussidemeid.

Praegu on bioloogid kasutanud peamiselt morfoloogia ja võrdleva anatoomia andmeid ning geenijärjestusi tuhandete puude rekonstrueerimiseks.

Need puud püüavad kirjeldada eri loomaliikide, taimede, mikroobide ja teiste maismaal elavate orgaaniliste olendite evolutsiooni ajalugu..

Analoogia elupuudega pärineb Charles Darwini ajast. See hiilgav Briti loodusteadlane peegeldab meistriteost "Liikide päritolu"Üks pilt:" puu ", mis tähistab liini hargnemist, alustades ühisest esivanemast.

Indeks

  • 1 Mis on phylogeny?
  • 2 Mis on filogeneetiline puu?
  • 3 Kuidas tõlgendada filogeneetilisi puid?
  • 4 Kuidas filogeensed on rekonstrueeritud?
    • 4.1 Homoloogsed tähemärgid
  • 5 Puuliigid
  • 6 Poliitika
  • 7 Evolutsiooniline klassifikatsioon
    • 7.1 Monofiilsed liited
    • 7.2 Parafüütilised ja polüfüütilised liigid
  • 8 Rakendused
  • 9 Viited

Mis on phylogeny?

Bioloogiliste teaduste valguses on üks kõige hämmastavamaid sündmusi evolutsioon. Nimetatud orgaaniliste vormide muutumine aja möödudes võib olla esindatud filogeneetilises puus. Seetõttu väljendab filogeenia lineaarsuse ajalugu ja seda, kuidas need on aja jooksul muutunud.

Selle graafiku üks otsestest tagajärgedest on tavaline esivanem. See tähendab, et kõik organismid, mida me täna näeme, on kujunenud järeltulijatena mineviku vormide muutmisega. See idee on olnud üks olulisemaid teaduse ajaloos.

Kõik eluviisid, mida me täna hindame - mikroskoopilistest bakteritest, taimedest ja suurematest selgroogsetest - on omavahel seotud ja see suhe on esindatud suurel ja keerulisel elupuudel.

Puu analoogia kohaselt esindavad praegu elavad liigid lehti ja ülejäänud harud oleksid nende evolutsiooni ajalugu.

Mis on filogeneetiline puu?

Fülogeneetiline puu on graafiline kujutis organismide rühma evolutsiooni ajaloost. Selline ajalooliste suhete muster on teadurite fenüül, mida nad püüavad hinnata.

Puud koosnevad sõlmedest, mis ühenduvad "harudega". Iga haru lõppsõlmed on terminali taksonid ja esindavad järjestusi või organisme, mille kohta andmed on teada - need võivad olla elus- või väljasurnud liigid.

Sisemised sõlmed on hüpoteetilised esivanemad, samas kui puu juurest leitud esivanem esindab kõigi graafis esindatud järjestuste esivanemat.

Kuidas tõlgendatakse filogeneetilisi puid?

Fylogeneetilist puud võib esindada mitmel viisil. Seetõttu on oluline teada, kas need erinevused, mida kahe puude vahel täheldatakse, on tingitud erinevatest topoloogiatest - st tegelikest erinevustest, mis vastavad kahele graafikule - või lihtsalt on erinevused esindusstiiliga..

Näiteks võib järjekord, milles märgised ülaosas ilmuvad, varieeruda, muutmata graafilise kujutise tähendust, tavaliselt liikide, perekonna, perekonna nime, teiste kategooriate hulgas..

See juhtub seetõttu, et puud sarnanevad mobiiliga, kus oksad võivad pöörata ilma esindatud liikide suhet muutmata.

Selles mõttes ei ole oluline, kui palju kordi tellimust muudetakse või "rippuvad" objektid pööratakse, kuna see ei muuda nende ühendamise viisi - ja see on oluline asi.

Kuidas filogeensed on rekonstrueeritud?

Füleenid on hüpoteesid, mis on koostatud kaudsete tõendite alusel. Fylogenyi lahjendamine sarnaneb uurija tööga kuriteo lahendamisel, järgides kuriteopaiga radu.

Bioloogid postuleerivad sageli oma filogeensust, kasutades teadmisi mitmest harust, nagu paleontoloogia, võrdlev anatoomia, võrdlev embrüoloogia ja molekulaarbioloogia.

Fossiilsed andmed, kuigi need on puudulikud, annavad väga väärtuslikku teavet liikide rühmade erinevuste kohta.

Aja möödudes on molekulaarbioloogia ületanud kõik nimetatud valdkonnad ja enamik filogeene on tuletatud molekulaarsetest andmetest..

Fylogeneetilise puu rekonstrueerimise eesmärk hõlmab mitmeid olulisi puudusi. Neid nimetatakse umbes 1,8 miljonit ja palju muud ilma kirjeldamata.

Ja kuigi märkimisväärne arv teadlasi püüab iga päev taastada liikide vahelisi suhteid, ei ole meil veel täielikku puud.

Homoloogsed tähemärgid

Kui bioloogid soovivad kirjeldada kahe struktuuri või protsessi sarnasust, võivad nad seda teha ühiste esivanemate (homoloogiate), analoogiate (funktsioon) või homoplaasia (morfoloogilise sarnasuse) mõttes..

Fenogeeni rekonstrueerimiseks kasutatakse ainult homoloogseid märke. Homoloogia on liikide vaheliste suhete arengu ja puhkuse võtmetähtsusega mõiste, sest ainult see peegeldab piisavalt organismide ühist esivanemat..

Oletame, et tahame järeldada kolme rühma: linnud, nahkhiired ja inimesed. Oma eesmärgi täitmiseks otsustasime kasutada ülemist jäsemet kui omadust, mis aitab meil seoste mustrit eristada.

Kuna lindudel ja nahkhiirtel on lennuks kohandatud struktuure, võime järeldada, et nahkhiired ja linnud on inimestele rohkem kui nahkhiired. Miks oleme jõudnud vale järeldusele? Sest me oleme kasutanud analoogset ja mittehomoloogilist iseloomu.

Õige suhte leidmiseks peaksin otsima homoloogilist iseloomu, nagu juuste, piimanäärmete ja kolme väikese luude olemasolu keskkõrvas. Homoloogiat ei ole aga lihtne diagnoosida.

Puude liigid

Mitte kõik puud ei ole ühesugused, on erinevad graafilised kujutised ja igaühel õnnestub kaasata rühma arengule omased iseärasused..

Kõige põhilisemad puud on kladogrammid. Need graafikud näitavad suhteid ühiste esivanemate osas (vastavalt viimastele levinud esivanematele).

Lisapuud sisaldavad lisateavet ja on esindatud harude pikkuses.

Numbrid, mis on seotud iga haruga, vastavad mingi järjestuse atribuudile - näiteks evolutsioonilise muutuse suurusele, mida organismid on kogenud. Lisaks "lisapuudele" tuntakse neid ka metriliste puude või filogrammidena.

Ultrametrilised puud, mida nimetatakse ka dendogrammideks, on lisapuude konkreetne juhtum, kus puu otsad on juurest puu külge võrdsed..

Neil kahel viimasel variandil on kõik andmed, mida leiame kladogrammis ja lisateavet. Seetõttu ei ole need üksteist välistavad, kui mitte täiendavad.

Poliitika

Paljudel juhtudel ei ole puude sõlmed täielikult lahendatud. Visuaalselt öeldakse, et on olemas poliitika, kui uus lahkub rohkem kui kolmest harust (rohkem kui kahe vahetu järeltulija jaoks on ainult üks esivanem). Kui puul ei ole polütomeete, siis on see täielikult lahendatud.

Polütoome on kahte tüüpi. Esimene neist on "kõvad" poliitumid. Need on uuringurühmale omane ja näitavad, et järeltulijad arenevad samal ajal. Alternatiivselt näitavad "pehmed" polütomiad andmete põhjustatud lahendamata suhteid iseenesest.

Evolutsiooniline klassifikatsioon

Monofüütilised liigid

Evolutsioonilised bioloogid püüavad leida klassifikatsiooni, mis vastab rühmade filogeneetilise ajaloo hargnemisele. Selles protsessis on välja töötatud rida termineid, mida evolutsiooni bioloogias kasutatakse laialdaselt: monofüütiline, parafüütiline ja polüfüütiline.

Takson või monofüütiline sugupuu on selline, mis koosneb keskosast, mis on esindatud sõlmes, ja kõik selle järeltulijad, kuid mitte teised liigid. Seda rühmitust nimetatakse klaadiks.

Monofüütilised jooned on määratletud taksonoomilise hierarhia igal tasandil. Näiteks peetakse Felidae perekonda, mis sisaldab kasside (sealhulgas koduloomad), monofüütilist..

Samamoodi on Animalia ka monofüütiline takson. Nagu näeme, on Felidae perekond Animalias, nii et monofüütilisi rühmi saab pesata.

Parafüütilised ja polüfüütilised liigid

Kuid kõik bioloogid ei jaga kladistliku klassifikatsiooni mõtet. Juhul kui andmed ei ole täielikud või lihtsalt mugavus, nimetatakse teatavaid taksoneid, mis sisaldavad eri klade või kõrgemaid taksone, mis ei jaga uuemat ühist esivanemat.

Seega on polüfüütiline takson defineeritud kui rühm, mis sisaldab erinevaid klade organisme ja need ei jaga ühist esivanemat. Näiteks, kui me tahame määrata homeotermide rühma, hõlmaks see linde ja imetajaid.

Seevastu parafüütiline rühm ei sisalda kõiki viimaseid ühiseid esivanemaid. Teisisõnu, jätke grupi liikmed välja. Kõige sagedamini kasutatavad näited on roomajad, see rühm ei sisalda kõiki viimaseid ühiseid esivanemaid: linde.

Rakendused

Lisaks sellele, et panustada elukeskkonna selgete ülesannete selgitamisse, on filogeensustel ka mõningaid üsna olulisi rakendusi.

Meditsiinivaldkonnas kasutatakse fenüleeni, et jälgida nakkushaiguste, näiteks AIDSi, dengue ja gripi päritolu ja ülekandemäära..

Neid kasutatakse ka looduskaitselise bioloogia harus. Teadmised ohustatud liikide filogeneesist on olulised, et jälgida üksikisikute ristumismustreid ja hübridisatsiooni ning sugulusloomade taset..

Viited

  1. Baum, D. A., Smith, S.D. & Donovan, S. S. (2005). Puu-mõtlemise väljakutse. Teadus, 310(5750), 979-980.
  2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Kutse bioloogiasse. Macmillan.
  3. Hall, B. K. (toim.). (2012). Homoloogia: võrdleva bioloogia hierarhiline alus. Academic Press.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W.C. & Garrison, C. (2001). Zooloogia integreeritud põhimõtted. 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). Filogeenia ja taksonoomia süntees terviklikuks elupuu. Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia toimingud, 112(41), 12764-9.
  6. Kardong, K. V. (2006). Selgroogsed: võrdlev anatoomia, funktsioon, evolutsioon. McGraw-Hill.
  7. Page, R. D., & Holmes, E. C. (2009). Molekulaarne areng: filogeneetiline lähenemine. John Wiley & Sons.