Интерпретация на филогенеза, видове дървета, приложения

а филогенеза, в еволюционната биология, това е представяне на еволюционната история на група организми или видове, като се подчертава линията на потомството и родствените отношения между групите.

Понастоящем биолозите са използвали данни от предимно морфология и сравнителна анатомия, както и от генни последователности, за да реконструират хиляди и хиляди дървета.

Тези дървета се опитват да опишат еволюционната история на различните видове животни, растения, микроби и други органични същества, които обитават земята.

Аналогията с дървото на живота датира от времето на Чарлз Дарвин. Този брилянтен британски натуралист отразява шедьовъра "Произход на видовете"Едно изображение:" дърво ", което представлява разклонението на родовете, като се започне от общ прародител.

индекс

• 1 Какво е филогенеза?
• 2 Какво е филогенетично дърво?
• 3 Как се интерпретират филогенетичните дървета?
• 4 Как се възстановяват филогениите?
  • 4.1 Хомоложни символи
• 5 Видове дървета
• 6 Политомии
• 7 Еволюционна класификация
  • 7.1 Монофилни линии
  • 7.2. Парафилетични и полифилетични линии
• 8 Приложения
• 9 Препратки

Какво е филогенеза?

В светлината на биологичните науки едно от най-удивителните събития, които се случиха, е еволюцията. Тази промяна на органичните форми с течение на времето може да бъде представена във филогенетично дърво. Затова филогенезата изразява историята на родовете и как те са се променили с времето.

Една от преките последици от тази графика е общопонятие. Това означава, че всички организми, които виждаме днес, са се появили като потомци с модификации на минали форми. Тази идея е една от най-значимите в историята на науката.

Всички форми на живот, които можем да оценим днес - от микроскопични бактерии, до растения и по-големи гръбначни животни - са свързани и тази връзка е представена в огромното и сложно дърво на живота.

В аналогията на дървото видовете, които днес живеят, ще представляват листата, а останалите клони ще бъдат тяхната еволюционна история.

Какво е филогенетично дърво?

Филогенетичното дърво е графично представяне на еволюционната история на група организми. Този модел на исторически взаимоотношения е филогенезата, която изследователите се опитват да оценят.

Дърветата се състоят от възли, които се свързват с "клоните". Крайните възли на всеки клон са крайни таксони и представляват последователностите или организмите, за които са известни данни - те могат да бъдат живи или изчезнали видове..

Вътрешните възли представляват хипотетични предци, докато предшественикът, намерен в корена на дървото, представлява предшественикът на всички последователности, представени в графиката..

Как се интерпретират филогенетичните дървета?

Има много начини за представяне на филогенетично дърво. Ето защо е важно да се знае дали тези различия, които се наблюдават между две дървета, се дължат на различни топологии - т.е. реални разлики, съответстващи на две графики - или просто разлики, свързани със стила на представяне..

Например, редът, в който етикетите се появяват в горната част, може да варира, без да се променя смисъла на графичното изображение, обикновено името на вида, рода, семейството, наред с други категории.

Това се случва, защото дърветата приличат на мобилен, където клоните могат да се въртят, без да променят връзката на представените видове.

В този смисъл няма значение колко пъти се променя реда или обектите, които се "висят", се въртят, тъй като не променят начина, по който са свързани - и това е най-важното..

Как се възстановяват филогениите?

Филогениите са хипотези, които са формулирани въз основа на косвени доказателства. Разреждането на филогения прилича на работата на следовател при решаването на престъпление чрез следене на следите от местопрестъплението.

Биолозите често постулират филогенезиите си, използвайки знания от няколко клона, като палеонтология, сравнителна анатомия, сравнителна ембриология и молекулярна биология..

Вкаменелостите, макар и непълни, дават много ценна информация за времето на отклонение на групите видове.

С течение на времето, молекулярната биология е надминала всички споменати области и повечето филогении са изведени от молекулярни данни..

Целта на възстановяването на филогенетично дърво включва редица сериозни недостатъци. Има приблизително 1,8 милиона назовани видове и много други, без да са описани.

И въпреки че значителен брой учени се стремят ежедневно да възстановяват отношенията между видовете, ние все още нямаме пълно дърво.

Хомоложни символи

Когато биолозите искат да опишат приликите между две структури или процеси, те могат да го направят от гледна точка на общо потекло (хомологии), аналогии (функция) или хомоплазия (морфологична прилика)..

За възстановяване на филогения се използват само хомоложни символи. Хомологията е ключова концепция в еволюцията и в възстановяването на отношенията между видовете, тъй като само тя адекватно отразява общото потекло на организмите..

Да предположим, че искаме да заключим филогенезата на три групи: птици, прилепи и хора. За да постигнем целта си, решихме да използваме горните крайници като характеристика, която ни помага да разпознаем модела на взаимоотношенията.

Тъй като птиците и прилепите имат структури, модифицирани за полет, можем погрешно да заключим, че прилепите и птиците са по-свързани от прилепите към хората. Защо сме стигнали до погрешен извод? Защото сме използвали аналогичен и нехомологичен характер.

За да намерим правилната връзка, трябва да търся хомологичен характер, като наличието на коса, млечни жлези и три малки кости в средното ухо - само за да спомена няколко. Хомологиите обаче не са лесни за диагностициране.

Видове дървета

Не всички дървета са еднакви, има различни графични изображения и всеки успява да включи някаква особена характеристика на еволюцията на групата.

Най-основните дървета са кладограми. Тези графики показват връзките по отношение на общото предшествие (според най-новите общи предци).

Адитивните дървета съдържат допълнителна информация и са представени в дължината на клоните.

Номерата, които се асоциират с всеки клон, съответстват на някакъв атрибут в последователността - например количеството на еволюционните промени, които организмите са преживели. В допълнение към "дърветата с добавки", те са известни също като метрични дървета или филограми.

Ултраметричните дървета, наричани още дендограми, са специфичен случай на добавъчни дървета, където върховете на дървото са на еднакво разстояние от корена до дървото..

Последните два варианта имат всички данни, които можем да намерим в кладограма, и допълнителна информация. Следователно те не се изключват взаимно, ако не се допълват.

polytomies

Много пъти възлите на дърветата не са напълно разрешени. Визуално се казва, че има политика, когато новата оставя повече от три клона (има само един предшественик за повече от двама непосредствени потомци). Когато едно дърво няма политомии, се казва, че то е напълно разрешено.

Има два вида политомии. Първите са "твърдите" политомии. Те са присъщи за групата и показват, че потомците са еволюирали едновременно. Алтернативно, "меките" политомии показват неразрешени отношения, причинени от данни per se.

Еволюционна класификация

Монофилетични линии

Еволюционните биолози се стремят да намерят класификация, която съответства на разклонения модел на филогенетичната история на групите. В този процес е разработена серия от термини, широко използвани в еволюционната биология: монофилетични, парафилетични и полифилетични.

Таксон или монофилетичен произход е такъв, който включва един централен вид, който е представен в възела, и всички негови потомци, но не и други видове. Това групиране се нарича clade.

Монофилетичните линии се определят на всяко ниво от таксономичната йерархия. Например, семейство Felidae, произход, който съдържа котки (включително домашни котки), се счита за монофилетичен..

Аналогично, Animalia е също монофилетичен таксон. Както виждаме, семейството на Felidae е в рамките на Animalia, така че монофилетичните групи могат да бъдат вложени.

Парафилетични и полифилетични линии

Въпреки това не всички биолози споделят мисълта за кладистичната класификация. В случаите, когато данните не са пълни или просто за удобство, някои таксони се наричат, които включват видове от различни класове или по-високи таксони, които не споделят по-скорошен общ предшественик.

По този начин, полифилетичен таксон се дефинира като група, която включва организми от различни кладове, и те не споделят общ предшественик. Например, ако искаме да обозначим група хомеотерми, тя ще включва птици и бозайници.

За разлика от това, парафилетичната група не съдържа всички потомци на най-новия общ прародител. С други думи, изключете всеки от членовете на групата. Най-използваният пример са влечуги, като тази група не съдържа всички потомци на най-новия общ предшественик: птици.

приложения

Освен че допринася за трудната задача за изясняване на дървото на живота, филогениите имат и някои доста значителни приложения..

В областта на медицината филогениите се използват за проследяване на произхода и скоростта на предаване на инфекциозни заболявания, като СПИН, денга и грип..

Те се използват и в областта на консервационната биология. Познаването на филогенезата на застрашен вид е от съществено значение за проследяване на моделите на пресичане и нивото на хибридизация и инбридинг между индивидите.

препратки

1. Baum, D.A., Smith, S.D., & Donovan, S.S. (2005). Предизвикателството, свързано с мисленето на дървото. наука, 310(5750), 979-980.
2. Curtis, H., & Barnes, N.S. (1994). Покана за биология. Macmillan.
3. Hall, B.K. (Ed.). (2012). Хомология: Йерархичната основа на сравнителната биология. Академик Прес.
4. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията. 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). Синтез на филогенеза и таксономия в цялостно дърво на живота. Известия на Националната академия на науките на Съединените американски щати, 112(41), 12764-9.
6. Kardong, K. V. (2006). Гръбначни животни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. McGraw-Hill.
7. Page, R. D., & Holmes, E.C. (2009). Молекулна еволюция: филогенетичен подход. Джон Уайли и синове.