Phylogeny interpretacija, medžių tipai, programos

Vienas phylogeny, evoliucinėje biologijoje tai yra organizmų ar rūšių evoliucinės istorijos reprezentacija, pabrėžiant palikuonių liniją ir giminystės ryšius tarp grupių.

Šiuo metu biologai naudojo duomenis iš visų pirma morfologijos ir lyginamosios anatomijos, ir iš genų sekų, kad būtų atstatyti tūkstančiai ir tūkstančiai medžių.

Šie medžiai siekia apibūdinti skirtingų rūšių gyvūnų, augalų, mikrobų ir kitų žemėje gyvenančių ekologiškų būtybių evoliucinę istoriją..

Analogiškumas su gyvybės medžiu, prasidėjęs Karlo Darvino laikais. Šis puikus britų gamtininkas atspindi šedevrą "Rūšių kilmė„Vienas vaizdas:„ medis “, kuris reiškia linijų šakotumą, pradedant nuo bendro protėvio.

Indeksas

• 1 Kas yra filogenija?
• 2 Kas yra filogenetinis medis?
• 3 Kaip interpretuojami filogenetiniai medžiai?
• 4 Kaip rekonstruojamas filogenijos?
  • 4.1 Homologiniai simboliai
• 5 Medžių rūšys
• 6 Politomijos
• 7 Evoliucinė klasifikacija
  • 7.1 Monofilinės linijos
  • 7.2 Parafilinės ir polifilinės linijos
• 8 Programos
• 9 Nuorodos

Kas yra filogenija?

Atsižvelgiant į biologinius mokslus, vienas iš nuostabiausių įvykių - evoliucija. Minėtas organinių formų pakeitimas laikui bėgant gali būti pavaizduotas filogenetiniame medyje. Todėl filogenija išreiškia linijų istoriją ir tai, kaip jie pasikeitė laikui bėgant.

Vienas iš tiesioginių šio grafiko padarinių yra bendras protėviai. Tai reiškia, kad visi organizmai, kuriuos šiandien matome, atsirado kaip palikuonys su ankstesnių formų pakeitimais. Ši idėja buvo viena svarbiausių mokslo istorijoje.

Visi gyvenimo būdai, kuriuos šiandien galime vertinti - nuo mikroskopinių bakterijų iki augalų ir stambesnių stuburinių - yra susiję ir šie santykiai yra atstovaujami didžiuliame ir sudėtingame gyvenimo medyje.

Pagal medžio analogiją šiandien gyvenančios rūšys atstovautų lapams, o likusi šakų dalis būtų jų evoliucinė istorija..

Kas yra filogenetinis medis?

Filogenetinis medis - tai grafinis organizmo evoliucijos istorijos vaizdas. Šis istorinių santykių modelis yra filogenija, kurią tyrėjai bando įvertinti.

Medžiai susideda iš mazgų, jungiančių „šakas“. Kiekvieno filialo galiniai mazgai yra galiniai taksonai, vaizduojantys sekas arba organizmus, kuriems yra žinomi duomenys - tai gali būti gyvos ar išnyktos rūšys..

Vidiniai mazgai yra hipotetiniai protėviai, o medžio šaknies rastas protėvis yra visų grafike pavaizduotų sekų protėvis..

Kaip interpretuojami filogenetiniai medžiai?

Yra daug būdų atstovauti filogenetinį medį. Todėl svarbu žinoti, ar šie skirtumai, pastebimi tarp dviejų medžių, yra susiję su skirtingomis topologijomis - tai yra tikrais skirtumais, atitinkančiais du grafikus, arba tiesiog yra skirtumai, susiję su reprezentaciniu stiliumi.

Pavyzdžiui, eilės tvarka, kurioje etiketės rodomos viršuje, gali skirtis, nekeičiant grafinio pavaizdavimo, paprastai rūšies, genties, šeimos pavadinimo, be kitų kategorijų.

Taip atsitinka todėl, kad medžiai panašūs į mobilųjį, kur šakos gali pasukti nekeičiant atstovaujamų rūšių santykių.

Šia prasme nesvarbu, kiek kartų užsakymas yra pakeistas, ar objektų, kurie yra „kabantys“, pasukimas, nes jis nekeičia jų ryšio būdo - ir tai yra svarbus dalykas.

Kaip rekonstruoja filogenijos?

Filogenijos yra hipotezės, formuluojamos remiantis netiesioginiais įrodymais. Filogenų atskyrimas panašus į tyrėjo darbą sprendžiant nusikaltimą sekant nusikalstamumo vietos keliais.

Biologai dažnai nurodo savo filogenijas, naudojant žinias iš kelių šakų, pavyzdžiui, paleontologiją, lyginamąją anatomiją, lyginamąją embriologiją ir molekulinę biologiją..

Fosiliniai įrašai, nors ir neišsamūs, suteikia labai vertingą informaciją apie rūšių grupių skirtumus.

Laikui bėgant, molekulinė biologija viršijo visus minėtus laukus, o daugelis filogenijų yra padarytos iš molekulinių duomenų..

Filogenetinio medžio rekonstrukcijos tikslas - keletas pagrindinių trūkumų. Yra apie 1,8 mln. Pavadintų rūšių ir daug daugiau, nenurodant.

Ir nors daugelis mokslininkų kasdien siekia atstatyti santykius tarp rūšių, vis dar neturime viso medžio.

Homologiniai simboliai

Kai biologai nori apibūdinti dviejų struktūrų ar procesų panašumus, jie gali tai padaryti bendrų protėvių (homologijų), analogijų (funkcijos) arba homoplazijos (morfologinio panašumo) požiūriu..

Norėdami rekonstruoti filogeniją, naudojami tik homologiniai simboliai. Homologija yra pagrindinė santykių tarp rūšių evoliucijos ir poilsio koncepcija, nes tik ji tinkamai atspindi bendrą organizmų protėvį.

Tarkime, mes norime daryti išvadą, kad filogenija yra trijų grupių: paukščių, šikšnosparnių ir žmonių. Siekdami įgyvendinti savo tikslą, mes nusprendėme naudoti viršutines galūnes kaip savybę, kuri padeda atpažinti santykių modelį.

Kadangi paukščiai ir šikšnosparniai turi struktūrą, pritaikytą skrydžiui, galime klaidingai daryti išvadą, kad šikšnosparniai ir paukščiai yra labiau susiję su šikšnosparniais. Kodėl mes padarėme klaidingą išvadą? Kadangi mes naudojome analogišką ir homologišką charakterį.

Norint rasti tinkamus santykius, turėčiau ieškoti homologinio pobūdžio, pvz., Plaukų, pieno liaukų ir trijų mažų kaulų, esančių vidurinėje ausyje, buvimo. Tačiau homologijos nėra lengvai diagnozuojamos.

Medžių rūšys

Ne visi medžiai yra tokie patys, yra įvairių grafinių vaizdų, ir kiekvienas sugeba įtraukti tam tikrą savitą grupės raidos ypatybę.

Pagrindiniai medžiai yra kladogramos. Šie grafikai rodo santykius bendrų protėvių atžvilgiu (pagal naujausius bendrus protėvius).

Priedų medžiai turi papildomos informacijos ir yra pateikiami filialų ilgyje.

Skaičiai, susiję su kiekvienu filialu, atitinka tam tikrą sekos požymį - pvz., Evoliucinių pokyčių, kuriuos organizmai patyrė, kiekį. Be „priedų medžių“, jie taip pat žinomi kaip metriniai medžiai arba filogramos.

Ultrametriniai medžiai, dar vadinami dendogramomis, yra konkretus priedų medžių atvejis, kur medžio galai yra vienodai toli nuo šaknų iki medžio.

Šie du paskutiniai variantai turi visus duomenis, kuriuos galime rasti kladogramoje, ir papildomą informaciją. Todėl jie nėra vienas kitą papildantys, o ne vienas kitą papildantys.

Politika

Daug kartų medžių mazgai nėra visiškai išspręsti. Vizualiai sakoma, kad yra politika, kai naujasis palieka daugiau nei tris šakas (daugiau kaip du tiesioginiai palikuonys yra tik vienas protėvis). Kai medis neturi politomijų, sakoma, kad jis visiškai išspręstas.

Yra dviejų tipų polytomijų. Pirmoji yra „sunki“ politika. Jie yra būdingi tyrimo grupei ir rodo, kad palikuonys vystosi tuo pačiu metu. Arba „minkštos“ polititijos nurodo neišspręstus duomenų sukeltus ryšius per se.

Evoliucinė klasifikacija

Monofilinės linijos

Evoliuciniai biologai siekia rasti klasifikaciją, atitinkančią grupių filogenetinės istorijos šakotąjį modelį. Šiame procese buvo sukurta daugybė evoliucinėje biologijoje plačiai vartojamų terminų: monofilinė, parafilinė ir polifilinė.

Taksonas arba monofilinė linija yra ta, kuri susideda iš centrinės rūšies, kuri yra atstovaujama mazge, ir visi jo palikuonys, bet ne kitos rūšys. Ši grupė vadinama kladu.

Monofilinės linijos apibrėžiamos kiekviename taksonominės hierarchijos lygmenyje. Pavyzdžiui, Felidae šeima, linija, kurioje yra kačių (įskaitant namines kates), laikoma monofiline..

Panašiai Animalia taip pat yra monofilinis taksonas. Kaip matome, Felidae šeima yra Animalia, todėl monofilinės grupės gali būti įdėtos.

Parafilinės ir polifilinės linijos

Tačiau ne visi biologai dalijasi mintimis apie kladistinę klasifikaciją. Tais atvejais, kai duomenys nėra išsamūs arba paprasčiausiai patogūs, yra įvardyti tam tikri taksonai, į kuriuos įeina skirtingų rūšių arba didesnių taksonų rūšys, kurios nesutampa su naujesniu protėviu.

Taigi polifilinis taksonas apibrėžiamas kaip grupė, apimanti skirtingų kladų organizmus, ir jie neturi bendro protėvio. Pavyzdžiui, jei norime paskirti namų auklėjimo grupę, tai būtų paukščiai ir žinduoliai.

Priešingai, parafilinė grupė neapima visų naujausių bendrų protėvių palikuonių. Kitaip tariant, pašalinkite bet kurį grupės narį. Labiausiai naudojamas pavyzdys yra ropliai, šioje grupėje nėra visų naujausių bendrų protėvių palikuonių: paukščių.

Programos

Be to, kad prisidėtų prie sudėtingo gyvenimo medžio išaiškinimo uždavinio, filogenijos taip pat turi labai svarbių programų.

Medicinos srityje filogenijos naudojamos siekiant nustatyti infekcinių ligų, pvz., AIDS, dengės ir gripo, kilmę ir perdavimo spartą..

Jie taip pat naudojami išsaugojimo biologijos šakoje. Žinios apie nykstančių rūšių filogeniją yra labai svarbios norint nustatyti pervažiavimo modelius ir hibridizacijos bei giminingumo lygį tarp asmenų.

Nuorodos

1. Baum, D. A., Smith, S.D. & Donovan, S. S. (2005). Medžio mąstymo iššūkis. Mokslas, 310(5750), 979-980.
2. Curtis, H., ir Barnes, N. S. (1994). Kvietimas į biologiją. Macmillan.
3. Hall, B. K. (Red.). (2012). Homologija: lyginamosios biologijos hierarchinis pagrindas. „Academic Press“.
4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C. & Garrison, C. (2001). Integruoti zoologijos principai. 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). Filogenijos ir taksonomijos sintezė į visapusišką gyvenimo medį. Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos darbai, 112(41), 12764-9.
6. Kardong, K. V. (2006). Stuburiniai: lyginamoji anatomija, funkcija, evoliucija. McGraw-Hill.
7. Page, R. D. ir Holmes, E. C. (2009). Molekulinė evoliucija: filogenetinis požiūris. John Wiley & Sons.