Phylogeny értelmezés, fa típusok, alkalmazások

egy törzsfejlődés, az evolúciós biológiában egy szervezetcsoport vagy egy faj evolúciós történetének ábrázolása, kiemelve a leszármazott vonalat és a csoportok rokonsági viszonyait.

Jelenleg a biológusok elsősorban a morfológia és az összehasonlító anatómia, valamint a génszekvenciák adatait használták fel, hogy több ezer fát rekonstruáljanak.

Ezek a fák az állatok, növények, mikrobák és más, a földön élő fajok evolúciós történetét írják le..

Az analógia az életfával, Charles Darwin idejéből származik. Ez a ragyogó brit természettudomány a mesterművet tükrözi "A fajok eredete"Egyetlen kép: egy" fa ", amely a vonalak elágazását képviseli, kezdve egy közös ősből.

index

• 1 Mi az a filogenetika?
• 2 Mi a filogenetikai fa?
• 3 Hogyan értelmezik a filogenetikai fákat??
• 4 Hogyan rekonstruálják a filogeniákat?
  • 4.1 Homológ karakterek
• 5 A fák típusai
• 6 Politikák
• 7 Evolúciós besorolás
  • 7.1 Monofil vonalak
  • 7.2. Parafyletikus és polyphyletikus vonalak
• 8 Alkalmazások
• 9 Referenciák

Mi az a filogenetika?

A biológiai tudományok fényében az egyik legcsodálatosabb esemény az evolúció. A szerves formák időbeli változása a filogenetikai fában ábrázolható. Ezért a filogenetika a vonalak történetét fejezi ki és hogyan változott az idő.

A grafikon egyik közvetlen következménye a közös őse. Ez azt jelenti, hogy minden olyan szervezet, amelyet ma látunk, leszármazottként jelent meg a múltbeli formák módosításával. Ez az ötlet a tudomány történetében az egyik legjelentősebb.

Minden életforma, amelyet ma értékelhetünk - mikroszkopikus baktériumoktól a növényekig és a nagyobb gerincesekig - kapcsolódnak, és ez a kapcsolat az élet hatalmas és bonyolult fájában van jelen..

A fa analógiáján belül a ma élő fajok képviselik a leveleket, a többi ág pedig az evolúciós történelem lenne..

Mi a filogenetikai fa?

A filogenetikai fa grafikus ábrázolása egy szervezetcsoport evolúciós történetének. Ez a történeti kapcsolatok mintája a kutatók által becslendő filogenetika.

A fák olyan csomópontokból állnak, amelyek kapcsolódnak az "ágakhoz". Az egyes ágak terminális csomópontjai a terminális taxonok, és azok a szekvenciák vagy szervezetek, amelyekre az adatok ismertek - ezek élő vagy kihalt fajok lehetnek..

A belső csomópontok hipotetikus ősöket képviselnek, míg a fa gyökérében található őse az összes, a grafikonban ábrázolt szekvencia őse..

Hogyan értelmezik a filogenetikai fákat?

A filogenetikai fát sokféle módon lehet ábrázolni. Ezért fontos tudni, hogy a két fa között megfigyelt különbségek különböző topológiák - azaz a két gráfnak megfelelő valós különbségek - következményei-e, vagy egyszerűen a reprezentáció stílusával kapcsolatos különbségek..

Például a címkék tetején megjelenő sorrend változhat, anélkül, hogy megváltoztatná a grafikus ábrázolás jelentését, általában a faj, a nemzetség, a család neve, más kategóriák között..

Ez azért van, mert a fák egy mobilhoz hasonlítanak, ahol az ágak elfordulhatnak anélkül, hogy megváltoztatnák a képviselt fajok kapcsolatát.

Ebben az értelemben nem számít, hogy hányszor változtatják meg a rendet, vagy a "lógó" tárgyak el vannak forgatva, mivel nem változtatja meg a kapcsolat módját - és ez a fontos dolog.

Hogyan rekonstruálják a filogenizmust?

A filogenikák hipotézisek, amelyeket közvetett bizonyítékok alapján fogalmaznak meg. A phylogeny hígítása hasonlít egy nyomozó munkájára a bűncselekmény megoldása során a bűncselekmény helyszínének követésével.

A biológusok gyakran filozófiáikat több ágból származó ismeretekkel postulálják, mint például a paleontológia, az összehasonlító anatómia, az összehasonlító embriológia és a molekuláris biológia..

A fosszilis rekord, bár hiányos, igen értékes információt nyújt a fajcsoportok eltérési idejéről.

Az idő múlásával a molekuláris biológia felülmúlta az összes említett területet, és a legtöbb filogenizmust molekuláris adatokból állapítják meg..

A filogenetikai fa rekonstruálásának célja számos jelentős hátrány. Körülbelül 1,8 millió nevezett faj van, és még sok más, anélkül, hogy leírnánk.

És bár jelentős számú tudós igyekszik naponta újjáépíteni a fajok közötti kapcsolatokat, még mindig nincs teljes fa.

Homológ karakterek

Amikor a biológusok a két struktúra vagy folyamat hasonlóságát kívánják leírni, akkor a közös őse (homológia), analógiák (funkció) vagy homoplazia (morfológiai hasonlóság) szempontjából is megtehetik..

A filogenetikai rekonstrukcióhoz csak homológ karaktereket használunk. A homológia kulcsfontosságú eleme a fajok közötti kapcsolatok evolúciójának és rekreációjának, mivel csak a megfelelő módon tükrözi a szervezetek közös őseit..

Tegyük fel, hogy három csoportból szeretnénk levonni a filogenitást: madarak, denevérek és emberek. Célkitűzéseink megvalósítása érdekében úgy döntöttünk, hogy a felső végtagokat olyan jellemzőként használjuk, amely megkönnyíti a kapcsolatok mintázatát.

Mivel a madarak és a denevérek szerkezeteit módosították a repüléshez, hibásan arra a következtetésre juthatunk, hogy a denevérek és a madarak jobban kötődnek az emberekhez, mint a denevérekhez. Miért jöttünk el rossz következtetésre? Mert analóg és nem homológ karaktert használtunk.

A megfelelő kapcsolat megtalálásához homológ karaktert kell keresnem, mint például a haj, a tejmirigyek és a három fül csontjainak közepén - csak néhányat említve. A homológiákat azonban nem könnyű diagnosztizálni.

A fák típusai

Nem minden fa ugyanaz, különböző grafikai ábrázolások vannak, és mindegyiknek sikerül beillesztenie a csoport fejlődésének sajátos jellemzőit..

A legalapvetőbb fák a kladogramok. Ezek a grafikonok bemutatják a közös ősök kapcsolatát (a legutóbbi közös elődök szerint).

Az adalékfák további információkat tartalmaznak, és az ágak hosszában vannak jelen.

Az egyes ágakhoz tartozó számok megfelelnek a szekvencia bizonyos attribútumainak - például az evolúciós változásoknak, amelyeket az élőlények tapasztaltak. Az "adalékfák" mellett metrikus fák vagy filogramok.

Az ultrametrikus fák, más néven dendogramok, az adalékfák egy speciális esete, ahol a fa csúcsai egyenlő távolságban vannak a gyökértől a fához.

Ezek az utolsó két változat minden adatot tartalmaz, amit egy cladogramban találunk, és további információkat. Ezért nem kölcsönösen kizárják, ha nem kiegészítik egymást.

polytomies

A fák csomópontjait sokszor nem oldják meg teljesen. Vizuálisan azt mondják, hogy van egy politika, amikor egy új ember több mint három ágat hagy el (több mint két közvetlen leszármazottnak csak egy őse van). Amikor egy fa nem rendelkezik polytomikával, azt mondják, hogy teljesen megoldódott.

Kétféle polytomia létezik. Az első a "kemény" politika. Ezek a vizsgálati csoporthoz tartoznak, és jelzik, hogy az utódok egyidejűleg alakultak ki. Alternatív megoldásként a "lágy" politomák az adatok által okozott megoldatlan kapcsolatokat jelzik önmagában.

Evolúciós besorolás

Monofilikus vonalak

Az evolúciós biológusok olyan csoportokat keresnek, amelyek megfelelnek a csoportok filogenetikai történetének elágazó mintázatának. Ebben a folyamatban kifejlesztették az evolúciós biológiában széles körben használt kifejezések sorozatát: monofletikus, parafyletikus és polifiletikus.

A taxon vagy a monofletikus vonal olyan, amely egy középső fajból áll, amely a csomópontban van jelen, és az összes leszármazottja, de nem más faj. Ezt a csoportosítást kládnak nevezik.

Monofilikus vonalakat határozunk meg a taxonómiai hierarchia minden szintjén. Például a Felidae család, amely egy macskaféléket (köztük a házi macskákat is beleértve), egyfajta monofizikusnak tekinthető..

Hasonlóképpen, Animalia is monofóliás taxon. Ahogy látjuk, a Felidae család az Animalia-n belül van, így a monofil csoportok beágyazhatók.

Parafilikus és polifilikus vonalak

Azonban nem minden biológus osztja meg a kladista osztályozás gondolatait. Abban az esetben, ha az adatok nem teljesek, vagy egyszerűen a kényelem érdekében, bizonyos taxonokat neveznek, amelyek különböző fajok vagy magasabb taxonfajtákat tartalmaznak, amelyek nem osztoznak egy újabb közös ősökkel.

Tehát egy polifetikus taxont olyan csoportként definiálunk, amely különböző cládákat tartalmazó organizmusokat tartalmaz, és ezek nem egy közös őse. Például, ha egy homeotermia csoportot akarunk jelölni, a madarak és emlősök közé tartoznának.

Ezzel ellentétben a parafiléti csoport nem tartalmazza a legutóbbi közös őse összes leszármazottját. Más szóval, kizárja a csoport egyik tagját. A legelterjedtebb példa a hüllők, ez a csoport nem tartalmazza a legutóbbi közös őse utódait: madarak.

alkalmazások

A filogeniáknak az életfát megvilágító nehéz feladathoz való hozzájáruláson túl néhány igen jelentős alkalmazást is tartalmaznak.

Az orvostudomány területén a filogenizmust használják a fertőző betegségek, például AIDS, dengue és influenza eredetének és átviteli sebességének nyomon követésére..

Őket is használják a természetvédelmi biológia ágában. A veszélyeztetett fajok filogenitásának ismerete elengedhetetlen ahhoz, hogy nyomon követhessük az átkelési mintákat és az egyének közötti hibridizáció és beltenyésztés szintjét..

referenciák

1. Baum, D. A., Smith, S. D. és Donovan, S. S. (2005). A fa-gondolkodás kihívása. tudomány, 310(5750), 979-980.
2. Curtis, H. és Barnes, N. S. (1994). Meghívás a biológiára. Macmillan.
3. Hall, B. K. (szerk.). (2012). Homológia: Az összehasonlító biológia hierarchikus alapja. Academic Press.
4. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W.C. és Garrison, C. (2001). A zoológia integrált elvei. 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). A filogenetika és a taxonómia szintézise átfogó életfához. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának eljárása, 112(41), 12764-9.
6. Kardong, K. V. (2006). Gerincesek: összehasonlító anatómia, funkció, evolúció. McGraw-Hill.
7. Page, R. D. és Holmes, E. C. (2009). Molekuláris evolúció: filogenetikai megközelítés. John Wiley & Sons.