Phylogeny fortolkning, trætyper, applikationer

en fylogeni, i evolutionær biologi, det er en repræsentation af den evolutionære historie af en gruppe af organismer eller arter, understreger linje af afstamning og slægtskab relationer mellem grupper.

I øjeblikket har biologer brugt data fra primært morfologi og komparativ anatomi, og fra gensekvenser til rekonstruktion af tusinder og tusindvis af træer.

Disse træer søger at beskrive den evolutionære historie af de forskellige arter af dyr, planter, mikrober og andre økologiske væsener, som beboer jorden.

Analysen med livets træ, stammer fra tiden for Charles Darwin. Denne strålende britiske naturforsker afspejler mesterværket "Oprindelsen af ​​arter"Et enkelt billede: et" træ ", der repræsenterer forgreningen af ​​linjerne, der starter fra en fælles forfader.

indeks

• 1 Hvad er en fylogeni?
• 2 Hvad er et fylogenetisk træ?
• 3 Hvordan fylogenetiske træer tolkes?
• 4 Hvordan fylogenier rekonstrueres?
  • 4.1 Homologe tegn
• 5 Typer af træer
• 6 Politomier
• 7 Evolutionær klassifikation
  • 7.1 Monofile linjer
  • 7.2 Paraphyletic og polyphyletic lineages
• 8 applikationer
• 9 Referencer

Hvad er en fylogeni?

I lyset af de biologiske videnskaber er en af ​​de mest fantastiske begivenheder, der har fundet sted, evolution. Nævnte ændring af de organiske former med tidenes forløb kan repræsenteres i et fylogenetisk træ. Derfor udtrykker fylogeni historien om lineages og hvordan de har ændret sig over tid.

En af de direkte konsekvenser af denne graf er fælles forfædre. Det vil sige, at alle de organismer, vi ser i dag, er opstået som efterkommere med ændringer af tidligere former. Denne ide har været en af ​​de mest betydningsfulde i videnskabens historie.

Alle former for liv, som vi ser i dag - fra mikroskopiske bakterier til de største planter og hvirveldyr - er tilsluttet, og dette forhold er afbildet i det store og indviklede livets træ.

Inden for træets analogi vil de arter, der lever i dag, repræsentere bladene, og resten af ​​grene ville være deres evolutionære historie.

Hvad er et fylogenetisk træ?

Et fylogenetisk træ er en grafisk fremstilling af en organisations gruppes evolutionære historie. Dette mønster af historiske relationer er den fylogeni, som forskere forsøger at estimere.

Træerne består af noder, der forbinder til "grene". De terminale knudepunkter i hver gren er den terminale taxa og repræsenterer de sekvenser eller organismer, for hvilke data er kendt - disse kan være levende eller uddøde arter.

De interne knudepunkter repræsenterer hypotetiske forfædre, mens forfædre fundet i rodets træ repræsenterer forfædrene for alle de sekvenser, der er repræsenteret i grafen.

Hvordan fylogenetiske træer tolkes?

Der er mange måder at repræsentere et fylogenetisk træ på. Det er derfor vigtigt at erkende, om disse forskelle observeret mellem to træer er på grund af forskellige topologier - dvs. reelle forskelle, der svarer til to stavemåder - eller blot er forskelle i relation til den stil af repræsentation.

For eksempel kan rækkefølgen, hvor etiketterne vises øverst, variere uden at ændre betydningen af ​​den grafiske repræsentation, normalt navnet på arten, slægten, familien, blandt andre kategorier.

Dette sker fordi træerne ligner en mobil, hvor grenene kan rotere uden at ændre forholdet mellem den repræsenterede art.

I den forstand betyder det ikke noget, hvor mange gange ordren er ændret eller de ting, der "hænger", drejes, da det ikke ændrer deres måde at forbinde - og det er det vigtige.

Hvordan fylogenier rekonstrueres?

Phylogenier er hypoteser, der formuleres ud fra indirekte beviser. Udvanding af en fylogeni ligner en investigators arbejde med at løse en forbrydelse ved at følge sporene i forbrydelsesscenen.

Biologer postulerer ofte deres fylogenier ved hjælp af viden fra flere grene, såsom paleontologi, komparativ anatomi, komparativ embryologi og molekylærbiologi.

Den fossile rekord, selv om den er ufuldstændig, giver meget værdifulde oplysninger om dyrekonferencer af artegrupper.

Med tiden har molekylærbiologi overgået alle de nævnte felter, og de fleste fylogenier er udledt af molekylære data..

Målet med rekonstruktion af et fylogenetisk træ indebærer en række store ulemper. Der er ca. 1,8 millioner navngivne arter og mange flere uden at blive beskrevet.

Og selv om et stort antal forskere stræber dagligt om at genopbygge forhold mellem arter, har vi stadig ikke et komplet træ.

Homologe tegn

Hvor biologer ønsker at beskrive lighederne mellem to strukturer eller processer, kan de gøre i form af fælles afstamning (homologi), analogier (funktion) eller homoplasy (morfologisk lighed).

For at rekonstruere en fylogeni anvendes kun homologe tegn. Homologi er et nøglekoncept i udviklingen og i genskabelsen af ​​relationer mellem arter, da det kun afspejler den organismeres fælles forfædre tilstrækkeligt.

Antag, at vi vil udlede fylogeni af tre grupper: fugle, flagermus og mennesker. For at opfylde vores mål besluttede vi at bruge de øvre ekstremiteter som en karakteristik, der hjælper os med at skelne mellem mønsteret af relationer.

Da fugle og flagermus har strukturer modificeret til flyvning, kunne vi fejlagtigt konkludere med, at flagermus og fugle er mere relaterede end flagermus til mennesker. Hvorfor er vi kommet til en forkert konklusion? Fordi vi har brugt en analog og ikke-homolog karakter.

For at finde det rigtige forhold, skal jeg søge en homolog karakter, som tilstedeværelsen af ​​hår, brystkirtler og tre små knogler i mellemøret - for blot at nævne nogle få. Homologier er imidlertid ikke let at diagnosticere.

Typer af træer

Ikke alle træer er de samme, der er forskellige grafiske repræsentationer, og hver enkelt formår at indarbejde nogle særlige karakteristika for gruppens udvikling.

De mest grundlæggende træer er kladogrammerne. Disse grafer viser forholdene i form af fælles forfædre (ifølge de seneste fælles forfædre).

Tilsætningsstammerne indeholder yderligere oplysninger og er repræsenteret i grenens længde.

Tallene, der er knyttet til hver gren, svarer til nogle attributter i sekvensen - såsom mængden af ​​evolutionære ændringer, som organismer har oplevet. Udover "additiv træer" er de også kendt som metriske træer eller phylogrammer.

Ultrametriske træer, også kaldet dendogrammer, er et særligt tilfælde af additiv træer, hvor træets spidser er lige langt fra roden til træet.

Disse sidste to varianter har alle de data, vi kan finde i et cladogram, og ekstra information. Derfor er de ikke gensidigt eksklusive, hvis ikke komplementære.

polytomies

Mange gange er træernes knudepunkter ikke fuldstændigt løst. Visuelt er det sagt, at der er en politik, når en ny forlader mere end tre grene (der er kun en forfader til mere end to nærmeste efterkommere). Når et træ ikke har polytomier, siges det at være helt løst.

Der er to typer af polytomier. Den første er de "hårde" politier. Disse er iboende for studiegruppen, og indikerer, at efterkommerne udviklede sig på samme tid. Alternativt angiver "bløde" polytomier uopløste relationer forårsaget af data i sig selv.

Evolutionær klassifikation

Monofyletiske lineages

Evolutionære biologer søger at finde en klassifikation, som er i overensstemmelse med forgreningsmønsteret for gruppernes fylogenetiske historie. I denne proces er der udviklet en række udtryk, der er udbredt i evolutionærbiologi: monofyletisk, parafyletisk og polyphyletisk.

En taxon- eller monofyletisk linie er en, der omfatter en ancentral art, som er repræsenteret i knudepunktet og alle dets efterkommere, men ikke andre arter. Denne gruppe kaldes et klade.

Monofyletiske lineages er defineret på hvert niveau af det taksonomiske hierarki. F.eks. Er Felidae-familien, en slægtning, der indeholder kattefamilier (herunder katte), betragtes som monofyletisk..

Tilsvarende er Animalia også et monofyletisk taxon. Som vi ser Felidae familien er inden for Animalia, så monofyletiske grupper kan være nestet.

Paraphyletic og polyphyletic lineages

Ikke alle biologer deler tanken om kladistisk klassifikation. I tilfælde, hvor dataene ikke er fuldstændige eller blot for nemheds skyld, hedder visse taxa, der omfatter arter af forskellige klader eller højere taxa, der ikke deler en nyere fælles forfader.

Således defineres et polyfyletisk taxon som en gruppe, der indbefatter organismer af forskellige klader, og disse deler ikke en fælles forfader. For eksempel, hvis vi vil udpege en gruppe af homeotherms, vil det omfatte fugle og pattedyr.

I modsætning hertil indeholder en parafyletisk gruppe ikke alle efterkommere fra den seneste fælles forfader. Med andre ord udelukker nogen af ​​gruppens medlemmer. Det mest anvendte eksempel er krybdyr, denne gruppe indeholder ikke alle efterkommere fra den seneste fælles forfader: fugle.

applikationer

Ud over at bidrage til den vanskelige opgave at belyse livets træ, har phylogenier også nogle ret betydelige anvendelser.

På medicinområdet anvendes fylogenier til at spore oprindelse og transmissionshastigheder for infektionssygdomme, såsom aids, dengue og influenza.

De bruges også i grenen af ​​bevaringsbiologi. Kendskab til fylogeni af truede arter er afgørende for at spore mønstre og den jernbaneoverskæring hybridiserende og indavl blandt individer.

referencer

1. Baum, D. A., Smith, S. D., & Donovan, S. S. (2005). Den trætænkende udfordring. Videnskab, 310(5750), 979-980.
2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Invitation til biologi. Macmillan.
3. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grundlag for komparativ biologi. Academic Press.
4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrerede principper for zoologi. 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). Syntese af fylogeni og taksonomi i et omfattende livsrække. Forsøg på det nationale videnskabsakademi i USA, 112(41), 12764-9.
6. Kardong, K. V. (2006). Vertebrater: komparativ anatomi, funktion, evolution. McGraw-Hill.
7. Page, R. D., & Holmes, E. C. (2009). Molekylær evolution: en fylogenetisk tilgang. John Wiley & Sons.