ФИЛОГЕНИЈА: ИНТЕРПРЕТАЦИЈА, ВРСТЕ ДРВЕЋА, АПЛИКАЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Филогенија , у еволуционе биологије, је приказ еволуционе историје групе организама или врста, наглашавајући линију порекла и родбинским односима између група.

Данас су биолози користили податке првенствено из упоредне морфологије и анатомије, као и из генске секвенце да би реконструисали хиљаде и хиљаде стабала.

Извор: Вилсон ЈЕМ Цоста, преко Викимедиа Цоммонс

Ова дрвећа желе да опишу историју еволуције различитих врста животиња, биљака, микроба и других органских бића која обитавају на земљи.

Аналогија са дрветом живота датира још из времена Цхарлеса Дарвина. Овај сјајни британски природословац у ремек-дјелу "Поријекло врста" биљежи једну слику: "дрво" које представља размножавање родова, почевши од заједничког претка.

Шта је филогенија?

У светлу биолошких наука, један од најневероватнијих догађаја који се догодио је еволуција. Наведена промена органских облика током времена може се представити у филогенетском дрвету. Због тога, филогенија изражава историју родова и како су се током времена мењале.

Једна од директних импликација овог графикона је уобичајена предака. Односно, сви организми које данас видимо настали су као потомци са модификацијама прошлих облика. Ова идеја је била једна од најзначајнијих у историји науке.

Сви животни облици које данас можемо да ценимо - од микроскопских бактерија, до биљака и највећих кичмењака - повезани су и тај однос је представљен у огромном и замршеном дрвету живота.

У складу са аналогијом дрвета, врсте које данас живе би представљале лишће, а остатак грана била би њихова еволуциона историја.

Шта је филогенетско дрво?

Приказана је поједностављена филогенија Метазое. За неке групе је приказан схематски приказ неких врста очију које могу да буду присутне: Шалица, Камера са рупом за улазак у светло, Камера са сочивима, Састављена одредјењем и Састављена суперпозицијом. Лаура бибиана, са Викимедиа Цоммонс

Филогенетско дрво је графички приказ еволуционе историје групе организама. Овај образац историјских односа је филогенија коју истраживачи покушавају да процене.

Дрвеће се састоји од чворова који спајају "гране". Терминални чворови сваке гране су терминалне својте и представљају секвенце или организме за које су познати подаци - то могу бити живе или изумрле врсте.

Унутрашњи чворови представљају хипотетичке претке, док предак који се налази у корену дрвета представља претка свих низова представљених на графу.

Како се тумаче филогенетска стабла?

Постоји много начина да представите филогенетско дрво. Из тог разлога, важно је знати како препознати да ли су те разлике које се примећују између два стабла последица различитих топологија - односно стварних разлика које одговарају двема правописима - или су то једноставно разлике повезане са стилом репрезентације.

На пример, редослед по коме се налепнице појављују на врху може варирати, не мењајући значење графичког приказа, углавном имена врсте, рода, породице, између осталих категорија.

То се дешава зато што стабла личе на покретни уређај, где се гране могу окретати без промене односа заступљених врста.

У том смислу, није важно колико пута се мења редослед или се ротирају предмети који се "висе", јер се не мења начин на који су повезани - и то је важно.

Како се реконструишу филогеније?

Филогеније су хипотезе које су формулисане на основу индиректних доказа. Разјашњавање филогеније слично је послу истражитеља који решава злочин пратећи трагове са места злочина.

Биолози често постулирају своје филогеније користећи знање из различитих грана, као што су палеонтологија, упоредна анатомија, упоредна ембриологија и молекуларна биологија.

Запис о фосилима, иако непотпун, даје веома вриједне податке о временима дивергенције група врста.

С временом је молекуларна биологија прерасла сва наведена поља, а већина филогенија се изводи из молекуларних података.

Циљ поновне изградње филогенетског стабла има низ главних недостатака. Постоји око 1,8 милиона именованих врста и много више без описивања.

Иако се значајан број научника свакодневно труди да реконструише односе између врста, још увек не постоји комплетно стабло.

Хомологни ликови

Када биолози желе да опишу сличности двеју структура или процеса, они то могу учинити у смислу заједничког претка (хомологије), аналогија (функција) или хомоплазије (морфолошка сличност).

За реконструкцију филогеније користе се искључиво хомологни знакови. Хомологија је кључни појам у еволуцији и рекреацији односа међу врстама, јер само она адекватно одражава заједничко порекло организама.

Претпоставимо да желимо закључити филогенију трију група: птица, слепих мишева и људи. Да бисмо постигли свој циљ, одлучили смо да искористимо горње удове као карактеристику која нам помаже да разазнамо образац односа.

Будући да птице и шишмиши имају модификовану структуру за лет, могли бисмо погрешно закључити да су слепи мишеви и птице међусобно више повезани него шишмиши. Зашто смо дошли до погрешног закључка? Зато што смо користили аналогни и нехомологни карактер.

Да бих пронашао правилан однос, морам да потражим хомологни лик, као што су присуство косе, млечних жлезда и три мале кости у средњем уху - само да напоменем неколико. Међутим, хомологије није лако дијагностицирати.

Врсте стабала

Нису сва стабла иста, постоје различити графички прикази и свако од њих успева да уклопи неке осебујне карактеристике еволуције групе.

Најосновнија стабла су кладограми. Ови графикони приказују односе у смислу заједничког претка (према најновијим заједничким прецима).

Стабла адитива садрже додатне информације и приказана су у дужини грана.

Бројеви повезани са сваком граном одговарају неком атрибуту у низу - као што је количина еволуционе промене коју су организми претрпели. Поред „адитивних стабала“, позната су и као метричка стабла или филограми.

Ултраметрична стабла, која се називају и дендограми, посебан су случај стабала са адитивима, где су врхови дрвета подједнако удаљени од корена до стабла.

Ове последње две варијанте имају све податке које можемо наћи у кладограму и додатне информације. Стога, они нису искључиви, ако не и комплементарни.

Политомиас

Много пута чворови на дрвећу нису потпуно разрешени. Визуелно се каже да постоји политомија, када више од три гране настају из нове (постоји један предак за више од два непосредна потомка). Када дрво нема полутом, каже се да је у потпуности разрешено.

Постоје две врсте полутома. Прво су "тврде" политемије. Ово су својствене истраживачкој групи и указују на то да су се потомци еволуирали у исто време. Алтернативно, "меке" политемије указују на нерешене односе проузроковане подацима као таквим.

Еволуциона класификација

Монофлетне лозе

Еволуцијски биолози желе да пронађу класификацију која би се уклапала у разгранати образац филогенетске историје група. У овом процесу је развијен низ појмова који се широко користе у еволуцијској биологији: монофилни, парафилни и полифилетски.

Монофлетни таксон или лоза је она која обухваћа врсту претка, која је заступљена у чвору, и све његове потомке, али не и друге врсте. Ово групирање се назива клада.

Монофилетне лозе су дефинисане на сваком нивоу таксономске хијерархије. На пример, породица Фелидае, род који садржи мачке (укључујући домаће мачке), сматра се монофилетним.

Слично томе, Анималиа је такође монофилетни таксон. Као што видимо, породица Фелидае налази се у Анималији, тако да се монофилетне групе могу угнеждити.

Парафилитске и полифилитске лозе

Међутим, немају сви биолози кладистичко класификацијско мишљење. У случајевима када подаци нису потпуни или су једноставно ради лакшег именовања, именоване су одређене својте које обухватају врсте различитих врста или виших својти које не деле новију уобичајену предаку.

На овај начин је таксон полифилетски, дефинисан је као група која укључује организме из различитих слојева, а они не деле заједничког претка. На пример, ако желимо да одредимо групу хомеотерми, то би обухватало птице и сисаре.

Супротно томе, парафилетна група не садржи све потомке најновијег заједничког претка. Другим речима, то искључује неке чланове групе. Најкоришћенији пример су гмизавци, ова група не садржи све потомке најновијег уобичајеног претка: птице.

Апликације

Осим што доприносе тешком задатку расветљавања стабла живота, филогеније имају и прилично значајне примене.

На пољу медицине, филогеније се користе за праћење порекла и преноса заразних болести, попут АИДС-а, денге и грипа.

Такође се користе у области конзерваторске биологије. Познавање филогеније угрожене врсте од суштинског је значаја за праћење образаца крижања и нивоа хибридизације и крижања између јединки.

Референце

1. Баум, ДА, Смитх, СД и Донован, СС (2005). Изазов размишљања о дрвећу. Наука, 310 (5750), 979-980.
2. Цуртис, Х., Барнес, НС (1994). Позив на биологију. Мацмиллан.
3. Халл, БК (ур.). (2012). Хомологија: хијерархијска основа компаративне биологије. Академска штампа.
4. Хицкман, ЦП, Робертс, ЛС, Ларсон, А., Обер, ВЦ, & Гаррисон, Ц. (2001). Интегрисани принципи зоологије. МцГрав - Хилл.
5. Хинцхлифф, ЦЕ, Смитх, СА, Аллман, ЈФ, Бурлеигх, ЈГ, Цхаудхари, Р., Цогхилл, ЛМ, Црандалл, КА, Денг, Ј., Древ, БТ, Газис, Р., Гуде, К., Хиббетт, ДС, Катз, ЛА, Лаугхингхоусе, ХД, МцТависх, ЕЈ, Мидфорд, ПЕ, Овен, ЦЛ, Рее, РХ, Реес, ЈА, Солтис, ДЕ, Виллиамс, Т., … Цранстон, КА (2015). Синтеза филогеније и таксономије у свеобухватно стабло живота. Зборник радова Националне академије наука Сједињених Америчких Држава, 112 (41), 12764-9.
6. Кардонг, КВ (2006). Вертебратес: упоредна анатомија, функција, еволуција. МцГрав-Хилл.
7. Паге, РД, Холмес, ЕЦ (2009). Молекуларна еволуција: филогенетски приступ. Јохн Вилеи & Сонс.