ФИЛОГЕНЕТСКО ДРВО: ВРСТЕ И ЊИХОВЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Филогенетски дрво је графички математички представљање историје и предак-потомак односа група, популација, врста, или било који други таксономска категорију. Теоретски, сва филогенетска стабла могу се груписати у дрво живота, што представља универзално стабло.

Ови графички прикази извршили су револуцију у проучавању еволуционе биологије, јер омогућавају успостављање и дефинисање врста, тестирање различитих еволуцијских хипотеза (попут ендосимбиотске теорије), процењивање порекла болести (као што је ХИВ), итд.

Извор: Јохн Гоулд (14. септембар 1804. - 3. фебруар 1888.)

Дрвеће се може реконструисати користећи морфолошке или молекуларне ликове, или обоје. На исти начин постоје различите методе за њихово прављење, а најчешће је то кладистичка методологија. Овим се жели идентификовати дељени изведени ликови, познати као синапоморфија.

карактеристике

Један од принципа који је развио Цхарлес Дарвин је заједничко порекло свих живих организама - то јест, сви делимо удаљеног претка.

У књизи "Поријекло врста" Дарвин подиже метафору "дрвета живота". У ствари, користи хипотетичко графичко стабло да развије своју идеју (знатижељно је да је то једина илустрација порекла).

Репрезентација ове метафоре је оно што знамо као филогенетска стабла која нам омогућавају да графички прикажемо историју и односе одређене групе организама.

Анатомија филогенетског стабла

Код филогенетских стабала можемо разликовати следеће делове - настављајући ботаничку аналогију:

Гране: линије стабла називају се „гране“, а оне представљају временску популацију у току времена. Зависно од врсте стабла (види доле), дужина грана може или не мора имати значење.

На врховима грана налазимо организме које желимо да проценимо. То могу бити ентитети који су тренутно живи или изумрла бића. Врста би били листови нашег дрвета.

Корен: корен је најстарија грана дрвета. Неки га имају и називају се укоријењена стабла, док други не.

Чворови: Тачке грана грана у две или више линија називамо чворови. Тачка представља најновијег уобичајеног претка група потомака (имајте на уму да су ови преци хипотетички).

Постојање чвора подразумева догађај спецификације - стварање нових врста. Након тога, свака врста следи свој еволутивни ток.

Додатна терминологија

Поред ова три основна концепта, постоје и други потребни термини када је у питању филогенетско дрвеће:

Политомија: када филогенетско дрво има више од две гране у чвору, каже се да постоји политемија. У тим случајевима филогенетско дрво није потпуно разрешено, јер односи између укључених организама нису јасни. То се често дешава због недостатка података, а може се поправити тек када истраживач скупи више.

Спољна група: у филогенетским питањима уобичајено је чути концепт спољне групе - која се такође назива и групна група. Ова група је изабрана да би могла да корење стабло. Треба га изабрати као таксон који је претходно одступио од истраживачке групе. На пример, ако проучавам иглокожице, можете да надмудрите морске шприцеве.

Врсте

Постоје три основне врсте дрвећа: кладограми, адитивна стабла и ултраметрична стабла.

Цладограми су најједноставнија стабла и показују однос организама у погледу заједничког поријекла. Подаци о овој врсти стабла налазе се у обрасцима гранања, јер величина грана нема никакво додатно значење.

Друга врста стабла је адитив, који се такође назива метричким стаблима или филограмима. Дужина грана је повезана са количином еволуционих промена.

Најзад, имамо ултраметрична стабла или дендограме, где су сви врхови стабала на истој удаљености (што није случај у филограму, где се врх може чинити нижим или вишим од партнера). Дужина гране повезана је са еволутивним временом.

Избор дрвета је у директној вези са еволутивним питањем на које желимо да одговоримо. На пример, ако се бавимо само односима међу појединцима, за проучавање ће бити довољан кладограм.

Најчешће грешке приликом читања филогенетских стабала

Иако су филогенетска стабла често коришћена као графикони у еволуцијској биологији (и општој биологији), многи студенти и професионалци погрешно тумаче поруку да су ови наизглед једноставни графикони намењени да доставе читаоцу.

Нема пртљажника

Прва грешка је читање истих, претпостављајући да еволуција подразумева напредак. Ако исправно разумемо еволуцијски процес, нема разлога да мислимо да су врсте предака с леве стране, а напредније врсте са десне стране.

Иако је ботаничка аналогија дрвету врло корисна, долази тачка у којој више није тако тачна. Постоји кључна структура стабла која није на дрвету: дебло. У филогенетским стаблима не налазимо ниједну главну грану.

Наиме, неки људи би човека могли сматрати крајњим "циљем" еволуције, и стога врста Хомо сапиенс увек треба бити лоцирана као коначна целина.

Међутим, ово гледиште није у складу са еволуцијским принципима. Ако разумемо да су филогенетска стабла покретни елементи, Хомо можемо поставити у било који терминални положај дрвета, јер ова карактеристика није битна у репрезентацији.

Чворови се могу ротирати

Животна карактеристика коју морамо схватити о филогенетским стаблима је то што представљају нестатичке графиконе.

У њима се све ове гране могу ротирати - на исти начин као што може и мобилна мрежа. Не мислимо да можемо да померамо гране по вољи, јер би неки покрети укључивали промену обрасца или топологије дрвета. Оно што можемо окретати су чворови.

Да бисмо тумачили поруку стабла, не морамо се фокусирати на врхове грана, морамо се фокусирати на тачке грана, које су најважнији аспект графикона.

Поред тога, морамо имати на уму да постоји неколико начина цртања дрвета. Много пута зависи од стила књиге или часописа и промене у облику и положају огранака не утичу на информације које нам желе пренети.

Не можемо закључити постојање постојећих предачких или "старих" врста

Када ћемо се односити на тренутне врсте, на њих не треба примењивати конотације предака. На пример, када размишљамо о односима чимпанза и човека, можемо погрешно схватити да су шимпанзе порекло нашем роду.

Међутим, заједнички предак чимпанза и људи није био ни једно ни друго. Мислити да је чимпанза поријеклом било би претпоставити да је њезина еволуција престала након што су се обје линије раздвојиле.

Слиједећи исту логику ових идеја, филогенетско дрво нам не каже постоје ли и младе врсте. Како се алелне фреквенције стално мењају и појављују се нови карактери који се временом мењају, тешко је одредити старост врсте и, сигурно, дрво не даје такве податке.

"Промена фреквенција алела током времена" је начин на који популацијска генетика дефинише еволуцију.

Они су непроменљиви

Када погледамо филогенетско дрво морамо схватити да је овај граф једноставно хипотеза произведена из конкретних доказа. Може бити да ако дрвету додамо још знакова, то ће изменити његову топологију.

Кључна је експертиза научника у одабиру најбољих ликова за расветљавање односа дотичних организама. Поред тога, постоје врло моћни статистички алати који истраживачима омогућавају да процене дрвеће и да одаберу најверљивије.

Примери

Три домена живота: Арцхаеа, Бакцтериа и Еукариа

Године 1977, истраживач Царл Воесе предложио је групирање живих организама у три домена: Арцхаеа, Бактер анд Еукариа. Овај нови систем класификације (раније су постојале само две категорије, Еукариота и Прокариота) заснован је на молекуларном маркеру рибосомалне РНК.

Бактерије и еукариоти су широко познати организми. Архее често погрешно користе бактерије. Међутим, оне се дубоко разликују у структури њихових ћелијских компоненти.

Стога, иако су микроскопски организми попут бактерија, припадници Арцхаеа домена су ближе еукариотама - јер имају ближи заједнички предак.

Извор: Приредила Мариана Геламби.

Филогенија примата

У еволуцијској биологији једна од најконтроверзнијих тема је еволуција човјека. За противнике ове теорије еволуција која полази од мајмунског претка који је створио модерног човека није логична.

Кључни концепт је разумевање да нисмо еволуирали од тренутних мајмуна, већ смо с њима делили заједничког претка. У дрвету мајмуна и људи истиче се да оно што знамо као "мајмун" није валидна монофилетна група, јер искључује људе.

Извор: Приредила Мариана Геламби.

Филогенија цетартиодактила (Цетартиодацтила)

Еволуцијски гледано, китови су представљали групу краљежњака чији односи са остатком њихових сисара нису били баш јасни. Морфолошки, китови, делфини и други чланови имају малу сличност с другим сисарима.

Тренутно, захваљујући проучавању различитих морфолошких и молекуларних ликова, могуће је закључити да сестринску групу великих китова формирају артиодактили - копитари са уједначеним копитима.

Извор: Приредила Мариана Геламби.

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. Кардонг, КВ (2006). Вертебратес: упоредна анатомија, функција, еволуција. МцГрав-Хилл.
6. Климан, РМ (2016). Енцицлопедиа оф Еволутионари Биологи. Академска штампа.
7. Лосос, ЈБ (2013). Принцетон водич за еволуцију. Принцетон Университи Пресс.
8. Паге, РД, Холмес, ЕЦ (2009). Молекуларна еволуција: филогенетски приступ. Јохн Вилеи & Сонс.
9. Рице, СА (2009). Енциклопедија еволуције. Инфобасе Публисхинг
10. Старр, Ц., Еверс, Ц. и Старр, Л. (2010). Биологија: концепти и примене без физиологије. Ценгаге Леарнинг.