Co to jest filogeneza? Definicja i przykłady

Filogeneza to badanie związków między różnymi grupami organizmów i ich rozwój ewolucyjny. Filogeneza próbuje prześledzić historię ewolucji całego życia na planecie. Opiera się na hipotezie filogenetycznej, że wszystkie żywe organizmy mają wspólny rodowód. Relacje między organizmami są przedstawione w tak zwanym drzewie filogenetycznym. Relacje są określane na podstawie wspólnych cech, na co wskazuje porównanie podobieństw genetycznych i anatomicznych.

W filogeneza molekularna, Analiza DNA a struktura białek służy do określania zależności genetycznych między różnymi organizmami. Na przykład analiza cytochromu C, białka w komórce mitochondria który działa w system transportu elektronów a produkcja energii służy do określania stopnia zależności między organizmami na podstawie podobieństw aminokwas sekwencje w cytochromie C. Podobieństwa w charakterystyce struktur biochemicznych, takich jak DNA i białka, są następnie wykorzystywane do opracowania drzewa filogenetycznego na podstawie odziedziczonych wspólnych cech.

Kluczowe rzeczy na wynos: co to jest filogeneza?

ZA drzewo filogenetycznelub kladogram to schemat używany jako wizualna ilustracja proponowanych ewolucyjnych związków między taksonami. Drzewa filogenetyczne są diagramowane na podstawie założeń kladystycznych lub systematyki filogenetycznej. Kladystyka to system klasyfikacji, który dzieli organizmy na podstawie wspólnych cechylub synapomorphies, jak określono na podstawie analizy genetycznej, anatomicznej i molekularnej. Główne założenia kladystyki to:

1. Wszystkie organizmy pochodzą od wspólnego przodka.
2. Nowe organizmy rozwijają się, gdy istniejące populacje dzielą się na dwie grupy.
3. Z biegiem czasu linie doświadczają zmian w charakterystyce.

Filogenetyczna struktura drzewa zależy od wspólnych cech różnych organizmów. Jego drzewiaste rozgałęzienie reprezentuje rozbieżne taksony od wspólnego przodka. Terminy, które należy zrozumieć przy interpretacji diagramu drzewa filogenetycznego, obejmują:

• Węzły: Są to punkty na drzewie filogenetycznym, w których występuje rozgałęzienie. Węzeł reprezentuje koniec przodka taksonu i punkt, w którym nowy gatunek oddziela się od swojego poprzednika.
• Gałęzie: Są to linie na drzewie filogenetycznym, które reprezentują linie rodowe i / lub potomne. Gałęzie powstałe z węzłów reprezentują gatunki potomne, które oddzielają się od wspólnego przodka.
• Grupa monofilowa (Clade): Ta grupa to pojedyncza gałąź na drzewie filogenetycznym, która reprezentuje grupę organizmów pochodzących od ostatniego wspólnego przodka.
• Takson (pl. Taksony): Taksony to określone grupy lub kategorie żywych organizmów. Czubki gałęzi drzewa filogenetycznego kończą się taksonem.

Taksony, które mają wspólnego niedawnego wspólnego przodka, są bliżej spokrewnione niż taksony z mniejszym wspólnym przodkiem. Na przykład na powyższym obrazku konie są ściślej powiązane z osły niż świniom. Jest tak, ponieważ konie i osły mają wspólnego wspólnego przodka. Ponadto można ustalić, że konie i osły są bliżej spokrewnione, ponieważ należą do grupy monofilowej, która nie obejmuje świń.

Powiązanie w drzewie filogenetycznym jest określane przez pochodzenie od niedawnego wspólnego przodka. Podczas interpretacji drzewa filogenetycznego istnieje tendencja do zakładania, że ​​odległość między taksonami można wykorzystać do ustalenia pokrewieństwa. Jednak bliskość wierzchołka gałęzi jest ustalana arbitralnie i nie można jej użyć do ustalenia powiązania. Na przykład na powyższym obrazku wskazówki dotyczące gałęzi, w tym pingwiny i żółwie są umieszczone blisko siebie. Może to być błędnie interpretowane jako ścisłe powiązanie między dwoma taksonami. Patrząc na najnowszych wspólnych przodków, można poprawnie ustalić, że te dwa taksony są ze sobą spokrewnione.

Innym sposobem błędnej interpretacji drzew filogenetycznych jest zliczanie liczby węzłów między taksonami w celu ustalenia pokrewieństwa. W powyższym drzewie filogenetycznym wieprzowy i króliki są oddzielone trzema węzłami, natomiast psy a króliki są oddzielone dwoma węzłami. Można błędnie zinterpretować, że psy są bliżej spokrewnione z królikami, ponieważ dwie taksony są oddzielone mniejszą liczbą węzłów. Biorąc pod uwagę ostatnie wspólne pochodzenie, można poprawnie ustalić, że psy i świnie są w równym stopniu spokrewnione z królikami.

Filogeneza i taksonomia są dwa systemy dla organizmy klasyfikujące. Reprezentują dwa główne obszary biologii systematycznej. Oba te systemy opierają się na cechach lub cechach klasyfikujących organizmy do różnych grup. W filogenetyce celem jest prześledzenie ewolucyjnej historii gatunku poprzez próbę odtworzenia filogenezy życia lub ewolucyjnego drzewa życia. Taksonomia to hierarchiczny system nazewnictwa, klasyfikowania i identyfikacji organizmów. Charakterystyki filogeniczne są wykorzystywane w celu ustalenia grup taksanomicznych. Taksonomiczna organizacja życia dzieli organizmy na trzy domeny:

• Archaea: Ta domena obejmuje organizmy prokariotyczne (te pozbawione jądra), które różnią się od bakteria w składzie błony i RNA.
• Bakteria: Ta domena obejmuje organizmy prokariotyczne dzięki unikalnym kompozycjom ścian komórkowych i rodzajom RNA.
• Eukaria: Ta domena obejmuje eukarionty lub organizmy z prawdziwym jądrem. Organizmy eukariotyczne obejmują rośliny, zwierzęta, protistyi grzyby.

Organizmy w domenie Eukarya dzieli się dalej na mniejsze grupy: królestwo, rodzaj, klasa, porządek, rodzina, rodzaj i gatunek. Grupy te są również podzielone na kategorie pośrednie, takie jak podfilia, podrzędne, nadrodziny i nadklasy.

Taksonomia jest przydatna nie tylko do klasyfikowania organizmów, ale także ustanawia szczególny system nazewnictwa organizmów. Znany jako nomenklatura dwumianowa, ten system zapewnia unikalną nazwę organizmu składającą się z nazwy rodzaju i nazwy gatunku. Ten uniwersalny system nazewnictwa jest rozpoznawany na całym świecie i pozwala uniknąć nieporozumień dotyczących nazewnictwa organizmów.

• Dees, Jonathan i in. „Interpretacje studenckie drzew filogenetycznych na wstępnym kursie z biologii” Edukacja nauk przyrodniczych CBE vol. 13,4 (2014): 666-76.
• „Podróż w systematykę filogenetyczną”. UCMP, www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html.