Typy a vlastnosti fylogenetických stromov, príklady

A fylogenetický strom Je to matematická grafická reprezentácia vzťahov histórie a predkov - potomkovia skupín, populácií, druhov alebo akejkoľvek inej taxonomickej kategórie. Teoreticky môžu byť všetky fylogenetické stromy zoskupené do stromu života, čím tvoria univerzálny strom.

Tieto grafické reprezentácie revolúciou v štúdii evolučnej biológie, pretože umožňujú zriadenie a definovanie druhu, testujú rôzne evolučné hypotézy (ako je endosimbotická teória), čo vyhodnocuje pôvod chorôb (napríklad HIV) atď.

Zdroj: John Gould (14.September.1804 - 3.Február.1881) [verejná doména]

Stromy môžu byť prestavané pomocou morfologických alebo molekulárnych znakov alebo oboch. Rovnakým spôsobom existujú rôzne metódy na ich vybudovanie, najbežnejšou je kladistická metodika. Toto sa snaží identifikovať zdieľané odvodené znaky, známe ako synapomorfia.

[TOC]

Charakteristika

Jeden zo zásad vyvinutých Charlesom Darwinom predstavuje spoločný pôvod všetkých živých organizmov - to znamená, že všetci zdieľame vzdialeného predka.

V „Pôvod druhu“ Darwin zvyšuje metaforu „Strom života“. V skutočnosti použite hypotetický grafický strom na rozvoj svojho nápadu (napodiv je to jediný ilustrácia Pôvod).

Zastúpenie tejto metafory je to, čo vieme ako fylogenetické stromy, ktoré nám umožňujú graficky prejavovať históriu a vzťahy niektorých konkrétnych skupín organizmov.

Anatómia fylogenetického stromu

V fylogenetických stromoch môžeme rozlíšiť nasledujúce časti - pokračovať v botanickej analógii:

Pobočky: Stromové línie sa nazývajú „vetvy“ a tieto predstavujú populácie štúdie v čase. V závislosti od typu stromu (pozri neskôr), dĺžka vetvy môže alebo nemusí mať význam.

Na špičke vetiev nájdeme organizmy, ktoré chceme vyhodnotiť. Môžu to byť entity, ktoré sú v súčasnosti nažive alebo zaniknuté bytosti. Druh by boli listy nášho stromu.

Koreň: Koreň je najdôležitejšou vetvou stromu. Niektorí to majú a nazývajú sa zakorenené stromy, zatiaľ čo iné ich nemajú.

Uzly: Body vetiev vetiev v dvoch alebo viacerých líniách sa nazývajú uzly. Tento bod predstavuje najnovší spoločný predok potomkových skupín (všimnite si, že títo predkovia sú hypotetickí).

Existencia uzla znamená udalosť špekulácie - vytvorenie nových druhov. Potom každý druh sleduje jeho evolučný kurz.

Ďalšia terminológia

Okrem týchto troch základných pojmov existujú aj ďalšie potrebné pojmy týkajúce sa fylogenetických stromov:

Politika: Keď v fylogenetickom strome predstavuje viac ako dve vetvy v uzle, hovorí sa, že existuje politický. V týchto prípadoch nie je fylogenetický strom úplne vyriešený, pretože vzťahy medzi zúčastnenými organizmami nie sú jasné. Zvyčajne sa to stáva kvôli nedostatku údajov a dá sa vyriešiť iba vtedy, keď sa výskumný pracovník hromadí viac.

Môže vám slúžiť: Tetrosas: Charakteristiky, erythrosa, syntéza, deriváty

Externá skupina: V fylogenetických témach je bežné počúvať koncept externej skupiny - tiež nazývané Skupina. Táto skupina je vybraná tak, aby bola schopná zakoreniť strom. Musí sa zvoliť ako taxón, ktorý predtým odlišoval študijnú skupinu. Napríklad, ak študujem echinodermos, môžete použiť Skupina do Ascidias.

Chlapci

Existujú tri základné typy stromov: kladogramy, aditívne stromy a ultra -založené stromy.

Clayogramy sú najjednoduchšie stromy a vykazujú vzťah organizmov z hľadiska spoločného pôvodu. Informácie o tomto type stromu spočívajú v vetvovacích vzoroch, pretože veľkosť vetiev nemá žiadny ďalší význam.

Druhým typom stromu je prísada, tiež nazývaná metrické stromy alebo philogramy. Dĺžka vetiev súvisí s množstvom evolučnej zmeny.

Nakoniec máme ultrametrické stromy alebo dendogramy, kde sú všetky špičky stromov v rovnakej vzdialenosti (čo sa nestane na filograme, kde sa môže špička objaviť nižšie alebo vyššia ako váš partner). Dĺžka vetvy súvisí s evolučným časom.

Výber stromu priamo súvisí s evolučnou otázkou, na ktorú chceme odpovedať. Napríklad, ak nám záleží iba na vzťahoch medzi jednotlivcami, pre štúdiu bude stačiť kladogram.

Najčastejšie chyby pri čítaní fylogenetických stromov

Aj keď fylogenetické stromy sú zvyčajne grafiou širokého použitia v evolučnej biológii (a všeobecnej biológii), existuje veľa študentov a odborníkov, ktorí nepochopia správu, že tieto grafiky - zjavne jednoduché - majú v úmysle doručiť čitateľovi.

Neexistuje žiadny kufre

Prvou chybou je ich čítať laterálne, za predpokladu, že evolúcia znamená pokrok. Ak správne rozumieme vývojovému procesu, nie je dôvod myslieť si, že vľavo sú predkovia a pravé druhy najpokročilejšie druhy.

Aj keď je botanická analógia stromov veľmi užitočná, existuje bod, v ktorom už nie je taká presná. Existuje rozhodujúca štruktúra stromu, ktorá nie je prítomná v strome: kufre. U fylogenetických stromov nenájdeme žiadnu hlavnú vetvu.

Konkrétne, niektorí ľudia by mohli považovať človeka za „konečný cieľ“ vývoja, a teda aj tento druh Homo sapiens Malo by sa vždy nachádzať ako konečná entita.

Môže vám slúžiť: faktor nekrózy nádoru (TNF): štruktúra, mechanizmus akcie, funkcia

Táto vízia však nie je zhodná s evolučnými zásadami. Ak pochopíme, že fylogenetické stromy sú mobilné prvky, môžeme umiestniť Homo V akejkoľvek terminálnej polohe stromu, pretože táto charakteristika nie je relevantná v reprezentácii.

Uzly sa môžu otáčať

Vital charakteristikou, ktorej musíme porozumieť fylogenetickým stromom, je to, že predstavujú netatickú grafiku.

V nich sa všetky tieto vetvy môžu otáčať - rovnakým spôsobom, ako to môže mobil urobiť. Nemyslíme, že vetvy sa môžu presunúť k našim domorodcom, pretože niektoré pohyby by znamenali zmenu vzoru alebo Topológia Zo stromu. To, čo môžeme otočiť, sú uzly.

Na interpretáciu posolstva stromu sa nesmieme zamerať na špičku vetiev, musíme to urobiť v pobočkách, ktoré sú najdôležitejším aspektom grafiky.

Okrem toho musíme vziať do úvahy, že existujú rôzne spôsoby, ako nakresliť strom. Mnohokrát to záleží na štýle knihy alebo časopisu a zmeny vo forme a polohe pobočiek neovplyvňujú informácie, ktoré chcú sprostredkovať.

Nemôžeme vyvodiť existenciu predkov alebo „starých“ druhov

Keď sa chystáme odvolať na druhy súčasný Nesmieme uplatňovať konotácie predkov. Napríklad, keď premýšľame o vzťahoch medzi šimpanzmi a ľuďmi, mohli by sme chybne pochopiť, že šimpanzy sú predkovia, pokiaľ ide o našu líniu.

Avšak spoločný predok šimpanzov a ľudí nebol ani jeden z nich. Myslieť si, že šimpanz je predkom.

Po rovnakej logike týchto myšlienok fylogenetický strom neuvádza, či existujú mladé druhy. Keďže alelické frekvencie sú neustále a v priebehu času sa menia nové postavy, je ťažké určiť vek druhu a určite nám strom nedáva takéto údaje.

„Zmena alelických frekvencií v priebehu času“ je spôsob, akým genetika populácií definuje evolúciu.

Sú nezmeniteľné

Pri pozorovaní fylogenetického stromu musíme pochopiť, že tento graf je jednoducho hypotéza generovaná z konkrétnych dôkazov. Ak do stromu pridáme viac znakov, upravuje jeho topológiu.

Kľúčom je odbornosť vedcov pri výbere najlepších postáv, ktoré umožňujú objasniť vzťahy príslušných organizmov. Okrem toho existujú veľmi silné štatistické nástroje, ktoré umožňujú výskumným pracovníkom vyhodnotiť stromy a zvoliť si najvhodnejšie.

Môže vám slúžiť: Prolín: Charakteristiky, štruktúra, funkcie, jedlo

Príklady

Tri domény života: Archaea, baktérie a eukarya

V roku 1977 výskumný pracovník Carl Woese navrhol zoskupenie živých organizmov v troch doménach: Archaea, baktérie a Eukarya. Tento nový klasifikačný systém (predtým existovali iba dve kategórie, Eukaryota a prokaryota) bola založená na molekulárnom markeri ribozomálneho rebra.

Baktérie a eukaryoty sú všeobecne známe organizmy. Archaas sú zvyčajne zamieňané s baktériami. Hlboko sa však líšia v štruktúre svojich buniek.

Preto, hoci sú to mikroskopické organizmy, ako sú baktérie, členovia domény Archaea viac súvisia s eukaryotesmi - pretože zdieľajú predchodcu v užšom spoločnom.

Zdroj: Pripravil Mariana Gelambi.

Filogenéza primátov

V rámci evolučnej biológie je jednou z najkontroverznejších problémov vývoj človeka. Pre oponentov tejto teórie neexistuje logika pre evolúciu založenú na predkovi Simiesco, ktorý viedol k súčasnému človeku.

Kľúčovým konceptom je pochopiť, že sa nevyvíjame zo súčasných opíc, ale že s nimi zdieľame spoločného predka. V strome opíc a ľudí zdôrazňuje, že to, čo vieme ako „opice“, nie je platnou monofilitickou skupinou, pretože vylučuje človeka.

Zdroj: Pripravil Mariana Gelambi.

Fylogenéza cetartiodactilos (Cetartiodactyla)

Evolučne povedané, veľryby predstavovali skupinu stavovcov, ktorých vzťahy so zvyškom ich spoločníkov cicavcov neboli príliš jasné. Morfologicky majú veľryby, delfíny a ďalší členovia málo podobností so zvyškom cicavcov.

V súčasnosti vďaka štúdiu rôznych morfologických a molekulárnych charakterov.

Zdroj: Pripravil Mariana Gelambi.

Odkazy

1. Baum, D. Do., Smith, s. D., & Donovan, s. Siež. (2005). Výzva na myslenie stromov. Veda, 310(5750), 979-980.
2. Curtis, h., & Barnes, n. Siež. (1994). Pozvanie na biológiu. Macmillan.
3. Hall, b. Klimatizovať. (Ed.). (2012). Homológia: Hierarchický základ porovnávacej biológie. Akademická tlač.
4. Hickman, C. P., Roberts, L. Siež., Larson, a., Ober, w. C., & Garrison, C. (2001). Integrované priroty zoológie. McGraw-Hill.
5. Kardong, K. Vložka. (2006). Stavovce: porovnávacia anatómia, funkcia, vývoj. McGraw-Hill.
6. Kliman, R. M. (2016). Encyklopédia evolučnej biológie. Akademická tlač.
7. Losos, J. B. (2013). Princeton Sprievodca evolúciou. Princeton University Press.
8. Page, r. D., & Holmes a. C. (2009). Molekulárny vývoj: fylogenetický prístup. John Wiley & Sons.
9. Ryža, s. Do. (2009). Encyklopédia evolúcie. Publikovanie.
10. Starr, c., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biológia: Koncepty a aplikácie bez fyziológie. Učenie sa.