Tafsiran Phylogeny, jenis pokok, aplikasi



Satu phylogeny, dalam biologi evolusi, ia adalah perwakilan sejarah evolusi kumpulan organisma atau spesies, menekankan garis keturunan dan hubungan persaudaraan antara kumpulan.

Pada masa ini, ahli biologi telah menggunakan data daripada morfologi dan anatomi perbandingan, dan dari urutan gen untuk membina semula ribuan dan ribuan pokok.

Pokok-pokok ini bertujuan untuk menggambarkan sejarah evolusi spesies haiwan, tumbuhan, mikroba dan makhluk-makhluk organik yang lain yang mendiami bumi.

Analogi dengan pokok kehidupan, tarikh dari zaman Charles Darwin. Naturalist British brilian ini mencerminkan karya "Asal-usul Spesies"Satu gambar: sebuah" pokok "yang mewakili cawangan keturunan, bermula dari nenek moyang yang sama.

Indeks

  • 1 Apa itu phylogeny?
  • 2 Apakah pokok filogenetik??
  • 3 Bagaimana pokok filogenetik ditafsirkan?
  • 4 Bagaimana falsafah dibina semula?
    • 4.1 Watak-watak homolog
  • 5 jenis pokok
  • 6 Politik
  • Klasifikasi evolusi
    • 7.1 Keturunan monofilik
    • 7.2 Keturunan paraphyletic dan polyphyletic
  • 8 Aplikasi
  • 9 Rujukan

Apa itu phylogeny?

Mengikut sains biologi, salah satu peristiwa paling menakjubkan yang berlaku ialah evolusi. Mengikut perubahan bentuk organik dengan peredaran masa, boleh diwakili dalam pokok phylogenetic. Oleh itu, phylogeny menyatakan sejarah keturunan dan bagaimana mereka telah berubah dari masa ke masa.

Salah satu implikasi langsung graf ini adalah keturunan yang sama. Maksudnya, semua organisma yang kita lihat hari ini muncul sebagai keturunan dengan pengubahsuaian bentuk masa lalu. Ide ini telah menjadi salah satu yang paling penting dalam sejarah sains.

Semua bentuk kehidupan yang kita dapat menghargai hari ini - dari bakteria mikroskopik, ke tumbuhan dan vertebrata yang lebih besar - disambungkan dan hubungan ini diwakili dalam pokok kehidupan yang luas dan rumit.

Di dalam analogi pokok itu, spesies yang hari ini hidup akan mewakili daun dan seluruh cawangan akan menjadi sejarah evolusi mereka.

Apa itu pokok filogenetik?

Pokok filogenetik adalah gambaran grafik sejarah evolusi kumpulan organisma. Corak hubungan bersejarah ini adalah filogeni yang diteliti oleh para penyelidik.

Pokok terdiri daripada nod yang menyambungkan ke "cabang". Nod terminal setiap cawangan adalah taksiran terminal dan mewakili urutan atau organisma yang mana data diketahui - ini boleh menjadi spesies yang hidup atau pupus.

Nod dalaman mewakili nenek moyang hipotetik, sedangkan nenek moyang yang ditemui di akar pokok mewakili nenek moyang semua urutan yang diwakili dalam graf.

Bagaimana pokok filogenetik ditafsirkan?

Terdapat banyak cara untuk mewakili pokok filogenetik. Oleh itu, adalah penting untuk mengenal pasti sama ada perbezaan ini diperhatikan di antara dua pokok adalah disebabkan oleh topologi berbeza - iaitu perbezaan sebenar bersamaan dengan dua ejaan - atau hanya perbezaan yang berkaitan dengan gaya perwakilan.

Sebagai contoh, perintah di mana label muncul di bahagian atas boleh berubah, tanpa mengubah makna perwakilan grafik, biasanya nama spesies, genus, keluarga, antara kategori lain.

Ini berlaku kerana pokok menyerupai telefon bimbit, di mana cawangan boleh berputar tanpa mengubah hubungan spesies yang diwakili.

Dalam pengertian ini, tidak kira berapa kali pesanan diubahsuai atau objek yang "digantung" diputar, kerana ia tidak mengubah cara mereka disambungkan - dan itu adalah perkara yang penting.

Bagaimana phylogenies dibina semula?

Phylogenies adalah hipotesis yang dirumuskan berdasarkan bukti tidak langsung. Mencairkan filogeni menyerupai kerja penyiasat dalam menyelesaikan jenayah dengan mengikuti jejak kejadian jenayah.

Para ahli biologi kerap menganggap falsafah mereka menggunakan ilmu dari beberapa cabang, seperti paleontologi, anatomi perbandingan, embriologi komparatif dan biologi molekul.

Rekod fosil, walaupun tidak lengkap, memberikan maklumat yang sangat berharga mengenai masa-masa penyimpangan kumpulan spesies.

Dengan peredaran masa, biologi molekul telah melampaui semua bidang yang disebutkan, dan kebanyakan filogenan disimpulkan dari data molekul..

Matlamat untuk merekonstruksi pokok filogenetik melibatkan beberapa kekurangan utama. Terdapat kira-kira 1.8 juta spesis bernama dan banyak lagi tanpa diterangkan.

Dan, walaupun sejumlah besar ahli sains berusaha setiap hari untuk membina semula hubungan antara spesies, kita masih tidak mempunyai pokok lengkap.

Watak homolog

Apabila ahli biologi mahu untuk menggambarkan persamaan antara dua struktur atau proses, mereka boleh lakukan dari segi keturunan yang sama (homology), analogi (fungsi) atau homoplasy (persamaan dgn ilmu).

Untuk membina semula filogeni, hanya watak-watak homolog digunakan. Homologi adalah konsep utama dalam evolusi dan rekreasi hubungan antara spesies, kerana hanya ia mencerminkan nadi yang sama dengan organisma.

Katakan kita mahu menyebarkan filogeni tiga kumpulan: burung, kelawar, dan manusia. Untuk memenuhi matlamat kami, kami memutuskan untuk menggunakan bahagian kaki atas sebagai ciri yang membantu kami membezakan corak hubungan.

Oleh kerana burung dan kelawar mempunyai struktur yang diubahsuai untuk penerbangan, kita dapat menyimpulkan, secara keliru, bahawa kelawar dan burung lebih berkaitan daripada kelawar kepada manusia. Mengapa kita membuat kesimpulan yang salah? Kerana kita telah menggunakan watak analog dan bukan homolog.

Untuk mencari hubungan yang betul, saya perlu mencari watak homolog, seperti kehadiran rambut, kelenjar susu dan tiga tulang kecil di telinga tengah - hanya sebilangan kecil. Walau bagaimanapun, homologi tidak mudah didiagnosis.

Jenis pokok

Tidak semua pokok adalah sama, terdapat perwakilan grafik yang berlainan dan masing-masing berjaya menggabungkan beberapa ciri khas evolusi kumpulan.

Pokok yang paling asas ialah cladogram. Grafik-graf ini menunjukkan hubungan dari segi keturunan yang sama (mengikut nenek moyang biasa yang paling baru).

Pokok aditif mengandungi maklumat tambahan dan diwakili dalam panjang cawangan.

Nombor yang dikaitkan dengan setiap cawangan sesuai dengan beberapa atribut dalam urutan - seperti jumlah perubahan evolusi yang dialami oleh organisma. Sebagai tambahan kepada "pohon tambahan", mereka juga dikenali sebagai pokok metrik atau phylogram.

Pokok Ultrametrik, juga dipanggil dendograms, adalah kes pokok pokok aditif, di mana hujung pokok adalah sama dari akar ke pokok.

Kedua-dua varian terakhir ini mempunyai semua data yang boleh kita dapati dalam cladogram, dan maklumat tambahan. Oleh itu, mereka tidak saling eksklusif, jika tidak saling melengkapi.

Politik

Banyak kali, nod pokok tidak dapat diselesaikan sepenuhnya. Secara visual, dikatakan bahawa ada politik, ketika yang baru meninggalkan lebih dari tiga cabang (hanya ada satu nenek moyang untuk lebih dari dua keturunan langsung). Apabila pokok tidak mempunyai polytomies, ia dikatakan sepenuhnya diselesaikan.

Terdapat dua jenis polytomies. Yang pertama ialah politik "keras". Ini adalah intrinsik kepada kumpulan kajian, dan menunjukkan bahawa keturunan berkembang pada masa yang sama. Sebagai alternatif, "lembut" polytomies menunjukkan hubungan yang tidak dapat diselesaikan yang disebabkan oleh data per se.

Klasifikasi evolusi

Keturunan Monophyletic

Ahli biologi evolusi berusaha untuk mencari klasifikasi yang sesuai dengan corak cawangan sejarah phylogenetic kumpulan. Dalam proses ini satu siri istilah yang digunakan secara meluas dalam biologi evolusi telah dibangunkan: monophyletic, paraphyletic and polyphyletic.

Suatu takson atau keturunan monophyletik adalah salah satu yang merangkumi spesies ancentral, yang diwakili dalam nod, dan semua keturunannya, tetapi bukan spesies lain. Kumpulan ini dipanggil klade.

Keturunan monophyletik ditakrifkan di setiap peringkat hierarki taksonomi. Sebagai contoh, Keluarga Felidae, garis keturunan yang mengandungi kucing (termasuk kucing domestik), dianggap monophyletik..

Begitu juga, Animalia juga merupakan taksonomi monophyletic. Seperti yang kita lihat keluarga Felidae berada dalam Animalia, maka kumpulan monophyletik dapat bersarang.

Keturunan paraphyletic dan polyphyletic

Walau bagaimanapun, tidak semua ahli biologi berkongsi pemikiran pengelasan cladistik. Dalam kes-kes di mana data tidak lengkap atau semata-mata untuk kemudahan, takrif tertentu dinamakan yang merangkumi spesies klad yang berbeza atau taksiran yang lebih tinggi yang tidak berkongsi nenek moyang bersama yang lebih baru-baru ini.

Oleh itu, taksonomi polyphyletic ditakrifkan sebagai satu kumpulan yang merangkumi organisma klad yang berlainan, dan ini tidak berkongsi nenek moyang yang sama. Contohnya, jika kita ingin menunjuk sekumpulan homeotherms, ia termasuk burung dan mamalia.

Sebaliknya, kumpulan paraphyletic tidak mengandungi semua keturunan nenek moyang yang paling terkini. Dalam erti kata lain, tidak termasuk mana-mana ahli kumpulan. Contoh yang paling banyak digunakan adalah reptilia, kumpulan ini tidak mengandungi semua keturunan nenek moyang yang paling baru-baru ini: burung.

Permohonan

Sebagai tambahan untuk menyumbang kepada tugas yang sukar untuk menjelaskan pokok kehidupan, filogeni juga mempunyai beberapa aplikasi yang agak ketara.

Dalam bidang perubatan, filogeni digunakan untuk mengesan kadar asal dan transmisi penyakit berjangkit, seperti AIDS, denggi dan influenza.

Mereka juga digunakan dalam cawangan biologi pemuliharaan. Pengetahuan tentang phylogeny spesies terancam adalah penting untuk mengesan corak persilangan dan tahap hibridisasi dan inbreeding antara individu.

Rujukan

  1. Baum, D.A., Smith, S.D., & Donovan, S. S. (2005). Cabaran pemikiran pokok. Sains, 310(5750), 979-980.
  2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Jemputan kepada biologi. Macmillan.
  3. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homology: Asas hierarki biologi perbandingan. Akademik Akhbar.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Prinsip zoologi bersepadu. 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). Sintesis phylogeny dan taksonomi menjadi pokok kehidupan yang komprehensif. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan Amerika Syarikat, 112(41), 12764-9.
  6. Kardong, K. V. (2006). Vertebrat: anatomi komparatif, fungsi, evolusi. McGraw-Hill.
  7. Halaman, R. D., & Holmes, E. C. (2009). Evolusi molekul: pendekatan phylogenetic. John Wiley & Sons.