פרשנות פילוגנית, סוגי עצים, יישומים

אחת פילוגניה, בביולוגיה אבולוציונית, זהו ייצוג של ההיסטוריה האבולוציונית של קבוצה של אורגניזמים או של מין, המדגיש את הקו הצאצא ואת יחסי קרבה בין הקבוצות.

כיום, ביולוגים השתמשו בנתונים שמקורם בעיקר במורפולוגיה ובאנטומיה השוואתית, ומתוך רצפי גנים כדי לשחזר אלפי עצים.

עצים אלה מבקשים לתאר את ההיסטוריה האבולוציונית של המינים השונים של בעלי חיים, צמחים, חיידקים ויצורים אורגניים אחרים המאכלסים את כדור הארץ.

האנלוגיה לעץ החיים, מתוארכת מימיו של צ'ארלס דרווין. זה טבע בריטי מבריק משקף על יצירת מופת "מוצא המינים"תמונה אחת:" עץ "המייצג את הסתעפות השושלות, החל מאב קדמון משותף.

אינדקס

• 1 מהי פילוגניה?
• 2 מהו עץ פילוגנטי?
• 3 כיצד מתפרשים עצים פילוגנטיים?
• 4 כיצד משוחזרים הפילוגניות?
  • 4.1 דמויות הומולוגיות
• 5 סוגי עצים
• 6 פוליטומיות
• סיווג אבולוציוני
  • 7.1 שושלות מונופיליות
  • 7.2 שושלות פרפיליות ופוליפלטיות
• 8 יישומים
• 9 הפניות

מהי פילוגניה??

לאור המדעים הביולוגיים, אחד האירועים המדהימים ביותר שהתרחש הוא האבולוציה. אמר שינוי של צורות אורגניות עם חלוף הזמן, ניתן לייצג עץ פילוגנטי. לכן, פילוגניות מבטאת את ההיסטוריה של השושלות וכיצד הן השתנו עם הזמן.

אחת ההשלכות הישירות של גרף זה היא ממוצא משותף. כלומר, כל האורגניזמים שאנו רואים כיום צמחו כצאצאים עם שינויים בצורות העבר. רעיון זה היה אחד החשובים ביותר בהיסטוריה של המדע.

כל צורות החיים שאנו יכולים להעריך כיום - מחיידקים מיקרוסקופיים, לצמחים וחולייתנים גדולים יותר - מחוברים זה לזה ומערכת היחסים הזו מיוצגת בעץ החיים העצום והמסובך.

בתוך האנלוגיה של העץ, המינים החיים כיום ייצגו את העלים ושאר הענפים יהיו ההיסטוריה האבולוציונית שלהם.

מהו עץ פילוגנטי?

עץ פילוגנטי הוא ייצוג גרפי של ההיסטוריה האבולוציונית של קבוצה של אורגניזמים. דפוס זה של יחסים היסטוריים הוא הפילוגניה שהחוקרים מנסים להעריך.

העצים מורכבים מצמתים המתחברים ל"ענפים ". צמתים סופניים של כל ענף הם מסוף מסוף מייצגים את רצפים או אורגניזמים אשר הנתונים ידועים - אלה יכולים להיות חיים או נכחדו מינים.

הצמתים הפנימיים מייצגים אבות קדומים היפותטיים, ואילו האב הקדמון שנמצא בשורש העץ מייצג את האב הקדמון של כל הרצפים המיוצגים בגרף.

כיצד מתפרשים עצים פילוגנטיים?

ישנן דרכים רבות לייצג עץ פילוגנטי. לכן חשוב להכיר אם ההבדלים הללו נצפו בין שני עצים נובעים טופולוגיות שונות - כלומר הבדלים של ממש מתאימים לשתי צורות איות - או פשוט הבדלים הקשורים לסגנון של ייצוג.

לדוגמה, הסדר שבו התוויות מופיעות בראש יכול להשתנות, מבלי לשנות את המשמעות של ייצוג גרפי, בדרך כלל שם של המין, את הסוג, את המשפחה, בין קטגוריות אחרות.

זה קורה כי העצים דומים נייד, שבו הענפים יכולים לסובב מבלי לשנות את הקשר של המינים המיוצגים.

במובן זה, זה לא משנה כמה פעמים את הסדר הוא השתנה או אובייקטים כי הם "תלויים" הם הסתובבו, שכן זה לא משנה את הדרך בה הם מחוברים - וזה הדבר החשוב.

כיצד משוחזרים הפילוגניות?

פילוגניות הן היפותזות המתגבשות על סמך ראיות עקיפות. דילול של פילוגניה דומה לעבודתו של חוקר בפתרון פשע על ידי מעקב אחר המסלולים של זירת הפשע.

ביולוגים לעיתים קרובות מניחים את הפילוגניות שלהם באמצעות ידע מענפים שונים, כגון פליאונטולוגיה, אנטומיה השוואתית, אמבריולוגיה השוואתית וביולוגיה מולקולרית.

שיא המאובנים, אם כי לא שלם, מספק מידע בעל ערך רב על זמני ההתפלגות של קבוצות מינים.

עם חלוף הזמן, ביולוגיה מולקולרית עלתה על כל השדות שהוזכרו, ורוב פילוגניות מסיקים נתונים מולקולריים..

המטרה של שחזור עץ פילוגנטי כוללת סדרה של חסרונות עיקריים. ישנם כ -1.8 מיליון מינים בשם ועוד רבים מבלי להיות מתואר.

ולמרות שמספר גדול של מדענים שואפים מדי יום לבנות מחדש את היחסים בין המינים, עדיין אין לנו עץ שלם.

דמויות הומולוגיות

כאשר הביולוגים רוצים לתאר את קווי הדמיון בין שני מבנים או תהליכים, הם יכולים לעשות זאת במונחים של מוצא נפוץ (הומולוגיות), אנלוגיות (תפקוד) או הומופלזיה (דמיון מורפולוגי)..

כדי לשחזר פילוגניות, משתמשים רק בתווים הומולוגיים. הומולוגיה היא מושג מפתח באבולוציה ובבידור היחסים בין המינים, שכן רק היא משקפת במידה מספקת את המוצא המשותף של האורגניזמים.

נניח שאנחנו רוצים להסיק פילוגניה של שלוש קבוצות: ציפורים, עטלפים, ובני אדם. כדי להגשים את מטרתנו, החלטנו להשתמש בגפיים העליונות כאופיינית המסייעת לנו להבחין בדפוס של מערכות יחסים.

כמו ציפור ועטלפים שיניות מבנים לטיסה, נוכל להסיק, בטעות, כי עטלפים וציפור קשורים יותר זה לזה מאשר עטלפים לבני אדם. למה באנו למסקנה השגויה? מכיוון השתמשנו אופי דומה שאינו הומולוגי.

כדי למצוא את הקשר הנכון, אני צריך לחפש אופי הומולוגי, כגון נוכחות של שיער, בלוטות החלב ושלוש עצמות קטנות באוזן התיכונה - רק כדי להזכיר כמה. עם זאת, הומולוגיות לא קל לאבחן.

סוגי עצים

לא כל העצים זהים, יש ייצוגים גרפיים שונים וכל אחד מצליח לשלב כמה מאפיין מוזר של האבולוציה של הקבוצה.

העצים הבסיסיים ביותר הם קלדוגרמים. תרשימים אלה מראים את היחסים במונחים של מוצא משותף (על פי אבותיהם המשותפים האחרונים).

העצים הנוספים מכילים מידע נוסף והם מיוצגים לאורך הענפים.

המספרים המשויכים לכל ענף תואמים תכונה מסוימת ברצף - כגון כמות השינוי האבולוציוני שחוו האורגניזמים. בנוסף "עצי תוסף", הם ידועים גם עצים מטרי או פילוגראמים.

עצים Ultrametric, המכונה גם dendograms, הם מקרה מסוים של עצים כתוסף, שבו הקצות של העץ הם שווה מן השורש לעץ.

אלה שתי גרסאות אחרונות יש את כל הנתונים שאנחנו יכולים למצוא cladogram, ומידע נוסף. לכן, הם אינם בלעדיים, אם לא משלימים.

פוליטומיות

פעמים רבות, הצמתים של העצים אינם נפתרים לחלוטין. מבחינה ויזואלית, אומרים כי יש פוליטיקה, כאשר אחד חדש משאיר יותר משלושה סניפים (יש רק אב קדמון אחד עבור יותר משני צאצאים מיידיות). כאשר עץ אין polytomies, הוא אמר להיות נפתרה לחלוטין.

ישנם שני סוגים של polytomies. הראשון הוא הפוליטונים ה"קשה ". אלה הם מהותי לקבוצת המחקר, ומראים כי הצאצאים התפתחו באותו זמן. לחלופין, "polytomies" רך מצביעים על יחסים לא פתורים שנגרמים על ידי נתונים כשלעצמה.

סיווג אבולוציוני

שושלות מונופיליות

ביולוגים אבולוציוניים מבקשים למצוא סיווג התואם את דפוס הסתעפות של ההיסטוריה הפילוגנטית של הקבוצות. בתהליך זה פותחה סדרה של מונחים הנמצאים בשימוש נרחב בביולוגיה אבולוציונית: מונופילטי, פרפילטי ופוליפטי.

השושלת או השושלת החד-מונית היא אחת המרכיבה מין זני, המיוצג בצומת, וכל צאצאיו, אך לא מינים אחרים. קיבוץ זה נקרא clade.

השושלות מונופילטי מוגדרים בכל רמה של היררכיה טקסונומית. לדוגמה, משפחת פלידה, שושלת שכוללת חתולים (כולל חתולים ביתיים), נחשבת למונופילטית..

באופן דומה, Animalia הוא גם mononyletic taxon. כפי שאנו רואים את המשפחה Felidae נמצא בתוך אנימליה, כך קבוצות monophyletic יכול להיות מקונן.

השושלות הפאראפיליות והפוליפיליות

עם זאת, לא כל הביולוגים חשבו cladístico לשתף את הסיווג. במקרים בהם הנתונים אינם מלאים או פשוט מטעמי נוחות, מינים מסוימים כולל מינים מן clades שונים או מינים גבוה כי לא חולקים אב קדמון משותף ולאחרונה בשם.

לכן, מונית פוליפלטית מוגדרת כקבוצה הכוללת אורגניזמים של מצוות שונות, ואלה אינם חולקים אב קדמון משותף. לדוגמה, אם אנחנו רוצים לייעד קבוצה של homeotherms, זה יכלול ציפורים ויונקים.

לעומת זאת, קבוצה parapheletic אינו מכיל את כל צאצאיו של האב הקדמון האחרון. במילים אחרות, לא לכלול את כל חברי הקבוצה. הדוגמה הנפוצה ביותר היא זוחלים, קבוצה זו אינה מכילה את כל צאצאיו של האב הקדמון האחרון: ציפורים.

יישומים

בנוסף לתרומה למשימה הקשה של הבהרת עץ החיים, לפילוגניות יש גם יישומים משמעותיים למדי.

בתחום הרפואה, פילוגניות משמשות כדי לעקוב אחר שיעורי המוצא והשידור של מחלות זיהומיות, כגון איידס, דנגי ושפעת.

הם משמשים גם בענף של ביולוגיה שימור. ידיעת תולדות הגזע של מינים בסכנת הכחדה היא חיונית כדי לעקוב אחר דפוסים וההכלאה מעבר לרמת זיווג הקרובה בין אנשים.

הפניות

1. באום, ד א, סמית, ס ד, & דונובן, ס ס (2005). האתגר החשיבה על העץ. מדע, 310(5750), 979-980.
2. קרטיס, ה ', בארנס, נ' (1994). הזמנה לביולוגיה. מקמילן.
3. אולם, ב 'ק. (עורך). (2012). הומולוגיה: הבסיס ההיררכי של הביולוגיה ההשוואתית. אקדמיה.
4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה. מקגרו היל.
5. Hinchliff, CE, סמית, SA, אולמן, JF, Burleigh, JG, צ'אודהארי, ר ', Coghill, LM, קרנדל, KA, דנג, J., דרו, BT, גאזיס, ר', גודה ק, Hibbett, DS, כץ, LA, Laughinghouse, HD, McTavish, EJ, Midford, PE, אוון, CL, רי, RH, ריס, JA, סולטיס, DE, וויליאמס, ט, ... קרנסטון, KA (2015). סינתזה של גזע ו טקסונומיה לתוך עץ מקיף של חיים. ההליכים של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית של אמריקה, 112(41), 12764-9.
6. Kardong, K. V. (2006). חסרי חוליות: אנטומיה השוואתית, תפקוד, אבולוציה. מקגרו היל.
7. עמוד, ד ', הולמס, ג' (2009). האבולוציה המולקולרית: גישה פילוגנטית. ג 'ון ויילי ובניו.