FILOGENI: YORUMLAMA, AĞAÇ TÜRLERI, UYGULAMALAR - BIYOLOJI - 2025

Evrimsel biyolojide bir soyoluş , bir grup organizmanın veya bir türün evrimsel tarihinin temsilidir ve gruplar arasındaki soy çizgisini ve akrabalık ilişkilerini vurgular.

Günümüzde biyologlar, binlerce ağacı binlerce ağacı yeniden yapılandırmak için öncelikle karşılaştırmalı morfoloji ve anatomiden ve gen dizilerinden gelen verileri kullandılar.

Kaynak: Wilson JEM Costa, Wikimedia Commons aracılığıyla

Bu ağaçlar, yeryüzünde yaşayan farklı hayvan, bitki, mikrop ve diğer organik varlık türlerinin evrimsel tarihini açıklamaya çalışır.

Hayat ağacı ile benzerlik, Charles Darwin zamanından kalmadır. Bu parlak İngiliz doğa bilimci, "Türlerin Kökeni" başyapıtında tek bir görüntü yakalar: ortak bir atadan başlayarak soyların dallanmasını temsil eden bir "ağaç".

Filogeni nedir?

Biyolojik bilimlerin ışığında gerçekleşen en şaşırtıcı olaylardan biri evrimdir. Organik formlarda zaman içinde meydana gelen söz konusu değişim, filogenetik bir ağaçta temsil edilebilir. Bu nedenle, soyoluş soyların tarihini ve zaman içinde nasıl değiştiklerini ifade eder.

Bu grafiğin doğrudan etkilerinden biri, ortak soydur. Yani, bugün gördüğümüz tüm organizmalar, geçmiş formların modifikasyonları ile torunları olarak ortaya çıktı. Bu fikir, bilim tarihindeki en önemli fikirlerden biri olmuştur.

Bugün görebildiğimiz tüm yaşam formları - mikroskobik bakterilerden bitkilere ve en büyük omurgalılara kadar - birbirine bağlıdır ve bu ilişki geniş ve karmaşık hayat ağacında temsil edilir.

Ağacın analojisinde, bugün yaşayan türler yaprakları temsil edecek ve dalların geri kalanı onların evrimsel tarihi olacaktır.

Filogenetik ağaç nedir?

Metazoa'nın basitleştirilmiş bir soyoluşu gösterilmektedir. Bazı gruplar için, mevcut olabilecek bazı göz türleri için şematik bir temsil ilişkilendirilir: Fincan, Işık giriş delikli kamera, Lensli kamera, Apozisyonla oluşturulmuş ve Süperpozisyonla oluşturulmuş. Laura bibiana, Wikimedia Commons'tan

Filogenetik ağaç, bir grup organizmanın evrimsel geçmişinin grafik bir temsilidir. Bu tarihsel ilişkiler örüntüsü, araştırmacıların tahmin etmeye çalıştıkları soyoluş.

Ağaçlar, "dalları" birbirine bağlayan düğümlerden oluşur. Her dalın uç düğümleri uç taksonlardır ve verilerin bilindiği dizileri veya organizmaları temsil eder - bunlar yaşayan veya soyu tükenmiş türler olabilir.

İç düğümler varsayımsal ataları temsil ederken, ağacın kökünde bulunan ata, grafikte temsil edilen tüm dizilerin atasını temsil eder.

Filogenetik ağaçlar nasıl yorumlanır?

Filogenetik bir ağacı temsil etmenin birçok yolu vardır. Bu nedenle, iki ağaç arasında gözlemlenen bu farklılıkların farklı topolojilerden mi (yani iki yazıma karşılık gelen gerçek farklılıklar) mı yoksa sadece temsil tarzıyla ilgili farklılıklar mı olduğunun nasıl anlaşılacağını bilmek önemlidir.

Örneğin, etiketlerin üstte göründükleri sıra, grafik temsilin anlamını değiştirmeden, genellikle diğer kategorilerin yanı sıra tür, cins, aile adı gibi değişikliklere uğrayabilir.

Bunun nedeni, ağaçların, temsil edilen türlerin ilişkisini değiştirmeden dalların dönebildiği bir mobil cihaza benzemesidir.

Bu anlamda, sıranın kaç kez değiştirildiği veya "asılı" nesnelerin döndürüldüğü önemli değildir, çünkü bu, bağlantı kurma şeklini değiştirmez - ve önemli olan budur.

Soyoluşlar nasıl yeniden yapılandırılır?

Soyoluşlar, dolaylı kanıtlara dayalı olarak formüle edilen hipotezlerdir. Bir soyoluşun açıklığa kavuşturulması, bir araştırmacının olay yerindeki ipuçlarını takip ederek bir suçu çözme işine benzer.

Biyologlar genellikle filogeniklerini paleontoloji, karşılaştırmalı anatomi, karşılaştırmalı embriyoloji ve moleküler biyoloji gibi çeşitli dallardan gelen bilgileri kullanarak varsayarlar.

Fosil kayıtları eksik olsa da, tür gruplarının ayrılma zamanları hakkında çok değerli bilgiler sağlar.

Zaman geçtikçe, moleküler biyoloji bahsedilen tüm alanların ötesine geçti ve çoğu filogen, moleküler verilerden çıkarıldı.

Filogenetik bir ağacı yeniden inşa etme amacının bir takım önemli dezavantajları vardır. Yaklaşık 1,8 milyon adlandırılmış tür ve tanımlanmamış çok daha fazlası var.

Ve her gün önemli sayıda bilim insanı türler arasındaki ilişkileri yeniden inşa etmeye çalışsa da, hala tam bir ağaç yok.

Homolog karakterler

Biyologlar, iki yapı veya süreç arasındaki benzerlikleri tanımlamak istediklerinde, bunu ortak soy (homolojiler), analojiler (işlev) veya homoplazi (morfolojik benzerlik) açısından yapabilirler.

Bir filogeniyi yeniden oluşturmak için, yalnızca homolog karakterler kullanılır. Homoloji, evrimde ve türler arasındaki ilişkilerin yeniden yaratılmasında anahtar bir kavramdır, çünkü yalnızca organizmaların ortak atalarını yeterince yansıtır.

Üç grubun soyoluşunu anlamak istediğimizi varsayalım: kuşlar, yarasalar ve insanlar. Hedefimize ulaşmak için, üst uzuvları ilişki modelini ayırt etmemize yardımcı olan bir özellik olarak kullanmaya karar verdik.

Kuşlar ve yarasalar uçuş için yapıları değiştirdiklerinden, hatalı olarak yarasaların ve kuşların yarasalardan insanlarla daha çok birbirleriyle ilişkili oldukları sonucuna varabiliriz. Neden yanlış sonuca vardık? Çünkü benzer ve homolog olmayan bir karakter kullandık.

Doğru ilişkiyi bulmak için orta kulakta kıl, meme bezleri ve üç küçük kemik varlığı gibi homolog bir karakter aramalıyım - sadece birkaç isim. Ancak homolojilerin teşhis edilmesi kolay değildir.

Ağaç türleri

Tüm ağaçlar aynı değildir, farklı grafik temsiller vardır ve her biri grubun evriminin bazı tuhaf özelliklerini birleştirmeyi başarır.

En temel ağaçlar kladogramlardır. Bu grafikler, ilişkileri ortak atalar açısından (en son ortak atalara göre) gösterir.

Katkı ağaçları ek bilgiler içerir ve dalların uzunluğunda temsil edilir.

Her dal ile ilişkili sayılar, dizideki bazı özelliklere karşılık gelir - organizmaların geçirdiği evrimsel değişim miktarı gibi. "Katkılı ağaçlara" ek olarak, metrik ağaçlar veya filogramlar olarak da bilinirler.

Dendogram olarak da adlandırılan ultrametrik ağaçlar, ağacın uçlarının kökten ağaca eşit uzaklıkta olduğu belirli bir eklemeli ağaç durumudur.

Bu son iki varyant, bir cladogramda bulabileceğimiz tüm verilere ve ekstra bilgilere sahiptir. Bu nedenle, tamamlayıcı olmasalar da dışlayıcı değildirler.

Politomias

Çoğu zaman ağaçların düğümleri tam olarak çözülmez. Görsel olarak, üçten fazla dal yeni bir daldan çıktığında bir politomi olduğu söylenir (ikiden fazla torun için tek bir ata vardır). Bir ağacın politomisi olmadığında, tamamen çözüldüğü söylenir.

İki tür politomi vardır. Birincisi "sert" politomilerdir. Bunlar, çalışma grubuna özgüdür ve torunların aynı zamanda evrimleştiğini gösterir. Alternatif olarak, "yumuşak" politomiler, kendiliğinden verilerin neden olduğu çözülmemiş ilişkileri gösterir.

Evrimsel sınıflandırma

Monofiletik soylar

Evrimsel biyologlar, grupların filogenetik tarihinin dallanma modeline uyan bir sınıflandırma bulmaya çalışırlar. Bu süreçte, evrimsel biyolojide yaygın olarak kullanılan bir dizi terim geliştirilmiştir: monofiletik, parafiletik ve polifiletik.

Monofiletik bir takson veya soy, düğümde temsil edilen ve tüm soyundan gelen, ancak diğer türleri içermeyen bir ata türü içeren bir taksondur. Bu gruplamaya sınıf adı verilir.

Monofiletik soylar, taksonomik hiyerarşinin her düzeyinde tanımlanır. Örneğin, kedigilleri (evcil kediler dahil) içeren bir soy olan Kedigiller Ailesi, monofiletik kabul edilir.

Benzer şekilde Animalia da monofiletik bir taksondur. Gördüğümüz gibi, Felidae ailesi Animalia'nın içindedir, bu nedenle monofiletik gruplar iç içe geçebilir.

Parafiletik ve polifilik soylar

Bununla birlikte, tüm biyologlar kladistik sınıflandırma düşüncesini paylaşmaz. Verilerin eksiksiz olmadığı veya basitçe kolaylık sağlamak için olduğu durumlarda, daha yeni bir ortak atayı paylaşmayan farklı sınıflardan veya daha yüksek taksonlardan türler içeren belirli taksonlar adlandırılır.

Bu şekilde bir takson polifiriktir, farklı sınıflardan organizmaları içeren bir grup olarak tanımlanır ve bunlar ortak bir atayı paylaşmazlar. Örneğin, bir grup homeotermi belirlemek istersek, kuşları ve memelileri içerir.

Aksine, bir parafiletik grup, en son ortak atanın tüm soyundan gelenleri içermez. Başka bir deyişle, grubun bazı üyelerini dışlar. En çok kullanılan örnek sürüngenlerdir, bu grup en son ortak atanın tüm torunlarını içermez: kuşlar.

Uygulamalar

Hayat ağacını aydınlatmanın zor görevine katkıda bulunmanın yanı sıra, soyoluşların oldukça önemli bazı uygulamaları da vardır.

Tıp alanında filogeniler, AIDS, dang humması ve grip gibi bulaşıcı hastalıkların kökenini ve bulaşma oranlarını izlemek için kullanılır.

Koruma biyolojisi alanında da kullanılırlar. Nesli tükenmekte olan bir türün soyoluşuna ilişkin bilgi, melezleşme modellerini ve bireyler arasındaki melezleşme ve akrabalı çiftleşme düzeyini izlemek için gereklidir.

Referanslar

1. Baum, DA, Smith, SD ve Donovan, SS (2005). Ağaç düşünme mücadelesi. Science, 310 (5750), 979-980.
2. Curtis, H. ve Barnes, NS (1994). Biyolojiye davet. Macmillan.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Kökendeşlik: Karşılaştırmalı biyolojinin hiyerarşik temeli. Akademik Basın.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC ve Garrison, C. (2001). Entegre zooloji ilkeleri. McGraw - Tepe.
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). Filogeninin ve taksonominin kapsamlı bir yaşam ağacına sentezi. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 112 (41), 12764-9.
6. Kardong, KV (2006). Omurgalılar: karşılaştırmalı anatomi, işlev, evrim. McGraw-Hill.
7. Page, RD ve Holmes, EC (2009). Moleküler evrim: filogenetik bir yaklaşım. John Wiley & Sons.