FILOGENETIK AĞAÇ: TÜRLERI VE ÖZELLIKLERI, ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2024

Bir filogenetik ağaç grupları, popülasyonları, türler, veya diğer herhangi bir taksonomik kategori tarihi ve ata-soyundan ilişkilerin matematiksel grafik gösterimidir. Teorik olarak tüm filogenetik ağaçlar, evrensel ağacı oluşturan hayat ağacında gruplandırılabilir.

Bu grafik temsiller, bir tür oluşturmaya ve tanımlamaya, çeşitli evrimsel hipotezleri test etmeye (endosimbiyotik teori gibi), hastalıkların kökenini değerlendirmeye (HIV gibi) vb. İzin verdiği için evrimsel biyoloji çalışmasında devrim yarattı.

Kaynak: John Gould (14.Sep.1804 - 3.Feb.1881)

Ağaçlar, morfolojik veya moleküler karakterler veya her ikisi kullanılarak yeniden yapılandırılabilir. Aynı şekilde, bunları inşa etmenin çeşitli yöntemleri vardır, en yaygın olanı kladist yöntemdir. Bu, sinapomorf olarak bilinen ortak türetilmiş karakterleri tanımlamayı amaçlamaktadır.

karakteristikleri

Charles Darwin tarafından geliştirilen ilkelerden biri, tüm canlı organizmaların ortak atasıdır - yani hepimiz uzak bir atayı paylaşıyoruz.

Darwin "Türlerin Kökeni" nde "hayat ağacı" metaforunu gündeme getiriyor. Aslında fikrini geliştirmek için varsayımsal bir grafik ağaç kullanıyor (merakla, bu Köken'in tek örneğidir).

Bu metaforun temsili, filogenetik ağaçlar olarak bildiğimiz şeydir ve belirli bir organizma grubunun tarihini ve ilişkilerini grafiksel olarak göstermemize izin verir.

Filogenetik bir ağacın anatomisi

Filogenetik ağaçlarda, botanik analojiye devam ederek aşağıdaki bölümleri ayırt edebiliriz:

Dallar: Ağacın çizgilerine "dallar" adı verilir ve bunlar, zaman içindeki çalışma popülasyonlarını temsil eder. Ağacın türüne bağlı olarak (aşağıya bakınız), dalın uzunluğunun bir anlamı olabilir veya olmayabilir.

Dalların uçlarında değerlendirmek istediğimiz organizmaları buluyoruz. Bunlar şu anda hayatta olan varlıklar veya soyu tükenmiş varlıklar olabilir. Türler, ağacımızın yaprakları olacaktır.

Kök: Kök, ağacın en eski dalıdır. Bazıları buna sahiptir ve köklü ağaçlar olarak adlandırılırken diğerleri yoktur.

Düğümler: İki veya daha fazla soydaki dalların dallanma noktalarına düğümler denir. Nokta, alt grupların en son ortak atasını temsil eder (bu ataların varsayımsal olduğuna dikkat edin).

Bir düğümün varlığı bir türleşme olayı, yani yeni türlerin yaratılması anlamına gelir. Bundan sonra her tür evrimsel seyrini izler.

Ek terminoloji

Bu üç temel kavrama ek olarak, filogenetik ağaçlar söz konusu olduğunda gerekli olan başka terimler de vardır:

Politomi: Filogenetik bir ağacın bir düğümde ikiden fazla dalı olduğunda, bir politomi olduğu söylenir. Bu durumlarda, filogenetik ağaç tam olarak çözülmez, çünkü ilgili organizmalar arasındaki ilişkiler net değildir. Bu genellikle veri eksikliğinden kaynaklanır ve yalnızca bir araştırmacı daha fazlasını biriktirdiğinde düzeltilebilir.

Dış grup: filogenetik konularda dış grup kavramını duymak yaygındır - dış grup olarak da adlandırılır. Bu grup, ağacı köklendirebilmek için seçilir. Daha önce çalışma grubundan ayrılan bir takson olarak seçilmelidir. Örneğin, ben ekinodermler üzerinde çalışıyorsam, deniz fışkırmalarını alt edebilirsiniz.

Türleri

Üç temel ağaç türü vardır: kladogramlar, eklemeli ağaçlar ve ultrametrik ağaçlar.

Cladogramlar en basit ağaçlardır ve organizmaların ortak atalar açısından ilişkisini gösterir. Bu tür ağacın bilgisi, dallanma modellerinde bulunur, çünkü dalların boyutunun ek bir anlamı yoktur.

İkinci ağaç türü, metrik ağaçlar veya filogramlar olarak da adlandırılan katkı maddesidir. Dalların uzunluğu, evrimsel değişimin miktarı ile ilgilidir.

Son olarak, ağaçların tüm uçlarının aynı mesafede olduğu ultrametrik ağaçlara veya dendogramlara sahibiz (ki bu, bir ipucunun eşinden daha düşük veya daha yüksek görünebileceği filogramda durum böyle değildir). Dalın uzunluğu evrimsel zamanla ilgilidir.

Ağacın seçimi, cevaplamak istediğimiz evrimsel soruyla doğrudan ilgilidir. Örneğin, sadece bireyler arasındaki ilişkilerle ilgileniyorsak, çalışma için bir cladogram yeterli olacaktır.

Filogenetik ağaçları okurken en yaygın hatalar

Filogenetik ağaçlar genellikle evrimsel biyolojide (ve genel biyolojide) yaygın olarak kullanılan grafikler olsa da, görünüşte basit olan bu grafiklerin okuyucuya vermeyi amaçladığı mesajını yanlış yorumlayan birçok öğrenci ve profesyonel vardır.

Gövde yok

İlk hata, evrimin ilerleme anlamına geldiğini varsayarak, onları yana doğru okumaktır. Evrim sürecini doğru anlarsak, atalara ait türlerin solda ve daha gelişmiş türlerin sağda olduğunu düşünmek için hiçbir neden yoktur.

Bir ağacın botanik benzetmesi çok faydalı olsa da, artık o kadar kesin olmadığı bir noktaya gelir. Ağaçta bulunmayan çok önemli bir ağaç yapısı vardır: gövde. Filogenetik ağaçlarda herhangi bir ana dal bulamayız.

Spesifik olarak, bazı insanlar insanı evrimin nihai "hedefi" olarak görebilir ve bu nedenle Homo sapiens türü her zaman nihai varlık olarak konumlandırılmalıdır.

Ancak bu görüş, evrimsel ilkelerle tutarlı değildir. Filogenetik ağaçların hareketli unsurlar olduğunu anlarsak, Homo'yu ağacın herhangi bir terminal konumuna yerleştirebiliriz, çünkü bu özellik temsil ile ilgili değildir.

Düğümler dönebilir

Filogenetik ağaçlar hakkında anlamamız gereken hayati bir özellik, statik olmayan grafikleri temsil etmeleridir.

İçlerinde, tüm bu dallar, bir mobil cihazla aynı şekilde dönebilir. Dalları istediğimiz zaman hareket ettirebileceğimizi kastetmiyoruz, çünkü bazı hareketler ağacın modelini veya topolojisini değiştirmeyi gerektirebilir. Döndürebileceğimiz şey düğümlerdir.

Bir ağacın mesajını yorumlamak için dalların uçlarına odaklanmamalı, grafiğin en önemli yönü olan dal noktalarına odaklanmalıyız.

Ek olarak, bir ağaç çizmenin birkaç yolu olduğunu unutmamalıyız. Çoğu zaman kitabın veya derginin tarzına bağlıdır ve şubelerin şekil ve konumlarındaki değişiklikler bize iletmek istedikleri bilgileri etkilemez.

Şu anki atanın veya "eski" türlerin varlığını çıkaramayız

Mevcut türlere atıfta bulunacağımız zaman, onlara atadan gelen çağrışımları uygulamamalıyız. Örneğin, şempanzelerle insanlar arasındaki ilişkileri düşündüğümüzde şempanzelerin soyumuzun atası olduğunu yanlış anlayabiliriz.

Ancak şempanzelerin ve insanların ortak atası da değildi. Şempanzenin atalarından biri olduğunu düşünmek, her iki soy ayrıldığında evriminin durduğunu varsaymak olur.

Bu fikirlerin aynı mantığını izleyen filogenetik bir ağaç, bize genç türlerin olup olmadığını da söylemez. Allelik frekanslar sürekli değiştiği ve zamanla değişen yeni karakterler olduğu için bir türün yaşını belirlemek zordur ve elbette ağaç bize böyle bir bilgi vermez.

"Alel frekanslarının zaman içindeki değişimi", popülasyon genetiğinin evrimi nasıl tanımladığıdır.

Değiştirilemezler

Filogenetik bir ağaca bakarken, bu grafiğin sadece somut kanıtlardan üretilen bir hipotez olduğunu anlamalıyız. Ağaca daha fazla karakter eklersek, topolojisini değiştirecek olabilir.

Bilim adamlarının söz konusu organizmaların ilişkilerini aydınlatmak için en iyi karakterleri seçmedeki uzmanlığı anahtardır. Ayrıca, araştırmacıların ağaçları değerlendirmesine ve en makul olanı seçmesine olanak tanıyan çok güçlü istatistiksel araçlar vardır.

Örnekler

Yaşamın üç alanı: Arkeler, Bakteriler ve Ökarya

1977'de araştırmacı Carl Woese, canlı organizmaları üç alanda gruplamayı önerdi: Archaea, Bacteria ve Eukarya. Bu yeni sınıflandırma sistemi (daha önce sadece iki kategori vardı, Ökaryota ve Prokaryota) ribozomal RNA moleküler belirtecine dayanıyordu.

Bakteriler ve ökaryotlar yaygın olarak bilinen organizmalardır. Archaea genellikle bakterilerle karıştırılır. Bununla birlikte, bunlar hücresel bileşenlerinin yapısında büyük ölçüde farklılık gösterir.

Bu nedenle, bakteri gibi mikroskobik organizmalar olmalarına rağmen, Archaea etki alanının üyeleri ökaryotlarla daha yakından ilişkilidir - çünkü daha yakın bir ortak atayı paylaşırlar.

Kaynak: Mariana Gelambi tarafından hazırlanmıştır.

Primatların filogeni

Evrimsel biyoloji içinde en tartışmalı konulardan biri insanın evrimi. Bu teoriye muhalifler için, maymun benzeri bir atadan başlayarak modern insanı ortaya çıkaran bir evrim mantıklı değildir.

Temel kavramlardan biri, mevcut maymunlardan evrimleşmediğimizi, onlarla ortak bir atayı paylaştığımızı anlamaktır. Maymun ve insan ağacında, "maymun" olarak bildiğimiz şeyin insanları dışladığı için geçerli bir monofiletik grup olmadığı göze çarpmaktadır.

Kaynak: Mariana Gelambi tarafından hazırlanmıştır.

Setartiodactyls filogeni (Cetartiodactyla)

Evrimsel olarak konuşursak, deniz memelileri, diğer memelilerle ilişkileri çok net olmayan bir grup omurgalıyı temsil ediyordu. Morfolojik olarak balinalar, yunuslar ve diğer üyeler diğer memelilere çok az benzerlik gösterir.

Şu anda, farklı morfolojik ve moleküler karakterlerin incelenmesi sayesinde, büyük cetaceanların kardeş grubunun artiodactyls - çift toynaklı toynaklılar tarafından oluşturulduğu sonucuna varmak mümkün olmuştur.

Kaynak: Mariana Gelambi tarafından hazırlanmıştır.

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. Kardong, KV (2006). Omurgalılar: karşılaştırmalı anatomi, işlev, evrim. McGraw-Hill.
6. Kliman, RM (2016). Evrimsel Biyoloji Ansiklopedisi. Akademik Basın.
7. Losos, JB (2013). Princeton'ın evrim rehberi. Princeton University Press.
8. Page, RD ve Holmes, EC (2009). Moleküler evrim: filogenetik bir yaklaşım. John Wiley & Sons.
9. Rice, SA (2009). Evrim Ansiklopedisi. Bilgi Bankası Yayıncılık.
10. Starr, C., Evers, C. ve Starr, L. (2010). Biyoloji: fizyolojisiz kavramlar ve uygulamalar. Cengage Learning.