Kas yra filogenija? Apibrėžimas ir pavyzdžiai

Filogenija yra ryšys tarp skirtingų organizmų grupių ir jų evoliucinis vystymasis. Filogenijus bando atsekti viso planetos gyvenimo evoliucijos istoriją. Tai pagrįsta filogenetine hipoteze, kad visi gyvi organizmai turi bendrą protėvį. Ryšiai tarp organizmų pavaizduoti vadinamame filogenetiniame medyje. Ryšius lemia bendros savybės, kaip nurodoma palyginus genetinius ir anatominius panašumus.

Į molekulinė filogenija, analizė DNR baltymų struktūra yra naudojama genetiniams ryšiams tarp skirtingų organizmų nustatyti. Pavyzdžiui, citochromo C, baltymo ląstelėje, analizė mitochondrijos kad funkcionuoja elektronų transportavimo sistema ir energijos gamyba, naudojama santykio tarp organizmų laipsniams nustatyti remiantis amino rūgštis sekos citochromu C. Biocheminių struktūrų, tokių kaip DNR ir baltymai, vėliau naudojami filogenetiniam medžiui sukurti remiantis paveldimais bendrais bruožais.

Pagrindiniai išpardavimai: kas yra filogenijus?

A filogenetinis medis, arba cladogram, yra schema, naudojama kaip vizualus siūlomų evoliucinių ryšių tarp taksonų pavyzdys. Filogenetiniai medžiai yra nubraižyti remiantis kladistikos ar filogenetinės sistematikos prielaidomis. Kladistika yra klasifikavimo sistema, pagal kurią organizmai klasifikuojami remiantis dalijamaisiais bruožai, arba sinapsimorfijos, kaip nustatyta genetine, anatomine ir molekuline analize. Pagrindinės kladistikos prielaidos:

1. Visi organizmai yra kilę iš bendro protėvio.
2. Nauji organizmai vystosi, kai esamos populiacijos suskaidomos į dvi grupes.
3. Laikui bėgant, linijų patirtis keičiasi savybėmis.

Filogenetinę medžio struktūrą lemia bendri bruožai tarp skirtingų organizmų. Jo medis panašus išsišakojimas reiškia, kad taksai skiriasi nuo bendro protėvio. Sąvokos, kurias svarbu suprasti aiškinant filogenetinio medžio schemą, yra:

• Mazgai: Tai yra filogenetinio medžio taškai, kuriuose vyksta išsišakojimai. Mazgas žymi protėvių taksono pabaigą ir tašką, kuriame nauja rūšis skyla iš savo pirmtako.
• Filialai: Tai yra filogenetinio medžio linijos, vaizduojančios protėvių ir (arba) palikuonių linijas. Iš mazgų kylančios šakos reiškia palikuonių rūšis, kurios išsiskiria iš bendro protėvio.
• Monofilinė grupė (Clade): Ši grupė yra viena filogenetinio medžio šaka, kuri atstovauja organizmų grupei, kilusiai iš naujausio bendro protėvio.
• Taksonas (pl. Taksonai): Taksonai yra specifinės gyvų organizmų grupės arba kategorijos. Filogenetinio medžio šakų galiukai baigiasi taksonu.

Taksonai, turintys naujausią bendrą protėvį, yra labiau susiję nei taksonai, turintys ne tokį seną bendrą protėvį. Pvz., Aukščiau esančiame paveikslėlyje arkliai yra labiau susiję su asilai nei kiaulėms. Taip yra todėl, kad arkliai ir asilai turi naujesnį protėvį. Be to, galima nustatyti, kad arkliai ir asilai yra labiau susiję, nes jie priklauso monofiletinei grupei, kuriai nepriskiriamos kiaulės.

Filogenetinio medžio ryšį lemia kilimas iš neseniai paplitusio protėvio. Aiškinant filogenetinį medį pastebima tendencija, kad atstumas tarp taksonų gali būti naudojamas giminingumui nustatyti. Tačiau šakos galiuko artumas yra išdėstytas savavališkai ir jo negalima naudoti norint nustatyti giminingumą. Pvz., Aukščiau pateiktame paveikslėlyje šakos patarimai įskaitant pingvinai ir vėžliai yra išdėstytos glaudžiai kartu. Tai gali būti neteisingai interpretuojama kaip glaudus dviejų taksonų ryšys. Pažvelgus į naujausius protėvius, galima teisingai nustatyti, kad du taksonai yra nutolę.

Kitas būdas, kaip filogenetinius medžius galima klaidingai interpretuoti, yra suskaičiuojant mazgų skaičių tarp taksonų, kad būtų galima nustatyti ryšį. Aukščiau esančiame filogenetiniame medyje kiaulės ir triušiai yra atskirti trimis mazgais, tuo tarpu šunys ir triušiai yra atskirti dviem mazgais. Galima klaidingai suprasti, kad šunys yra labiau susiję su triušiais, nes du taksonus skiria mažiau mazgų. Atsižvelgiant į naujausią protėvį, galima teisingai nustatyti, kad šunys ir kiaulės yra vienodai susiję su triušiais.

Filogenija ir taksonomija yra dvi sistemos klasifikuojančius organizmus. Jie atspindi dvi pagrindines sisteminės biologijos sritis. Abi šios sistemos priklauso nuo savybių ar savybių, skirstant organizmus į skirtingas grupes. Filogenetikoje siekiama atsekti rūšių evoliucijos istoriją bandant rekonstruoti gyvybės filogeniją arba gyvybės evoliucinį medį. Taksonomija yra hierarchinė organizmų įvardijimo, klasifikavimo ir identifikavimo sistema. Filogeninės savybės yra naudojamos siekiant padėti nustatyti taksonomines grupes. Taksonominė gyvybės organizacija klasifikuoja organizmus į trys sritys:

• Archaea: Ši sritis apima prokariotinius organizmus (tuos, kuriems trūksta branduolio), kurie skiriasi nuo bakterijos membranos sudėtyje ir RNR.
• Bakterijos: Ši sritis apima prokariotiniai organizmai su unikaliomis ląstelių sienelių kompozicijomis ir RNR tipais.
• Eukarya: Ši sritis apima eukariotus arba organizmus, turinčius tikrąjį branduolį. Eukariotiniai organizmai apima augalus, gyvūnus, protistai, ir grybeliai.

Eukarya srities organizmai dar skirstomi į mažesnes grupes: Karalystė, prieglobstis, klasė, tvarka, šeima, gentis ir rūšis. Šios grupės taip pat yra suskirstytos į tarpines kategorijas, tokias kaip subfilos, pogrupiai, superšeimos ir superklasės.

Taksonomija ne tik naudinga organizmams suskirstyti į kategorijas, bet ir sukuria specifinę organizmų pavadinimų sistemą. Žinomas kaip dvinarė nomenklatūra, ši sistema suteikia unikalų organizmo pavadinimą, susidedantį iš genties pavadinimo ir rūšies pavadinimo. Ši universali vardų sistema yra pripažinta visame pasaulyje ir išvengia painiavos dėl organizmų pavadinimų.

• Dees, Jonathan ir kt. „Studentų filogenetinių medžių interpretacijos įvadiniame biologijos kurse“ CBE gyvybės mokslų švietimas tomas 13,4 (2014): 666-76.
• „Kelionė į filogenetinę sistematiką“. UCMP, www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html.