Ce este filogenia?

Filogenie este studiul relațiilor dintre diferitele grupuri de organisme și dezvoltarea lor evolutivă. Filogenia încearcă să urmărească istoria evolutivă a întregii vieți de pe planetă. Se bazează pe ipoteza filogenetică conform căreia toate organismele vii au o comunitate ancestrală. Relațiile dintre organisme sunt descrise în ceea ce este cunoscut sub numele de arbore filogenetic. Relațiile sunt determinate de caracteristicile partajate, așa cum este indicat prin compararea asemănărilor genetice și anatomice.

În filogenia moleculară, analiza ADN-ului și a structurii proteice este utilizată pentru a determina relațiile genetice între diferite organisme. De exemplu, analiza citocromului C, o proteină din mitocondriile celulare care funcționează în sistemul de transport de electroni și producția de energie, este utilizată pentru a determina gradele de relație între organisme bazate pe asemănările secvențelor de aminoacizi în citocromul C. Asemănări în caracteristicile biochimice structuri, cum ar fi ADN-ul și proteinele, sunt apoi utilizate pentru a dezvolta un arbore filogenetic bazat pe trăsături comune împărtășite.

Cheltuieli cheie: Ce este filogenia?

Filogenie este studiul dezvoltării evolutive a grupurilor de organisme. Relațiile sunt ipotezate pe baza ideii că toată viața este derivată de la un strămoș comun.
Relațiile dintre organisme sunt determinate de caracteristicile comune, așa cum este indicat prin comparații genetice și anatomice.
O filogenie este reprezentată într-o diagramă cunoscută sub numele de arbore filogenetic. Ramurile arborelui reprezintă descendențe ancestrale și / sau descendente.
Relația dintre taxoni într-un copac filogenic este determinată de descendența unui strămoș comun recent.
Filogenia și taxonomie sunt două sisteme pentru clasificarea organismelor în biologia sistematică. În timp ce scopul filogeniei este de a reconstrui arborele evolutiv al vieții, taxonomia folosește un format ierarhic pentru clasificarea, denumirea și identificarea organismelor.

Arbore filogenetic

A arbore filogenetic, sau cladogramă, este o diagramă schematică utilizată ca ilustrație vizuală a relațiilor evolutive propuse între taxoni. Arborele filogenetice sunt diagramate pe baza ipotezelor cladisticii sau sistematicii filogenetice. Cladistica este un sistem de clasificare care clasifică organismele bazate pe trăsături partajate sau synapomorphies, după cum se determină prin analiza genetică, anatomică și moleculară. Principalele ipoteze ale cladisticii sunt:

Toate organismele coboară dintr-un strămoș comun.
Noile organisme se dezvoltă atunci când populațiile existente se împart în două grupuri.
De-a lungul timpului, rândurile experimentează modificări ale caracteristicilor.

Acest arbore filogenic arată filogenia bazată pe diferențele în secvența proteică a citocromului c în organismele care variază de la mucegaiul Neurospora la oameni. Encyclopaedia Britannica / UIG / Getty Image

Structura arborelui filogenetic este determinată de trăsături comune între diferite organisme. Ramificarea sa asemănătoare copacului reprezintă taxoni divergenți de la un strămoș comun. Termenii care sunt importanți de înțeles la interpretarea unei diagrame arbore filogenetice includ:

Nodurile: Acestea sunt puncte de pe un arbore filogenetic unde apare ramificarea. Un nod reprezintă sfârșitul taxonului ancestral și punctul în care o nouă specie se desparte de predecesorul său.
Ramuri: Acestea sunt liniile de pe un arbore filogenetic care reprezintă linii ancestrale și / sau descendente. Ramurile care provin din noduri reprezintă specii descendente care se despart de un strămoș comun.
Grup monofiletic (Clade): Acest grup este o singură ramură de pe un arbore filogenetic care reprezintă un grup de organisme descendente dintr-un strămoș comun cel mai recent.
Taxon (pl.Taxa): Taxa sunt grupări specifice sau categorii de organisme vii. Sfaturile ramurilor dintr-un copac filogenetic se termină într-un taxon.

Taxa care au un strămoș comun mai recent sunt mai strâns legate de taxoni cu un strămoș comun mai puțin recent. De exemplu, în imaginea de mai sus, caii sunt mai strâns legați de măgari decât de porci. Acest lucru se datorează faptului că caii și măgarii au un strămoș comun mai recent. În plus, se poate stabili că caii și măgarii sunt mai strâns legați, deoarece aparțin unui grup monofiletic care nu include porci.

Evitarea interpretărilor greșite ale relației Taxa

Acest arbore filogenic arată filogenia pe baza diferențelor în secvența proteică a citocromului c în organisme. Encyclopaedia Britannica / UIG / Getty Image

Relația într-un copac filogenetic este determinată de descendența unui strămoș comun recent. Când se interpretează un arbore filogenetic, există tendința de a presupune că distanța dintre taxoni poate fi utilizată pentru a determina relația. Cu toate acestea, apropierea de vârful ramurii este poziționată în mod arbitrar și nu poate fi utilizată pentru a determina relația. De exemplu, în imaginea de mai sus, vârfurile ramurilor, inclusiv pinguini și țestoase, sunt poziționate strâns. Acest lucru poate fi interpretat incorect ca fiind o relație strânsă între cei doi taxoni. Analizând cei mai recente strămoși comuni, se poate determina corect că cei doi taxoni sunt înrudiți la distanță.

Un alt mod prin care arborii filogenetici pot fi interpretați greșit este numărarea numărului de noduri între taxoni pentru a determina relația. În arborele filogenetic de mai sus, porcii și iepurii sunt separați de trei noduri, în timp ce câinii și iepurii sunt separați de două noduri. S-ar putea interpreta greșit că câinii sunt mai strâns legați de iepuri, deoarece cei doi taxoni sunt separați prin mai puține noduri. Luând în considerare cea mai recentă strămoșeală comună, se poate determina corect că câinii și porcii sunt în egală măsură legați de iepuri.

Filogenie vs. taxonomie

Această imagine arată clasificarea ierarhică taxonimică a unui câine. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY 4.0

Filogenia și taxonomia sunt două sisteme pentru clasificarea organismelor. Ele reprezintă cele două domenii principale ale biologiei sistematice. Ambele sisteme se bazează pe caracteristici sau trăsături pentru clasificarea organismelor în diferite grupuri. În filogenetică, scopul este de a urmări istoria evolutivă a speciilor prin încercarea de a reconstrui filogenia vieții sau arborele evoluției vieții. Taxonomie este un sistem ierarhic pentru denumirea, clasificarea și identificarea organismelor. Caracteristicile filogenice sunt utilizate pentru a ajuta la stabilirea grupărilor taxanomice. Organizarea taxonomică a vieții clasifică organismele în trei domenii:

Archaea: Acest domeniu include organismele procariote (cele care nu au un nucleu) care diferă de bacteriile din compoziția membranei și ARN.
Bacterii: Acest domeniu include organisme procariote cu compoziții unice de perete celular și tipuri de ARN.
eukarya: Acest domeniu include eucariote sau organisme cu un nucleu adevărat. Organismele eucariote includ plante, animale, protisti si ciuperci.

Organismele din domeniul Eukarya sunt clasificate în continuare în grupări mai mici: Regatul, Phylum, Clasa, Ordinea, Familia, Genul și Specia. Aceste grupări sunt, de asemenea, împărțite în categorii intermediare, cum ar fi subphila, subordine, superfamilii și superclase.

Taxonomia nu este utilă numai pentru clasificarea organismelor, ci și instituie un sistem de denumire specific pentru organisme. Cunoscut ca nomenclatura binominala, acest sistem oferă un nume unic pentru un organism format dintr-un nume de gen și un nume de specie. Acest sistem universal de denumire este recunoscut la nivel mondial și evită confuzia cu privire la denumirea organismelor.

surse

Dees, Jonathan și colab. "Interpretarile studentilor din pomii filogenetici intr-un curs de biologie introductiva" Educația științelor vieții CBE vol. 13,4 (2014): 666-76.
„Călătorie în sistematicele filogenetice”. UCMP, www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html.

Ştiinţă