Giải thích phylogeny, loại cây, ứng dụng



Một phát sinh loài, trong sinh học tiến hóa, nó là một đại diện của lịch sử tiến hóa của một nhóm sinh vật hoặc của một loài, nhấn mạnh dòng dõi con cháu và quan hệ họ hàng giữa các nhóm.

Hiện nay, các nhà sinh học đã sử dụng dữ liệu từ chủ yếu là hình thái học và giải phẫu so sánh, và từ trình tự gen để tái tạo lại hàng ngàn và hàng ngàn cây.

Những cây này tìm cách mô tả lịch sử tiến hóa của các loài động vật, thực vật, vi khuẩn và các sinh vật hữu cơ khác sống trên trái đất.

Sự tương đồng với cây sự sống, bắt nguồn từ thời Charles Darwin. Nhà tự nhiên học người Anh tài giỏi này phản ánh về kiệt tác "Nguồn gốc của loài"Một hình ảnh duy nhất: một" cái cây "đại diện cho sự phân nhánh của dòng dõi, bắt đầu từ một tổ tiên chung.

Chỉ số

  • 1 Phylogeny là gì?
  • 2 Cây phát quang là gì??
  • 3 Làm thế nào cây phát sinh được giải thích?
  • 4 Phylogenies được tái tạo như thế nào?
    • 4.1 Nhân vật tương đồng
  • 5 loại cây
  • 6 chính trị
  • 7 Phân loại tiến hóa
    • 7.1 Dòng dõi đơn
    • 7.2 Dòng dõi ngoại cảm và đa hình
  • 8 ứng dụng
  • 9 Tài liệu tham khảo

Phylogeny là gì?

Trong ánh sáng của khoa học sinh học, một trong những sự kiện tuyệt vời nhất đã diễn ra là sự tiến hóa. Sự thay đổi của các dạng hữu cơ với thời gian trôi qua, có thể được biểu diễn trong một cây phát sinh gen. Do đó, phylogeny thể hiện lịch sử của dòng dõi và cách chúng đã thay đổi theo thời gian.

Một trong những ý nghĩa trực tiếp của biểu đồ này là tổ tiên chung. Điều đó có nghĩa là, tất cả các sinh vật mà chúng ta thấy ngày nay đã nổi lên như là hậu duệ với sự sửa đổi của các hình thức trong quá khứ. Ý tưởng này là một trong những ý nghĩa quan trọng nhất trong lịch sử khoa học.

Tất cả các dạng sống mà chúng ta có thể đánh giá cao ngày nay - từ vi khuẩn siêu nhỏ, đến thực vật và động vật có xương sống lớn hơn - được kết nối và mối quan hệ này được thể hiện trong cây sự sống rộng lớn và phức tạp.

Trong sự tương tự của cây, các loài ngày nay sống sẽ đại diện cho lá và phần còn lại của các nhánh sẽ là lịch sử tiến hóa của chúng.

Cây phát quang là gì?

Một cây phát sinh là một đại diện đồ họa của lịch sử tiến hóa của một nhóm các sinh vật. Mô hình các mối quan hệ lịch sử này là kiểu phát sinh mà các nhà nghiên cứu cố gắng ước tính.

Các cây bao gồm các nút kết nối với "các nhánh". Các nút đầu cuối của mỗi nhánh là các phân loại đầu cuối và đại diện cho các chuỗi hoặc sinh vật mà dữ liệu được biết đến - chúng có thể là các loài sống hoặc tuyệt chủng.

Các nút bên trong đại diện cho tổ tiên giả định, trong khi tổ tiên được tìm thấy trong gốc của cây đại diện cho tổ tiên của tất cả các chuỗi được biểu thị trong biểu đồ.

Làm thế nào cây phát sinh được giải thích?

Có nhiều cách để đại diện cho một cây phát sinh gen. Do đó, điều quan trọng là phải biết nếu những khác biệt được quan sát giữa hai cây là do cấu trúc liên kết khác nhau - nghĩa là, sự khác biệt thực sự tương ứng với hai biểu đồ - hoặc đơn giản là sự khác biệt liên quan đến phong cách biểu diễn.

Ví dụ, thứ tự các nhãn xuất hiện ở trên cùng có thể thay đổi, mà không thay đổi ý nghĩa của biểu diễn đồ họa, thường là tên của loài, chi, họ, trong số các loại khác.

Điều này xảy ra bởi vì cây giống như một chiếc điện thoại di động, nơi các nhánh có thể xoay mà không thay đổi mối quan hệ của các loài được đại diện.

Theo nghĩa này, không quan trọng số lần thay đổi thứ tự hoặc các đối tượng "treo" được xoay, vì nó không thay đổi cách chúng được kết nối - và đó là điều quan trọng.

Làm thế nào phylogenies được xây dựng lại?

Phylogenies là những giả thuyết được xây dựng dựa trên bằng chứng gián tiếp. Pha loãng một thế hệ giống như công việc của một điều tra viên trong việc giải quyết tội phạm bằng cách lần theo dấu vết của hiện trường vụ án.

Các nhà sinh học thường định nghĩa các phylogenies của họ bằng cách sử dụng kiến ​​thức từ một số ngành, như cổ sinh vật học, giải phẫu so sánh, phôi học so sánh và sinh học phân tử.

Hồ sơ hóa thạch, mặc dù không đầy đủ, cung cấp thông tin rất có giá trị về thời gian phân kỳ của các nhóm loài.

Với thời gian trôi qua, sinh học phân tử đã vượt qua tất cả các lĩnh vực được đề cập và hầu hết các phylogenies được suy ra từ dữ liệu phân tử..

Mục tiêu tái tạo một cây phát sinh liên quan đến một loạt các nhược điểm lớn. Có khoảng 1,8 triệu loài được đặt tên và nhiều loài khác mà không được mô tả.

Và, mặc dù một số lượng đáng kể các nhà khoa học cố gắng hàng ngày để xây dựng lại mối quan hệ giữa các loài, chúng ta vẫn chưa có một cây hoàn chỉnh.

Nhân vật tương đồng

Khi các nhà sinh học muốn mô tả sự tương đồng giữa hai cấu trúc hoặc quá trình, họ có thể làm như vậy về mặt tổ tiên chung (tương đồng), tương tự (chức năng) hoặc homoplasia (tương đồng hình thái)..

Để tái tạo lại một kiểu phát sinh, chỉ các ký tự tương đồng được sử dụng. Homology là một khái niệm quan trọng trong sự tiến hóa và trong việc giải trí các mối quan hệ giữa các loài, vì chỉ có nó phản ánh đầy đủ tổ tiên chung của các sinh vật.

Giả sử chúng ta muốn suy ra kiểu phát sinh của ba nhóm: chim, dơi và con người. Để hoàn thành mục tiêu của chúng tôi, chúng tôi quyết định sử dụng các chi trên như một đặc điểm giúp chúng tôi nhận ra mô hình của các mối quan hệ.

Vì chim và dơi có cấu trúc được sửa đổi cho chuyến bay, chúng ta có thể kết luận, một cách sai lầm, rằng dơi và chim có liên quan nhiều hơn dơi với con người. Tại sao chúng ta đi đến một kết luận sai? Bởi vì chúng tôi đã sử dụng một nhân vật tương tự và không tương đồng.

Để tìm mối quan hệ phù hợp, tôi nên tìm một nhân vật tương đồng, chẳng hạn như sự hiện diện của tóc, tuyến vú và ba xương nhỏ ở tai giữa - chỉ cần đề cập đến một vài. Tuy nhiên, tương đồng không dễ chẩn đoán.

Các loại cây

Không phải tất cả các cây đều giống nhau, có các biểu diễn đồ họa khác nhau và mỗi cây quản lý để kết hợp một số đặc điểm riêng biệt của sự tiến hóa của nhóm.

Những cây cơ bản nhất là cladograms. Những biểu đồ này cho thấy các mối quan hệ về mặt tổ tiên chung (theo tổ tiên chung gần đây nhất).

Các cây phụ gia chứa thông tin bổ sung và được biểu thị theo chiều dài của các nhánh.

Các số được liên kết với mỗi nhánh tương ứng với một số thuộc tính trong chuỗi - chẳng hạn như lượng thay đổi tiến hóa mà các sinh vật đã trải qua. Ngoài "cây phụ gia", chúng còn được gọi là cây số liệu hoặc phylogram.

Cây Ultrametric, còn được gọi là dendograms, là một trường hợp cụ thể của cây phụ gia, trong đó các đầu của cây là tương đương từ gốc đến cây.

Hai biến thể cuối cùng này có tất cả dữ liệu mà chúng ta có thể tìm thấy trong một bản sao và thông tin bổ sung. Do đó, chúng không loại trừ lẫn nhau, nếu không bổ sung.

Chính trị

Nhiều lần, các nút của cây không được giải quyết hoàn toàn. Trực quan, người ta nói rằng có một chính trị, khi một cái mới để lại nhiều hơn ba nhánh (chỉ có một tổ tiên cho hơn hai hậu duệ ngay lập tức). Khi một cây không có đa hình, nó được cho là đã được giải quyết hoàn toàn.

Có hai loại đa hình. Đầu tiên là các chính trị "cứng". Đây là những nội tại của nhóm nghiên cứu, và chỉ ra rằng con cháu tiến hóa cùng một lúc. Ngoài ra, đa giác "mềm" biểu thị mối quan hệ chưa được giải quyết do dữ liệu gây ra mỗi người.

Phân loại tiến hóa

Dòng dõi đơn ngành

Các nhà sinh học tiến hóa tìm cách phân loại phù hợp với mô hình phân nhánh của lịch sử phát sinh loài của các nhóm. Trong quá trình này, một loạt các thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trong sinh học tiến hóa đã được phát triển: đơn trị, dị hình và đa hình.

Một dòng dõi phân loại hoặc đơn loài là một dòng bao gồm một loài vô tính, được đại diện trong nút, và tất cả con cháu của nó, nhưng không phải là loài khác. Nhóm này được gọi là một nhánh.

Dòng dõi đơn ngành được xác định ở mỗi cấp của phân cấp phân loại. Ví dụ, họ Felidae, một dòng dõi có chứa mèo (bao gồm cả mèo nhà), được coi là độc quyền..

Tương tự, Animalia cũng là một đơn vị phân loại đơn ngành. Như chúng ta thấy gia đình Felidae ở trong Animalia, vì vậy các nhóm đơn ngành có thể được lồng vào nhau.

Dòng dõi ngoại cảm và đa thê

Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà sinh học đều chia sẻ suy nghĩ về phân loại cladistic. Trong trường hợp dữ liệu không đầy đủ hoặc đơn giản để thuận tiện, một số loại taxi nhất định được đặt tên bao gồm các loài thuộc các dòng khác nhau hoặc phân loại cao hơn không chia sẻ tổ tiên chung gần đây.

Do đó, một đơn vị phân loại đa hình được định nghĩa là một nhóm bao gồm các sinh vật thuộc các dòng khác nhau và chúng không có chung một tổ tiên. Ví dụ, nếu chúng ta muốn chỉ định một nhóm các phương pháp gia nhiệt, nó sẽ bao gồm các loài chim và động vật có vú.

Ngược lại, một nhóm ngoại cảm không chứa tất cả hậu duệ của tổ tiên chung gần đây nhất. Nói cách khác, loại trừ bất kỳ thành viên nào trong nhóm. Ví dụ được sử dụng nhiều nhất là các loài bò sát, nhóm này không chứa tất cả hậu duệ của tổ tiên chung gần đây nhất: chim.

Ứng dụng

Ngoài việc góp phần vào nhiệm vụ khó khăn trong việc làm sáng tỏ cây sự sống, phylogenies còn có một số ứng dụng khá quan trọng.

Trong lĩnh vực y học, phylogenies được sử dụng để truy tìm nguồn gốc và tốc độ lây truyền của các bệnh truyền nhiễm, như AIDS, sốt xuất huyết và cúm.

Chúng cũng được sử dụng trong ngành sinh học bảo tồn. Kiến thức về phát sinh loài của một loài có nguy cơ tuyệt chủng là rất cần thiết để theo dõi các kiểu giao thoa và mức độ lai tạo và giao phối giữa các cá thể.

Tài liệu tham khảo

  1. Baum, D.A., Smith, S.D., & Donovan, S. S. (2005). Thử thách tư duy cây. Khoa học, 310(5750), 979-980.
  2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Mời sinh học. Máy xay sinh tố.
  3. Hội trường, B. K. (Ed.). (2012). Homology: Cơ sở phân cấp của sinh học so sánh. Báo chí học thuật.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Nguyên tắc tích hợp của động vật học. Đồi McGraw.
  5. Hinchliff, CE, Smith, SA, Allman, JF, Burleigh, JG, Chaudhary, R., Coghill, LM, Crandall, KA, Đăng, J. DS, Katz, LA, Smileinghouse, HD, McTavish, EJ, Midford, PE, Owen, CL, Ree, rh Tổng hợp phylogeny và phân loại thành một cây sự sống toàn diện. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, 112(41), 12764-9.
  6. Kardong, K. V. (2006). Động vật có xương sống: giải phẫu so sánh, chức năng, tiến hóa. Đồi McGraw.
  7. Trang, R. D., & Holmes, E. C. (2009). Tiến hóa phân tử: một cách tiếp cận phát sinh gen. John Wiley & Sons.