Mis on fülogenees? Definitsioon ja näited

Fülogenees on organismide ja nende organismide vaheliste suhete uurimine evolutsiooniline areng. Fülogenees üritab jälgida kogu planeedi elu evolutsioonilist ajalugu. See põhineb fülogeneetilisel hüpoteesil, et kõigil elusorganismidel on ühine esivanem. Organismidevahelisi suhteid on kujutatud fülogeneetilises puus. Suhteid määravad ühised omadused, mida osutatakse geneetiliste ja anatoomiliste sarnasuste võrdlemisel.

Sisse molekulaarne fülogenees, analüüs DNA ja valkude struktuuri kasutatakse geneetiliste suhete määramiseks erinevate organismide vahel. Näiteks raku valgu tsütokroom C analüüs mitokondrid mis funktsioneerib elektronide transpordisüsteem ja energiatootmist kasutatakse organismide vaheliste suhete määramiseks, tuginedes organismi sarnasustele aminohappe järjestused tsütokroom C-s Biokeemiliste struktuuride, nagu DNA ja DNA, omaduste sarnasused valgud, kasutatakse seejärel fülogeneetilise puu arendamiseks, mis põhineb päritud ühistel tunnustel.

Võtmeisikud: mis on fülogenees?

A fülogeneetiline puuehk kladogramm on skemaatiline diagramm, mida kasutatakse taksonite kavandatud evolutsioonisuhete visuaalse illustratsioonina. Fülogeneetilisi puid diagrammitakse kladistika või fülogeneetilise süstemaatika oletuste põhjal. Kladistika on klassifitseerimissüsteem, mis liigitab organismid jagatud alusel tunnusedvõi sünapomorfid, mis on määratud geneetilise, anatoomilise ja molekulaarse analüüsiga. Kladistika peamised eeldused on järgmised:

1. Kõik organismid põlvnevad ühiselt esivanemalt.
2. Uued organismid arenevad, kui olemasolevad populatsioonid jagunevad kahte rühma.
3. Aja jooksul jooned kogemuste muutustega omadustes.

Fülogeneetilise puu struktuuri määravad erinevate organismide ühised tunnused. Selle puu sarnane hargnemine tähistab taksonite erinevust tavalisest esivanemast. Mõisted, mis on fülogeneetilise puu diagrammi tõlgendamisel olulised, hõlmavad järgmist:

• Sõlmed: Need on punktid fülogeneetilisel puul, kus toimub hargnemine. Sõlm tähistab esivanemate taksoni lõppu ja kohta, kus uus liik oma eelkäijast lõheneb.
• Harud: Need on fülogeneetilisel puul olevad jooned, mis tähistavad esivanemate ja / või järglasi. Sõlmedest tulenevad harud esindavad järglasliike, kes lõhenevad ühiselt esivanemalt.
• Monofületiline rühm (Clade): See rühm on fülogeneetilise puu üksikharu, mis tähistab organismide rühma, mis on pärit kõige uuemast esivanemast.
• Takson (pl. Taksonid): Taksod on elusorganismide konkreetsed rühmad või kategooriad. Fülogeneetilises puus asuvate okste näpunäited lõpevad taksoniga.

Taksod, millel on hilisem ühine esivanem, on tihedamalt seotud kui taksod, millel on vähem uus esivanem. Näiteks ülaltoodud pildil hobused on tihedamalt seotud eeslid kui sigadele. Selle põhjuseks on asjaolu, et hobustel ja eeslitel on ühine esivanem. Lisaks on võimalik kindlaks teha, et hobused ja eeslid on omavahel tihedamalt seotud, kuna nad kuuluvad monofülleetilisse rühma, kuhu sead ei kuulu.

Fülogeneetilise puu sugulus määratakse hiljutise esivanema päritolu põhjal. Fülogeneetilise puu tõlgendamisel kiputakse eeldama, et suguluse määramiseks võib kasutada taksonite vahelist kaugust. Oksaotsa lähedus on aga paigutatud meelevaldselt ja seda ei saa kasutada suguluse määramiseks. Näiteks ülaltoodud pildil on hargnõuanded koos pingviinid ja kilpkonnad on paigutatud tihedalt üksteise külge. Seda võib valesti tõlgendada kahe taksoni tihedaks seotuseks. Vaadates kõige hilisemaid ühiseid esivanemaid, saab õigesti kindlaks teha, et kaks taksonit on teineteisest kaugelt seotud.

Veel üks viis, kuidas fülogeneetilisi puid saab valesti tõlgendada, on taksonite vahel sõlmede arvu loendamine, et teha kindlaks sugulus. Ülaltoodud fülogeneetilises puus sead ja küülikud on eraldatud kolme sõlmega, samas koerad ja küülikud on eraldatud kahe sõlmega. Võib valesti tõlgendada, et koerad on küülikutega tihedamalt seotud, kuna kahte taksonit eraldavad vähem sõlmi. Võttes arvesse uusimat ühist esivanemat, saab õigesti kindlaks teha, et koerad ja sead on küülikutega võrdselt seotud.

Fülogenees ja taksonoomia on kaks süsteemi jaoks organismide klassifitseerimine. Need esindavad süstemaatilise bioloogia kahte peamist valdkonda. Mõlemad süsteemid sõltuvad organismide eri rühmadesse klassifitseerimisel omadustest või tunnustest. Fülogeneetikas on eesmärk jälgida liikide evolutsioonilugu, üritades rekonstrueerida elu fülogeneesi või elupuu evolutsiooni. Taksonoomia on organismide nimetamise, klassifitseerimise ja identifitseerimise hierarhiline süsteem. Fülogeenseid omadusi kasutatakse taksonoomiliste rühmituste moodustamisel. Elu taksonoomiline korraldus liigitab organismid järgmisteks liikideks kolm domeeni:

• Archaea: Sellesse domeeni kuuluvad prokarüootsed organismid (need, millel puudub tuum), mis erinevad bakterid membraani koostises ja RNA.
• Bakterid: See domeen hõlmab prokarüootsed organismid ainulaadsete rakuseina kompositsioonide ja RNA tüüpidega.
• Eukarya: See domeen hõlmab eukarüoote ehk tõelise tuumaga organisme. Eukarüootsete organismide hulka kuuluvad taimed, loomad, protistid, ja seened.

Eukarya domeenis olevad organismid jaotatakse veelgi väiksemateks rühmadeks: kuningriik, varjupaiga-, klassi-, klassi-, pere-, sugu- ja liikide rühmad. Need rühmad jagunevad ka vahekategooriateks nagu subfüla, alamjärjestus, superperekond ja superklass.

Taksonoomia pole kasulik mitte ainult organismide kategoriseerimiseks, vaid loob spetsiaalse organismide nimetussüsteemi. Tuntud kui binoomnomenklatuur, annab see süsteem organismile ainulaadse nime, mis koosneb perekonnanimest ja liiginimest. Seda universaalset nimetamissüsteemi tunnustatakse kogu maailmas ja see hoiab ära segaduse organismide nimetamise osas.

• Dees, Jonathan jt. "Fülogeneetiliste puude õpilaste tõlgendused sissejuhatavas bioloogiakursuses" CBE bioteaduste haridus vol. 13,4 (2014): 666-76.
• "Teekond fülogeneetilise süstemaatika alla." UCMP, www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html.