POHON FILOGENETIK: JENIS DAN CIRI-CIRINYA, CONTOH - BIOLOGI - 2026

A pokok filogenetik adalah perwakilan grafik matematik sejarah dan keturunan-keturunan hubungan kumpulan, populasi, spesies, atau mana-mana kategori taksonomi lain. Secara teorinya, semua pokok filogenetik dapat dikelompokkan dalam pohon kehidupan, yang merupakan pokok sejagat.

Gambaran grafik ini telah merevolusikan kajian biologi evolusi, kerana memungkinkan untuk menetapkan dan menentukan spesies, menguji pelbagai hipotesis evolusi (seperti teori endosymbiotik), menilai asal usul penyakit (seperti HIV), dll.

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

Pokok boleh dibina semula menggunakan watak morfologi atau molekul, atau kedua-duanya. Dengan cara yang sama, terdapat pelbagai kaedah untuk membinanya, yang paling umum adalah metodologi cladist. Ini bertujuan untuk mengenal pasti watak terbitan bersama, yang dikenali sebagai sinapomorphy.

ciri

Salah satu prinsip yang dikembangkan oleh Charles Darwin adalah keturunan bersama semua organisma hidup - iaitu, kita semua mempunyai nenek moyang yang jauh.

Dalam "The Origin of Species" Darwin mengangkat kiasan "pohon kehidupan." Sebenarnya, dia menggunakan pokok grafik hipotesis untuk mengembangkan ideanya (ingin tahu, ia adalah satu-satunya gambaran Asal).

Perwakilan metafora ini adalah apa yang kita ketahui sebagai pohon filogenetik, yang memungkinkan kita memaparkan sejarah dan hubungan kumpulan organisma tertentu secara grafik.

Anatomi pokok filogenetik

Pada pokok filogenetik, kita dapat membezakan bahagian berikut - meneruskan analogi botani:

Cabang: garis pokok disebut "dahan", dan ini mewakili populasi kajian dari masa ke masa. Bergantung pada jenis pokok (lihat di bawah), panjang dahan mungkin atau tidak mempunyai makna.

Di hujung cabang, kita dapati organisma yang ingin kita nilaikan. Ini boleh menjadi entiti yang masih hidup, atau punah. Spesies itu adalah daun pokok kita.

Akar: akar adalah dahan pokok yang paling kuno. Ada yang memilikinya dan dipanggil pokok berakar, sementara yang lain tidak.

Nod: Titik cabang cawangan dalam dua atau lebih garis keturunan disebut nod. Titik mewakili nenek moyang yang paling baru dari kumpulan keturunan (perhatikan bahawa nenek moyang ini hipotesis).

Kewujudan simpul menyiratkan peristiwa spesiasi - penciptaan spesies baru. Selepas ini, setiap spesies mengikuti perkembangannya.

Istilah tambahan

Sebagai tambahan kepada ketiga konsep asas ini, ada istilah lain yang diperlukan untuk pokok filogenetik:

Politomi: apabila pokok filogenetik mempunyai lebih dari dua cabang dalam simpul, dikatakan terdapat politomi. Dalam kes ini, pokok filogenetik tidak dapat diselesaikan sepenuhnya, kerana hubungan antara organisma yang terlibat tidak jelas. Ini sering berlaku kerana kekurangan data, dan hanya dapat diperbaiki apabila penyelidik mengumpulkan lebih banyak.

Kumpulan luaran: dalam masalah filogenetik adalah biasa untuk mendengar konsep kumpulan luaran - juga disebut kumpulan luar. Kumpulan ini dipilih untuk dapat mengakar pokok. Ia harus dipilih sebagai takson yang sebelumnya berbeza dari kumpulan kajian. Contohnya, jika saya belajar echinoderma, anda boleh mengatasi squirt laut.

Jenis-Jenis

Terdapat tiga jenis pokok asas: cladogram, pokok aditif, dan pokok ultrametrik.

Cladogram adalah pokok paling sederhana dan menunjukkan hubungan organisma dari segi keturunan bersama. Maklumat jenis pokok ini terdapat dalam corak percabangan, kerana ukuran dahan tidak mempunyai makna tambahan.

Jenis pokok kedua adalah bahan tambahan, juga disebut pokok metrik atau filogram. Panjang cawangan berkaitan dengan jumlah perubahan evolusi.

Akhirnya, kita mempunyai pokok ultrametrik atau dendogram, di mana semua hujung pokok berada pada jarak yang sama (yang tidak berlaku dalam filogram, di mana hujungnya mungkin kelihatan lebih rendah atau lebih tinggi daripada pasangannya). Panjang cawangan berkaitan dengan masa evolusi.

Pemilihan pokok itu secara langsung berkaitan dengan persoalan evolusi yang ingin kita jawab. Sebagai contoh, jika kita hanya memperhatikan hubungan antara individu, satu cladogram akan mencukupi untuk kajian ini.

Kesalahan yang paling biasa berlaku semasa membaca pokok filogenetik

Walaupun pokok filogenetik sering digunakan grafik dalam biologi evolusi (dan biologi umum), terdapat banyak pelajar dan profesional yang salah menafsirkan mesej bahawa grafik yang kelihatan sederhana ini bertujuan untuk disampaikan kepada pembaca.

Tidak ada batang

Kesalahan pertama adalah membacanya ke samping, dengan anggapan bahawa evolusi menyiratkan kemajuan. Sekiranya kita memahami proses evolusi dengan betul, tidak ada alasan untuk berfikir bahawa spesies leluhur berada di sebelah kiri dan spesies yang lebih maju di sebelah kanan.

Walaupun analogi botani pokok sangat berguna, ada titik di mana ia tidak begitu tepat. Terdapat struktur pokok penting yang tidak terdapat di dalam pokok: batangnya. Di pokok filogenetik, kita tidak menemui cabang utama.

Secara khusus, beberapa orang mungkin menganggap manusia sebagai "tujuan" evolusi utama, dan oleh itu spesies Homo sapiens harus selalu berada sebagai entiti terakhir.

Walau bagaimanapun, pandangan ini tidak selaras dengan prinsip evolusi. Sekiranya kita memahami bahawa pokok filogenetik adalah unsur bergerak, kita boleh meletakkan Homo di kedudukan terminal pokok apa pun, kerana ciri ini tidak relevan dalam representasi.

Nod boleh berpusing

Ciri penting yang mesti kita fahami mengenai pokok filogenetik adalah bahawa mereka mewakili grafik yang tidak statik.

Di dalamnya, semua cawangan ini boleh berputar - dengan cara yang sama seperti yang boleh dilakukan oleh telefon bimbit. Kita tidak bermaksud bahawa kita dapat menggerakkan dahan sesuka hati, kerana beberapa pergerakan melibatkan perubahan corak atau topologi pokok. Yang boleh kita putar adalah simpul.

Untuk menafsirkan mesej pokok, kita tidak boleh memusatkan perhatian pada hujung dahan, kita mesti menumpukan perhatian pada titik cabang, yang merupakan aspek grafik yang paling penting.

Di samping itu, kita mesti ingat bahawa terdapat beberapa cara untuk menggambar pokok. Sering kali ia bergantung pada gaya buku atau majalah dan perubahan bentuk dan kedudukan cawangan tidak mempengaruhi maklumat yang ingin mereka sampaikan kepada kita.

Kita tidak dapat menyimpulkan kewujudan spesies nenek moyang atau "lama" sekarang

Ketika kita akan merujuk kepada spesies yang ada sekarang, kita seharusnya tidak menerapkan konotasi nenek moyang pada mereka. Sebagai contoh, ketika kita memikirkan hubungan antara simpanse dan manusia, kita mungkin salah faham bahawa simpanse adalah keturunan keturunan kita.

Walau bagaimanapun, nenek moyang simpanse dan manusia yang sama bukan. Memikirkan bahawa simpanse adalah leluhur adalah menganggap bahawa evolusi berhenti setelah kedua-dua keturunan terpisah.

Mengikut logik idea yang sama, pokok filogenetik tidak memberitahu kita sama ada terdapat spesies muda. Oleh kerana frekuensi alel sentiasa berubah dan terdapat watak baru yang berubah dari masa ke masa, sukar untuk menentukan usia spesies dan, tentu saja, pokok tidak memberi kita maklumat sedemikian.

"Perubahan frekuensi alel dari masa ke masa" adalah bagaimana genetik populasi menentukan evolusi.

Mereka tidak boleh ditukar

Semasa melihat pokok filogenetik kita mesti memahami bahawa graf ini hanyalah hipotesis yang dihasilkan daripada bukti konkrit. Mungkin jika kita menambahkan lebih banyak watak ke pohon, ia akan mengubah topologinya.

Kepakaran saintis dalam memilih watak terbaik untuk menjelaskan hubungan organisma yang dimaksudkan adalah kunci. Di samping itu, terdapat alat statistik yang sangat kuat yang membolehkan penyelidik menilai pokok dan memilih yang paling masuk akal.

Contoh

Tiga domain kehidupan: Archaea, Bakteria dan Eukarya

Pada tahun 1977, penyelidik Carl Woese mencadangkan pengelompokan organisma hidup menjadi tiga domain: Archaea, Bakteria dan Eukarya. Sistem klasifikasi novel ini (sebelumnya hanya ada dua kategori, Eukaryota dan Prokaryota) berdasarkan penanda molekul RNA ribosom.

Bakteria dan eukariota adalah organisma yang terkenal. Archaea sering disalah anggap sebagai bakteria. Walau bagaimanapun, ini sangat berbeza dalam struktur komponen selular mereka.

Oleh itu, walaupun mereka adalah organisma mikroskopik seperti bakteria, anggota domain Archaea lebih berkaitan erat dengan eukariota - kerana mereka mempunyai leluhur bersama yang lebih dekat.

Sumber: Disediakan oleh Mariana Gelambi.

Filogeni primata

Dalam biologi evolusi, salah satu topik yang paling kontroversial adalah evolusi manusia. Bagi penentang teori ini, evolusi yang bermula dari nenek moyang yang menyerupai manusia moden tidak logik.

Konsep utama adalah memahami bahawa kita tidak berkembang dari kera semasa, tetapi berkongsi nenek moyang bersama mereka. Di pohon kera dan manusia, jelas bahawa apa yang kita ketahui sebagai "kera" bukanlah kumpulan monoflet yang sah, kerana ia mengecualikan manusia.

Sumber: Disediakan oleh Mariana Gelambi.

Filogeni cetartiodactyls (Cetartiodactyla)

Secara evolusi, cetacea mewakili sekumpulan vertebrata yang hubungannya dengan mamalia lain tidak begitu jelas. Secara morfologi, ikan paus, ikan lumba-lumba, dan anggota lain sedikit menyerupai mamalia lain.

Pada masa ini, berkat kajian watak morfologi dan molekul yang berlainan, dapat disimpulkan bahawa kumpulan saudara dari cetacean besar dibentuk oleh artiodactyls - ungulat dengan kuku rata.

Sumber: Disediakan oleh Mariana Gelambi.

Rujukan

1. Baum, DA, Smith, SD, & Donovan, SS (2005). Cabaran berfikir pokok. Sains, 310 (5750), 979-980.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Jemputan ke biologi. Macmillan.
3. Dewan, BK (Ed.). (2012). Homologi: Asas hierarki biologi perbandingan. Akhbar Akademik.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip bersepadu zoologi. McGraw - Bukit.
5. Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi perbandingan, fungsi, evolusi. McGraw-Hill.
6. Kliman, RM (2016). Ensiklopedia Biologi Evolusi. Akhbar Akademik.
7. Losos, JB (2013). Panduan Princeton untuk evolusi. Princeton University Press.
8. Halaman, RD, & Holmes, EC (2009). Evolusi molekul: pendekatan filogenetik. John Wiley & Anak.
9. Rice, SA (2009). Ensiklopedia evolusi. Penerbitan Infobase.
10. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: konsep dan aplikasi tanpa fisiologi. Pembelajaran Cengage.