Филогенетическое дерево: виды и их характеристика, примеры - наука

Филогенетическое дерево растений

Еще более сложной задачей для эволюционистов стала разработка филогенетического дерева для растений (по сравнению с филогенетическим деревом животного мира). И это объясняется несколькими причинами. Только за последнее десятилетие было опубликовано как минимум 15 вариантов филогенетических деревьев цветковых растений. Одна из главных проблем – сложность разработки естественной схемы классификации, которая распределяет «растения по степени примитивности или продвинутости. Для этого нужно было бы определить характеристики, которые следует считать примитивными или продвинутыми. Как мы увидим далее, определить это не так уж просто. А в большинстве случаев, из-за полного отсутствия доказательств, определить это просто невозможно

Перед каждым из нас стоит выбор – либо довольствоваться неполной системой, либо произвольно принимать решения о важности определенных характеристик. Факт в том, что такая неполная система не удовлетворит никого, поэтому неизбежно приходится принимать произвольные решения

Но как только такое произвольное решение войдет в схему классификации, сама эта система станет в такой же степени искусственной».

Как следует из приведенной ниже цитаты, эволюционисты вынуждены ссылаться на существующую палеонтологическую летопись, а также на известные сегодня растения, чтобы делать предположения о том, что из чего эволюционировало.

«На сегодняшний день принято считать, что покрытосеменные эволюционировали из неких примитивных голосеменных, возможно из кустарников. Возможных вариантов в меловом периоде не выявлено, однако в более ранних мезозойском и палеозойском периодах присутствуют голосеменные, в которых проявляются определенные характеристики, сходные с признаками покрытосеменных. Это само по себе свидетельствует о более раннем происхождении покрытосеменных, по сравнению с появлением палеонтологической летописи».

Происхождение растений

Изначально на Земле было полно питательных веществ. Первые организмы были гетеротрофными одноклеточными и безъядерными, то есть не могли самостоятельно синтезировать органические соединения. Они питались тем, что находили в Мировом океане. Постепенно запасы истощались, а организмов становилось всё больше. Для выживания в такой конкуренции требовалась кардинально новая стратегия.

Так появились первые фотосинтезирующие организмы. Они могли питаться энергией солнечного света и сами производили органические вещества. 2,7млрд лет назад возникли цианобактерии — предки современных растений, которые живы и по сей день.

Раньше их называли синезелёными водорослями, но это не совсем верно. Хоть цианобактерии и умеют фотосинтезировать, они относятся не к растениям, а к бактериям.

У древних бактерий одиночная клетка, в которой нет оформленного ядра, митохондрий, эндоплазматической сети и вакуолей, заполненных клеточным соком. Клетка окружена прочной клеточной стенкой, которая состоит из четырёх слоёв. Часто снаружи стенки расположен ещё и слизистый слой.

Клетки могутфотосинтезировать благодаря наличию в них пигментов: хлорофилла, каротиноидов, фикоцианина и фикоэритрина. Пигменты придают цианобактериям определённую окраску:

Хлорофилл — зелёная окраска;
Каротиноиды — жёлтая и оранжевая окраска;
Фикоцианин — синяя окраска;
Фикоэритрин — красная окраска.

Цианобактерии размножались, заселяли планету и выделяли кислород как побочный продукт фотосинтеза. Это навсегда изменило атмосферу планеты. За почти весь кислород, которым мы дышим, можно сказать спасибо цианобактериям. Появление огромного количество кислорода в атмосфере привело к вымиранию почти всей анаэробной фауны Земли, то есть тех живых организмов, которым для развития не нужен был кислород. Это событие именуется кислородной катастрофой Земли.

Цианобактерии

Цианобактерии — одноклеточные организмы. Далее эволюция растений разработала многоклеточные организмы. Затем — водоросли. У водорослей нет тканей и органов. Их тело представлено неорганизованным многоклеточным образованием — талломом. По-другому таллом называют слоевищем. К прикреплённым ко дну водорослей развиваются аналоги корней — ризоиды.

У водорослей тоже есть в составе различные пигменты, поэтому они могут по-разному окрашиваться. Окраску зелёных водорослей (хламидомонада, хлорелла) определяет хлорофилл, окраску бурых водорослей (ламинария, фукус) — фукоксантин, окраску красных водорослей (порфира, филлофора) — сочетание хлорофилла, каротиноидов и фикобилина.

Водоросли

После жизни перестало хватать Мирового океана: так растения вышли на сушу.

История

Идея «Древо жизни «возникла из древних представлений о лестничном переходе от низших форм к высшим жизнь (например, в Великая цепь бытия ). Ранние изображения «ветвящихся» филогенетических деревьев включают «палеонтологическую карту», показывающую геологические взаимоотношения между растениями и животными в книге. Элементарная геология, от Эдвард Хичкок (первое издание: 1840 г.).

Чарльз Дарвин (1859) также произвел одну из первых иллюстраций и чрезвычайно популяризировал понятие эволюционное «дерево» в его основополагающей книге Происхождение видов. Более века спустя эволюционные биологи все еще использовать древовидные диаграммы изображать эволюция потому что такие диаграммы эффективно передают концепцию, что видообразование происходит через адаптивный и полуслучайный разделение родословных. Со временем классификация видов стала менее статичной и более динамичной.

Период, термин филогенетический, или филогения, происходит от двух древнегреческий слова (Phûlon), что означает «раса, происхождение» и (генезис), что означает «происхождение, источник».

Дополнительная терминология

Помимо этих трех основных понятий, существуют и другие необходимые термины, когда речь идет о филогенетических деревьях:

Политомия: когда у филогенетического дерева более двух ветвей в узле, говорят, что существует политомия. В этих случаях филогенетическое древо не разрешено полностью, потому что отношения между вовлеченными организмами не ясны. Обычно это происходит из-за отсутствия данных и может быть исправлено только тогда, когда исследователь накапливает больше.

Внешняя группа: в филогенетических темах часто можно услышать понятие внешней группы, также называемое вне группы. Эта группа выбрана, чтобы иметь возможность корневать дерево. Его следует выбрать как таксон, ранее отделившийся от исследуемой группы. Например, если я изучаю иглокожих, вы можете использовать аутгруппа морские брызги.

Ссылки [ править ]

^ Летунич, Ивица; Борк, Пер (1 января 2007 г.). «Интерактивное древо жизни (iTOL): онлайн-инструмент для отображения и аннотации филогенетического дерева» . Биоинформатика . 23 (1): 127–128. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btl529 . ISSN 1367-4803 . PMID 17050570 . Архивировано 29 ноября 2015 года . Проверено 21 июля 2015 .
^ Ciccarelli, FD; Doerks, T .; Фон Меринг, С .; Криви, CJ; Snel, B .; Борк, П. (2006). «К автоматической реконструкции дерева жизни с высоким разрешением» . Наука . 311 (5765): 1283–1287. Bibcode2006Sci … 311.1283C . CiteSeerX 10.1.1.381.95 14 . DOI10.1126 / science.1123061 . PMID 16513982 . S2CID 1615592 .
^ а б в г Фельзенштейн Дж. (2004). Вывод о филогенезе Sinauer Associates: Сандерленд, Массачусетс.
^ Байи, Анатоль (1981-01-01). Abrégé du dictionnaire grec français . Париж: Ашетт. ISBN 978-2010035289. OCLC 461974285 .
↑ Байи, Анатоль. «Греко-французский словарь онлайн» . www.tabularium.be . Архивировано 21 апреля 2014 года . Проверено 2 марта 2018 года .
Перейти ↑ Hodge T, Cope M (1 октября 2000 г.). «Генеалогическое древо миозинов» . J Cell Sci . 113 (19): 3353–4. PMID 10984423 . Архивировано 30 сентября 2007 года.
^ Дерево «Факты: Внедренный против некорневых деревьев» . Архивировано 14 апреля 2014 года . Проверено 26 мая 2014 .
Перейти ↑ Maher BA (2002). «Выкорчевывание древа жизни» . Ученый . 16 (2): 90–95. Bibcode2000SciAm.282b..90D . DOI10.1038 / Scientificamerican0200-90 . PMID 10710791 . Архивировано 2 октября 2003 года.
^ ван Овен, Маннис; Кайзер, Манфред (2009). «Обновленное комплексное филогенетическое дерево глобальных вариаций митохондриальной ДНК человека» . Мутация человека . 30 (2): E386 – E394. DOI10.1002 / humu.20921 . PMID 18853457 . S2CID 27566749 .
^ a b c Фельзенштейн, Джозеф (1978-03-01). «Число эволюционных деревьев» . Систематическая биология . 27 (1): 27–33. DOI10.2307 / 2412810 . ISSN 1063-5157 . JSTOR 2412810 .
^ Фокс, Эмили. «Дендрограмма» . coursea . конечно Архивировано 28 сентября 2017 года . Проверено 28 сентября 2017 года .
^ Майр, Эрнст (2009) «Кладистический анализ или кладистическая классификация?». Журнал зоологической систематики и эволюционных исследований. 12: 94–128. DOI: 10.1111 / j.1439-0469.1974.tb00160.x ..
^ Соарес, Антонио; Рабело, Рикардо; Дельбем, Александр (2017). «Оптимизация на основе анализа филограмм». Экспертные системы с приложениями . 78 : 32–50. DOI10.1016 / j.eswa.2017.02.012 . ISSN 0957-4174 .
^ Лабандейра, CC; Дилчер, Д.Л .; Дэвис, Д.Р .; Вагнер, DL (1994-12-06). «Девяносто семь миллионов лет ассоциации покрытосеменных и насекомых: палеобиологическое понимание значения коэволюции» . Труды Национальной академии наук . 91 (25): 12278–12282. Bibcode1994PNAS … 9112278L . DOI10.1073 / pnas.91.25.12278 . ISSN 0027-8424 . PMC 45420 . PMID 11607501 .
^ Santamaria, R .; Терон, Р. (26 мая 2009 г.). «Treevolution: визуальный анализ филогенетических деревьев» . Биоинформатика . 25 (15): 1970–1971. DOI10.1093 / биоинформатики / btp333 . PMID 19470585 .
^ a b «Эволюционная систематика: схемы шпинделя» . Palaeos.com . 2014-11-10 . Проверено 7 ноября 2019 .
^ «Деревья, пузыри и копыта» . Мозг трехфунтовой обезьяны — биология, программирование, лингвистика, филогения, систематика… . 2007-11-21 . Проверено 7 ноября 2019 .
^ a b c Подани, Янош (2019-06-01). «Коралл жизни» . Эволюционная биология . 46 (2): 123–144. DOI10.1007 / s11692-019-09474-ш . ISSN 1934-2845 .
^ Дарвин, Чарльз (1837). Notebook B . п. 25.
^ Пенни, D .; Хенди, доктор медицины; Сталь, Массачусетс (1992). «Прогресс в методах построения эволюционных деревьев». Тенденции в экологии и эволюции . 7 (3): 73–79. DOI10.1016 / 0169-5347 (92) 90244-6 . PMID 21235960 .
↑ A. Dress, KT Huber и V. Moulton. 2001. Метрические пространства в чистой и прикладной математике. Documenta Mathematica LSU 2001 : 121-139
^ Таунсенд ДП, Су Z, ТЕКЛЕ Y (2012). «Филогенетический сигнал и шум: предсказание силы набора данных для разрешения филогении» . Генетика . 61 (5): 835–849. DOI10.1093 / sysbio / sys036 . PMID 22389443 .
Перейти ↑ Arenas M, Posada D (2010). «Влияние рекомбинации на реконструкцию наследственных последовательностей» . Генетика . 184 (4): 1133–1139. DOI10.1534 / genetics.109.113423 . PMC 2865913 . PMID 20124027 .
^ Вёзе C (2002). «Об эволюции клеток» . Proc Natl Acad Sci USA . 99 (13): 8742–7. Bibcode2002PNAS … 99.8742W . DOI10.1073 / pnas.132266999 . PMC 124369 . PMID 12077305 .
^ Parhi, J .; Трипатия, PS; Priyadarshi, H .; Мандал, SC; Панди, PK (2019). «Диагностика митогенома для устойчивой филогении: случай группы рыб Cypriniformes». Джин . 713 : 143967. DOI10.1016 / j.gene.2019.143967 . PMID 31279710 .

Строительство

Филогенетические деревья, состоящие из нетривиального числа входных последовательностей, строятся с использованием методов вычислительной филогенетики . Методы Расстояние-матрицы , такие как сосед-присоединения или UPGMA , которые вычисляют генетическое расстояние от множественного выравнивания последовательностей , наиболее просты в реализации, но не вызывают эволюционной модели. Многие методы выравнивания последовательностей, такие как ClustalW, также создают деревья с помощью более простых алгоритмов (то есть основанных на расстоянии) построения дерева. Максимальная экономия — еще один простой метод оценки филогенетических деревьев, но подразумевает неявную модель эволюции (то есть экономию). Более продвинутые методы используют критерий оптимальности по максимальной вероятности , часто в рамках байесовского и применить явную модель эволюции оценки филогенетического дерева. Идентификация оптимального дерева с использованием многих из этих методов является NP-сложной задачей , поэтому методы эвристического поиска и оптимизации используются в сочетании с функциями оценки дерева для определения достаточно хорошего дерева, которое соответствует данным.

Методы построения деревьев можно оценить по нескольким критериям:

эффективность (сколько времени нужно, чтобы вычислить ответ, сколько памяти ему нужно?)
мощность (хорошо ли используются данные или информация тратится зря?)
согласованность (будет ли он постоянно сходиться к одному и тому же ответу, если каждый раз давать разные данные для одной и той же модельной задачи?)
устойчивость (хорошо ли справляется с нарушениями предположений базовой модели?)
фальсифицируемость (предупреждает ли она нас о том, что использование нецелесообразно, т.е. когда предположения нарушаются?)

Методы построения деревьев также привлекли внимание математиков. Деревья также могут быть построены с использованием Т-теории .

Форматы файлов

Деревья могут быть закодированы в различных форматах, каждый из которых должен представлять вложенную структуру дерева. Они могут кодировать или не кодировать длины ветвей и другие особенности. Стандартизированные форматы критически важны для распространения и совместного использования деревьев, не полагаясь на вывод графики, который трудно импортировать в существующее программное обеспечение. Обычно используемые форматы:

Формат файла Nexus
Формат Ньюика

Аннотация

Из чего состоят живые тела и при чем тут углерод? Что такое генетический код, кто такие вирусы, как устроено эволюционное древо и почему произошел кембрийский взрыв? Предлагаемая книга дает актуальные ответы на эти и многие другие вопросы. «Фокусом» рассказа служит эволюция жизни на Земле: автор считает, что только под этим углом зрения самые разные биологические проблемы обретают единый смысл. Книга состоит из четырех частей, темы которых последовательно расширяются: «Химия жизни», «Механизм жизни», «Древо жизни» и «История жизни».

Рекомендуется широкому кругу читателей, всерьез интересующихся современной биологией.

Книга выходит в серии Primus при поддержке фонда «Эволюция» и программы «Книжные проекты Дмитрия Зимина».

Скачать или читать онлайн книгу От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни

На этой странице свободной электронной библиотеки fb2.top вы можете ознакомиться
с описанием книги «От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни» и другой информацией о ней, а затем начать
читать книгу онлайн с помощью читалок, предлагаемых по ссылкам под постером, или
скачать книгу в формате fb2 на свой смартфон, если вам больше по вкусу сторонние
читалки. Книга написана автором Сергей Александрович Ястребов,
является частью серий: Библиотека фонда «Эволюция»,
Книжные проекты Дмитрия Зимина,
Primus,
относится к жанрам Химия,
Биология, биофизика, биохимия,
Научная литература,
Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература,
добавлена в библиотеку 21.10.2018.

С произведением «От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни» , занимающим объем 542 печатных страниц,
вы наверняка проведете не один увлекательный вечер. В онлайн читалках,
которые мы предлагаем посетителям библиотеки fb2.top, предусмотрен ночной режим
чтения, который отлично подойдет для тёмного времени суток и чтения перед сном.
Помимо этого, конечно же, можно читать «От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни» полностью в
классическом дневном режиме или же скачать книгу на свой смартфон в удобном
формате fb2. Желаем увлекательного чтения!

С этой книгой читают:

Люди мира. Русское научное зарубежье
— Сергей Ястребов
Предчувствие «шестой волны»
— Сергей Ястребов
Кислород. Молекула, изменившая мир
— Ник Лэйн
На качелях XX века
— Александр Несмеянов
Немые свидетели
— Владимир Санов, Михаил Любарский
Химия, изменившая мир
— Роман Потапов
Загадка «Таблицы Менделеева»
— Петр Дружинин
Эта увлекательная химия
— Георгий Шульпин
Чудесная молекула
— Лионель Салем
Квантовая химия — ее прошлое и настоящее. Развитие электронных представлений о природе химической связи
— Сергей Семенов, Игорь Дмитриев

Как филогенетические деревья интерпретируются?

Есть много способов представить филогенетическое дерево

Следовательно, важно знать, связаны ли эти различия, которые наблюдаются между двумя деревьями, с разными топологиями, то есть с реальными различиями, соответствующими двум графам, или просто с различиями, связанными со стилем представления.

Например, порядок, в котором метки появляются вверху, может варьироваться без изменения значения графического представления, обычно названия вида, рода, семейства, среди других категорий.

Это происходит потому, что деревья напоминают мобильник, где ветви могут вращаться, не изменяя отношения представленных видов.

В этом смысле не имеет значения, сколько раз изменяется порядок или вращаются «зависшие» объекты, поскольку это не меняет способ их соединения — и это важно

ссылки

Баум Д.А., Смит С.Д. и Донован С.С. (2005). Древовидный вызов. наука, 310(5750), 979-980.
Curtis, H. & Barnes, N.S. (1994). Приглашение к биологии. Macmillan.
Холл Б.К. (ред.). (2012). Гомология: иерархическая основа сравнительной биологии. Академическая пресса.
Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрированные принципы зоологии. McGraw-Hill.
Hinchliff, CE, Smith, SA, Allman, JF, Burleigh, JG, Chaudhary, R., Coghill, LM, Crandall, KA, Deng, J., Drew, BT, Gazis, R., Gude, K., Hibbett, Д.С., Кац Л.А., Лафингхаус, Х.Д., Мактавиш, Э.Дж., Мидфорд, П.Е., Оуэн, К.Л., Ри, Р.Х., Рис, Дж.А., Солтис, Д.Е., Уильямс, Т., … Крэнстон, К.А. Синтез филогении и таксономии во всеобъемлющее древо жизни. Слушания Национальной Академии Наук Соединенных Штатов Америки, 112(41), 12764-9.
Кардонг, К. В. (2006). Позвоночные: сравнительная анатомия, функции, эволюция. McGraw-Hill.
Пейдж Р.Д. и Холмс Э.С. (2009). Молекулярная эволюция: филогенетический подход. Джон Вили и сыновья.

Древо жизни

В «Происхождении видов» Дарвина только одна иллюстрация: дерево, изображающее «наследование изменений» (эволюцию). Прямые (смена поколений) разделяются на «ветви» (изменчивость) — получается нечто отдаленно напоминающее латинскую букву V. Самые длинные «ветви», доходящие до вершины «V», включают ныне существующие группы организмов, остальные — вымершие. На «дереве» Дарвина не обозначены виды, но вслед за ним многие натуралисты начали представлять свои открытия в области истории эволюции именно в виде «деревьев». Хотя на вершине «эволюционного дерева» Геккеля был человек, Геккель стал одним из первых сторонников теории Дарвина и в 1866 году добавил к своему «дереву» еще две параллельные ветви, так что теперь растения, животные и простейшие изображались как отдельные группы.

Так как же реконструируется это «генеалогическое древо» жизни? Сегодня ученые используют метод, известный как кладистика (от греч. klados — ветвь): если у групп живых организмов есть общие характеристики, то предполагается наличие у них общего предка. Чем больше общих черт, тем ближе родство. Кладистика позволяет ученым составить филогенетическое древо (древо происхождения видов). В случае вымерших видов единственный способ обнаружить общие характеристики — анализ ископаемых. Для ныне живущих видов можно сравнивать не только внешние признаки, но и генетическую информацию. В середине 1970-х американский микробиолог Карл Везе сравнил РНК рибосомы — клеточной «фабрики» белка — разных видов. Он заметил, что у одной группы микробов, метаногенов, отсутствует фрагмент РНК, присутствующий у всех остальных бактерий, из чего следовало, что они принадлежат к отдельной таксономической группе. Везе предложил разделить живые организмы на три «надцарства» (теперь их называют «доменами»): эукариот (организмов, клетки которых имеют ядра) и две группы прокариот (безъядерных) — бактерий и архей.

Карл Везе

Ученые пока не могут составить единое филогенетическое древо для всех организмов. Систему с тремя доменами можно считать общепринятой, но даже следующий таксономический уровень — царства — часто вызывает споры. Структура филогенетического древа зависит от того, какие характеристики используются для сравнения, а единого мнения о том, какие из характеристик наиболее важны, не существует. Кладистика тоже создает проблемы для таксономии: в «правильном» филогенетическом древе в одной ветви должны быть все потомки одного общего предка, и никаких других организмов. Ветви, в которых это правило не соблюдается, называются «парафилетическими». Рептилии, например, группа парафилетическая, потому что в нее не входят птицы. Птицы же, несмотря на свою теплокровность, — потомки динозавров, то есть рептилий, следовательно, строго говоря, птицы — тоже рептилии.

Что такое филогенетическое дерево?

Филогенетическое древо — это графическое представление эволюционной истории группы организмов. Эта модель исторических отношений — филогения, которую исследователи пытаются оценить.

Деревья состоят из узлов, которые соединяются с «ветвями». Конечные узлы каждой ветви представляют собой терминальные таксоны и представляют последовательности или организмы, для которых известны данные — это могут быть живые или вымершие виды.

Внутренние узлы представляют гипотетических предков, в то время как предок, найденный в корне дерева, представляет предка всех последовательностей, представленных в графе..

История

Идея « древа жизни » возникла из древних представлений о лестничном переходе от низших форм жизни к высшим (например, в Великой Цепи Бытия ). Ранние изображения «ветвящихся» филогенетических деревьев включают «палеонтологическую карту», показывающую геологические взаимоотношения между растениями и животными в книге Эдварда Хичкока « Элементарная геология » (первое издание: 1840 г.).

Чарльз Дарвин (1859) также создал одну из первых иллюстраций и чрезвычайно популяризировал понятие эволюционного «дерева» в своей основополагающей книге «Происхождение видов» . Более века спустя, эволюционные биологи до сих пор используют диаграммы дерева для описания эволюции , поскольку такие схемы эффективно передать концепцию , что видообразование происходит через адаптивный и полу случайного расщепления линий. Со временем классификация видов стала менее статичной и более динамичной.

Термин филогенетический , или филогения , происходит от двух древнегреческих слов ( phûlon ), означающих «раса, происхождение», и ( génesis ), что означает «происхождение, источник».

Особые виды деревьев

Дендрограмма филогении некоторых пород собак

Дендрограмма

Дендрограммы это общее название для дерева, будь то филогенетического или нет, а следовательно , и на схематическом представлении филогенетического дерева.

Кладограмма

Кладограмма представляет собой лишь ветвление; т.е. длины его ветвей не представляют время или относительную величину изменения символа, а его внутренние узлы не представляют предков.

Хронограмма чешуекрылых . В этом филогенетическом типе деревьев длина ветвей пропорциональна геологическому времени.

Филограмма

Филограмма — это филогенетическое дерево, длина ветвей которого пропорциональна изменению характера.

Хронограмма — это филогенетическое дерево, которое явно представляет время по длине ветвей.

Филогенетическая сеть

Филогенетическое сеть строго говоря , не дерево, а более общий график , или ориентированный ациклический граф в случае укорененных сетей. Они используются для преодоления некоторых присущих деревьям.

Схема шпинделя

Диаграмма веретена, показывающая эволюцию позвоночных на уровне класса, ширина веретена указывает количество семейств. Диаграммы шпинделя часто используются в эволюционной систематике .

Диаграмму веретена или пузырьковую диаграмму часто называют ромерограммой после ее популяризации американским палеонтологом Альфредом Ромером . Он представляет таксономическое разнообразие (горизонтальная ширина) в зависимости от геологического времени (вертикальная ось), чтобы отразить изменение численности различных таксонов во времени. Однако диаграмма веретена не является эволюционным деревом: таксономические веретена скрывают фактические отношения родительского таксона с дочерним таксоном и имеют недостаток, заключающийся в вовлечении парафилии родительской группы. Этот тип диаграммы больше не используется в первоначально предложенной форме.

Коралл жизни

Дарвин также упомянул, что коралл может быть более подходящей метафорой, чем дерево . Действительно, филогенетические кораллы полезны для изображения прошлой и настоящей жизни, и у них есть некоторые преимущества перед деревьями (разрешены анастомозы и т. Д.).

Как филогении восстанавливаются?

Филогении — это гипотезы, сформулированные на основе косвенных данных. Разбавление филогении напоминает работу следователя по раскрытию преступления, следуя следам места преступления.

Биологи часто постулируют свои филогении, используя знания из нескольких отраслей, таких как палеонтология, сравнительная анатомия, сравнительная эмбриология и молекулярная биология..

Окаменелость, хотя и неполная, дает очень ценную информацию о времени расхождения видов.

С течением времени молекулярная биология превзошла все упомянутые области, и большинство филогений выводится из молекулярных данных..

Цель реконструкции филогенетического дерева включает в себя ряд основных недостатков. Существует около 1,8 миллиона названных видов и многие другие, не описанные.

И хотя значительное число ученых ежедневно стремятся восстановить отношения между видами, у нас все еще нет полного дерева.

Гомологичные персонажи

Когда биологи хотят описать сходство между двумя структурами или процессами, они могут сделать это с точки зрения общего происхождения (гомологии), аналогий (функции) или гомоплазии (морфологического сходства)..

Для восстановления филогении используются только гомологичные символы. Гомология является ключевым понятием в эволюции и восстановлении отношений между видами, поскольку только она адекватно отражает общее происхождение организмов..

Предположим, мы хотим сделать вывод о филогении трех групп: птиц, летучих мышей и людей. Чтобы достичь нашей цели, мы решили использовать верхние конечности как характеристику, которая помогает нам различать структуру отношений.

Поскольку птицы и летучие мыши имеют конструкции, модифицированные для полета, мы можем ошибочно сделать вывод, что летучие мыши и птицы больше связаны, чем летучие мыши, с людьми. Почему мы пришли к неправильному выводу? Потому что мы использовали аналогичный и негомологичный характер.

Чтобы найти правильные отношения, я должен искать гомологичный характер, такой как наличие волос, молочных желез и трех маленьких костей в среднем ухе — это лишь некоторые из них. Тем не менее, гомологии не легко диагностировать.

Презентация на тему: » Тема: Молекулярные доказательства эволюции Задачи: Сформировать знания о фактах, свидетельствующих в пользу эволюции. Дать краткую характеристику молекулярных,» — Транскрипт:

Тема: Молекулярные доказательства эволюции Задачи: Сформировать знания о фактах, свидетельствующих в пользу эволюции. Дать краткую характеристику молекулярных, эмбриологических, сравнительно-анатомических, палеонтологических и биогеографических доказательств эволюции

Универсальность генетического кода свидетельствует о едином происхождении всех живых организмов Земли. Данные молекулярной биологии

Чем ближе родство, тем меньше отличий в строении ДНК и белков. В настоящее время проведена гибридизация цепей нуклеотидов ДНК человека и шимпанзе. Для этого были разделены двойные цепи ДНК человека и шимпанзе, и затем одиночные цепи ДНК человека соединили с цепями нуклеотидов шимпанзе. Между комплементарными нуклеотидами восстановились химические связи, и оказалось, что ДНК человека и шимпанзе сходны на 91 97,5%. Данные молекулярной биологии

В таблице приведены последовательности нуклеотидов в генах митохондриальной ДНК человека, орангутана и ревуна. Постройте их филогенетическое древо, исходя из предположения, что чем больше нуклеотидов пару видов, тем раньше они дивергировали. Реконструируйте последовательность нуклеотидов в гене последнего общего предка этих видов. Данные молекулярной биологии ОрангутанАТГТТЦ-ГЦЦГАЦ-ЦГЦТГГ-ЦТАТТЦ-ТЦЦАЦГ-ААЦЦАЦ-АААГАТ- АТТГГА РевунАТГТТЦ-АТАААТ-ЦГЦТГА-ЦТАТТТ-ТЦААЦТ-ААЦЦАТ-АААГАТ- АТТГГТ ЧеловекАТГТТЦ-ГЦЦГАЦ-ЦГТТГА-ЦТАТТЦ-ТЦТАЦА-ААЦЦАЦ-АААГАЦ-АТТГГА Строим матрицу различий ЧеловекОрангутан Ревун

На основе матрицы различий строим филогенетическое древо. Рассуждая, между человеком и орангутаном мы обнаружили меньше рразличий, чем между ревуном и человеком, и ревуном и орангутаном.. Следовательно, эволюционные линии человека и орангутана разделились позже, чем линии ревуна и общего предка человека и орангутана. Узлы ветвления обозначают точку дивергенции, т.е. время, когда на Земле жил последний общий предок двух или более разных эволюционных линий. Длина ветвей пропорциональна числу накопленных изменений

В филогенетических древах важно положение точек ветвления и длина ветвей, но не направление ветвей. Данные молекулярной биологии

Предковую последовательность восстанавливаем по позициям, сходным у большинства видов Данные молекулярной биологии ПредокАТГТТЦ-ГЦЦГАЦ-ЦГЦТГА-ЦТАТТЦ-ТЦ?АЦ?-ААЦЦАЦ-АААГАТ-АТТГГА Домашнее задание АкулаЦГЦТЦТ-ТАГТЦЦ-ЦАЦГТГ-ГГАЦЦЦ-ТЦАЦЦТ-ТАГЦТА-АГАТЦА-ЦТАЦЦГ-ТА МышьЦЦЦТЦТ-ТАЦТЦЦ-ЦАЦГТГ-ГГАЦЦЦ-ТЦТЦЦТ-ТАГЦТА-ТГАТЦА-ЦААЦЦЦ-ТА ОпоссумЦЦЦТЦТ-ТАЦТГГ-ГТГЦАЦ-ЦЦАЦЦЦ-ТЦТЦЦТ-ТАГЦТА-ТГАТЦА-ЦТАЦЦЦ-ТА

Древо 1 построено на основе сравнения последовательностей ДНК. Какое из древ 2-5 изображено неверно? Ответ: 5

Типы

Существует три основных типа деревьев: кладограммы, аддитивные деревья и ультраметрические деревья.

Кладограммы — это простейшие деревья, которые показывают родство организмов по общему происхождению. Информация об этом типе дерева содержится в шаблонах ветвления, поскольку размер ветвей не имеет никакого дополнительного значения.

Второй тип дерева — это аддитивное дерево, также называемое метрическими деревьями или филограммами. Длина ветвей связана с количеством эволюционных изменений.

Наконец, у нас есть ультраметрические деревья или дендограммы, где все кончики деревьев находятся на одинаковом расстоянии (чего нет на филограмме, где кончик может казаться ниже или выше своего партнера). Длина ветви связана со временем эволюции.

Выбор дерева напрямую связан с эволюционным вопросом, на который мы хотим ответить. Например, если нас интересуют только отношения между людьми, кладограмма будет достаточной для исследования.

Мы не можем сделать вывод о существовании нынешних предков или «старых» видов.

Когда мы будем говорить о видах текущий мы не должны применять к ним наследственные коннотации. Например, когда мы думаем об отношениях между шимпанзе и людьми, мы можем неправильно понять, что шимпанзе являются предками нашей линии.

Однако общего предка шимпанзе и человека не было. Думать, что шимпанзе — это предки, значило бы предполагать, что его эволюция прекратилась, когда обе линии разделились.

Следуя той же логике этих идей, филогенетическое дерево также не сообщает нам, есть ли молодые виды. Поскольку частоты аллелей постоянно меняются, и со временем меняются новые признаки, трудно определить возраст вида, и, конечно же, дерево не дает нам такой информации.

«Сдвиг частот аллелей во времени» — это то, как популяционная генетика определяет эволюцию.