Τι είναι Φυλογενία; Ορισμός και Παραδείγματα

Φιλογένεια είναι η μελέτη των σχέσεων ανάμεσα σε διαφορετικές ομάδες οργανισμών και τους εξελικτική ανάπτυξη. Η Φυλογενία προσπαθεί να ανιχνεύσει την εξελικτική ιστορία όλων των ζωών στον πλανήτη. Βασίζεται στη φυλογενετική υπόθεση ότι όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν κοινή καταγωγή. Οι σχέσεις μεταξύ των οργανισμών απεικονίζονται σε αυτό που είναι γνωστό ως φυλογενετικό δέντρο. Οι σχέσεις καθορίζονται από τα κοινά χαρακτηριστικά, όπως φαίνεται από τη σύγκριση των γενετικών και ανατομικών ομοιοτήτων.

Σε μοριακή φυλογενία, ανάλυση του DNA και η πρωτεϊνική δομή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό γενετικών σχέσεων μεταξύ διαφορετικών οργανισμών. Για παράδειγμα, η ανάλυση του κυτοχρώματος C, μιας πρωτεΐνης στο κύτταρο μιτοχόνδρια που λειτουργεί στο σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων και την παραγωγή ενέργειας, χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό βαθμών σχέσης μεταξύ οργανισμών που βασίζονται σε ομοιότητες αμινοξέων αλληλουχίες στο κυτόχρωμα C. Ομοιότητες στα χαρακτηριστικά των βιοχημικών δομών, όπως το DNA και το

Λέξεις-κλειδιά: Τι είναι η Φυλόγεια;

ΕΝΑ φυλογενετικό δέντρο, ή το cladogram, είναι ένα σχηματικό διάγραμμα που χρησιμοποιείται ως οπτική απεικόνιση προτεινόμενων εξελικτικών σχέσεων μεταξύ των ταξινομικών. Τα φυλογενετικά δένδρα διαγραμμάτων βασίζονται σε παραδοχές της κλασσικής επιστήμης ή φυλογενετικής συστηματικής. Το Cladistics είναι ένα σύστημα ταξινόμησης που ταξινομεί τους οργανισμούς βάσει κοινών χαρακτηριστικά, ή συναπομορφίες, όπως προσδιορίζεται με γενετική, ανατομική και μοριακή ανάλυση. Οι κύριες παραδοχές της κλασσικής φιλοσοφίας είναι:

1. Όλοι οι οργανισμοί κατεβαίνουν από έναν κοινό πρόγονο.
2. Οι νέοι οργανισμοί αναπτύσσονται όταν οι υπάρχοντες πληθυσμοί χωρίζονται σε δύο ομάδες.
3. Με την πάροδο του χρόνου, οι γενεαλογικές οικογένειες εμφανίζουν αλλαγές στα χαρακτηριστικά.

Η δομή των φυλογενετικών δένδρων προσδιορίζεται από τα κοινά χαρακτηριστικά μεταξύ των διαφόρων οργανισμών. Η δέντρο-όπως διακλάδωση αντιπροσωπεύει αποκλίνοντα taxa από έναν κοινό πρόγονο. Όροι που είναι σημαντικοί για την κατανόηση κατά την ερμηνεία ενός φυλογενετικού δέντρου διαγράμματος περιλαμβάνουν:

• Κόμβοι: Αυτά είναι σημεία σε ένα φυλογενετικό δέντρο όπου συμβαίνει διακλάδωση. Ένας κόμβος αντιπροσωπεύει το τέλος της προγονικής ταξινομικής ομάδας και το σημείο όπου ένα νέο είδος χωρίζεται από τον προκάτοχό του.
• Κλαδια δεντρου: Αυτές είναι οι γραμμές ενός φυλογενετικού δέντρου που αντιπροσωπεύουν τις προγονικές και / ή απόγονες γενεές. Τα υποκαταστήματα που προέρχονται από τους κόμβους αντιπροσωπεύουν είδη που ξεχωρίζουν από έναν κοινό πρόγονο.
• Μονόφυλλη Ομάδα (Clade): Αυτή η ομάδα είναι ένας κλάδος σε ένα φυλογενετικό δέντρο που αντιπροσωπεύει μια ομάδα οργανισμών που προέρχονται από έναν πιο πρόσφατο κοινό πρόγονο.
• Ταξί (pl. Taxa): Τα τέλη είναι συγκεκριμένες ομάδες ή κατηγορίες ζωντανών οργανισμών. Οι άκρες των κλαδιών σε ένα φυλογενετικό δέντρο τελειώνουν σε μια ταξινομική μονάδα.

Τα taxa που μοιράζονται έναν πιο πρόσφατο κοινό πρόγονο σχετίζονται στενότερα με τα taxa με λιγότερο πρόσφατο κοινό πρόγονο. Για παράδειγμα, στην παραπάνω εικόνα, άλογα σχετίζονται στενότερα γαϊδουράκια από ό, τι στους χοίρους. Αυτό συμβαίνει επειδή τα άλογα και τα γαϊδούρια μοιράζονται έναν πιο πρόσφατο κοινό πρόγονο. Επιπροσθέτως, μπορεί να διαπιστωθεί ότι τα άλογα και τα γαϊδούρια είναι πιο στενά συνδεδεμένα επειδή ανήκουν σε μία μονοφυλετική ομάδα που δεν περιλαμβάνει χοίρους.

Η συγγένεια σε ένα φυλογενετικό δέντρο καθορίζεται από την κάθοδο ενός πρόσφατου κοινού προγόνου. Κατά την ερμηνεία ενός φυλογενετικού δένδρου, υπάρχει μια τάση να υποθέτουμε ότι η απόσταση μεταξύ των ταξινομικών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της συγγένειας. Ωστόσο, η γειτνίαση του άκρου του κλάδου είναι τοποθετημένη αυθαίρετα και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της συγγένειας. Για παράδειγμα, στην παραπάνω εικόνα, συμπεριλαμβανομένων των συμβουλών κλάδου πιγκουίνους και χελώνες τοποθετούνται στενά μεταξύ τους. Αυτό μπορεί να ερμηνευτεί λανθασμένα ως στενή συγγένεια μεταξύ των δύο ταξινομικών κατηγοριών. Μελετώντας τους πιο πρόσφατους κοινούς προγόνους, μπορεί να προσδιοριστεί σωστά ότι τα δύο τέλη είναι απομακρυσμένα.

Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο τα φυλογενετικά δέντρα μπορούν να ερμηνευθούν εσφαλμένα είναι η καταμέτρηση του αριθμού των κόμβων μεταξύ των ταξινομικών κατηγοριών για τον προσδιορισμό της συγγένειας. Στο φυλογενετικό δέντρο παραπάνω, χοίρους και κουνέλια διαχωρίζονται από τρεις κόμβους, ενώ Σκύλοι και τα κουνέλια χωρίζονται από δύο κόμβους. Θα μπορούσε να παρερμηνευθεί ότι τα σκυλιά συνδέονται στενότερα με τα κουνέλια επειδή τα δύο ταξινομικά χωρίζονται από λιγότερους κόμβους. Λαμβάνοντας υπόψη την πιο πρόσφατη κοινή καταγωγή, μπορεί να διαπιστωθεί σωστά ότι οι σκύλοι και οι χοίροι σχετίζονται εξίσου με τα κουνέλια.

Φυλογενία και ταξινόμηση είναι δύο συστήματα για ταξινομώντας τους οργανισμούς. Αντιπροσωπεύουν τα δύο βασικά πεδία της συστηματικής βιολογίας. Και τα δύο συστήματα βασίζονται σε χαρακτηριστικά ή χαρακτηριστικά για την ταξινόμηση οργανισμών σε διαφορετικές ομάδες. Στη φυλογενετική, ο στόχος είναι να εντοπιστεί η εξελικτική ιστορία των ειδών με την προσπάθεια να αναδημιουργηθεί η φυλογένεση της ζωής ή το εξελικτικό δέντρο της ζωής. Ταξινόμηση είναι ένα ιεραρχικό σύστημα για την ονομασία, ταξινόμηση και αναγνώριση οργανισμών. Τα φυλογενικά χαρακτηριστικά χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουν στη δημιουργία φορολογικών ομαδοποιήσεων. Η ταξινομική οργάνωση της ζωής ταξινομεί τους οργανισμούς τρεις τομείς:

• Αρχαία: Αυτός ο τομέας περιλαμβάνει προκαρυωτικούς οργανισμούς (εκείνους που στερούνται πυρήνα) που διαφέρουν από αυτούς βακτήρια σε σύνθεση μεμβράνης και RNA.
• Βακτήρια: Αυτός ο τομέας περιλαμβάνει προκαρυωτικούς οργανισμούς με μοναδικές συνθέσεις κυτταρικού τοιχώματος και τύπους RNA.
• Eukarya: Αυτός ο τομέας περιλαμβάνει ευκαρυωτικά ή οργανισμούς με πραγματικό πυρήνα. Οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί περιλαμβάνουν φυτά, ζώα, αντιπάλους, και μύκητες.

Οι οργανισμοί στον τομέα της Ευκαρυάς κατηγοριοποιούνται περαιτέρω σε μικρότερες ομάδες: Βασίλειο, Φύλλο, Κατηγορία, Τάξη, Οικογένεια, Γένος και Είδη. Αυτές οι ομάδες χωρίζονται επίσης σε ενδιάμεσες κατηγορίες όπως οι υποφύλλες, τα υποκείμενα, οι υπεροικογένειες και οι υπερκλάσες.

Η ταξινόμηση δεν είναι μόνο χρήσιμη για την κατηγοριοποίηση των οργανισμών, αλλά και καθιερώνει ένα συγκεκριμένο σύστημα ονομασίας για τους οργανισμούς. Γνωστός ως διωνυμική ονοματολογία, αυτό το σύστημα παρέχει ένα μοναδικό όνομα για έναν οργανισμό που αποτελείται από το όνομα γένους και το όνομα του είδους. Αυτό το παγκόσμιο σύστημα ονομασίας αναγνωρίζεται παγκοσμίως και αποφεύγει τη σύγχυση σχετικά με την ονομασία των οργανισμών.

• Dees, Jonathan et αϊ. "Φιλογενετικές διδασκαλίες φυλογενετικών φοιτητών σε εισαγωγικό μάθημα βιολογίας" CBE εκπαίδευση των επιστημών της ζωής vol. 13,4 (2014): 666-76.
• "Ταξίδι στη Φυλογενετική Συστηματική." UCMP, www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html.