PHYLOGENY: INTERPRETASYON, URI NG MGA PUNO, APLIKASYON - BIOLOGY - 2025

Ang isang phylogeny , sa ebolusyonaryong biology, ay isang representasyon ng ebolusyon ng kasaysayan ng isang pangkat ng mga organismo o isang species, binibigyang diin ang linya ng paglusong at ang mga relasyon sa pagkamag-anak sa pagitan ng mga pangkat.

Ngayon, ginagamit ng mga biologist ang data na nagmula lalo na mula sa paghahambing na morpolohiya at anatomya, at mula sa mga pagkakasunud-sunod ng gene hanggang sa muling pagbuo ng libu-libo sa libu-libong mga puno.

Pinagmulan: Wilson JEM Costa, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Ang mga punungkahoy na ito ay naglalayong ilarawan ang kasaysayan ng ebolusyon ng iba't ibang species ng hayop, halaman, microbes at iba pang mga organikong nilalang na naninirahan sa mundo.

Ang pagkakatulad sa puno ng buhay ay nagmula sa panahon ni Charles Darwin. Ang makikinang na naturalistang British na ito ay nakukuha sa obra maestra "Ang Pinagmulan ng mga species" isang solong imahe: isang "puno" na kumakatawan sa ramification ng mga linya, na nagsisimula sa isang karaniwang ninuno.

Ano ang isang phylogeny?

Sa ilaw ng mga agham na biyolohikal, isa sa mga pinaka kamangha-manghang mga kaganapan na naganap ay ang ebolusyon. Ang nasabing pagbabago sa mga organikong anyo sa paglipas ng panahon ay maaaring kinakatawan sa isang punong phylogenetic. Samakatuwid, ipinapahiwatig ng phylogeny ang kasaysayan ng mga linya at kung paano sila nagbago sa paglipas ng panahon.

Ang isa sa mga direktang implikasyon ng graph na ito ay karaniwang ninuno. Iyon ay, ang lahat ng mga organismo na nakikita natin ngayon ay lumitaw bilang mga inapo na may mga pagbabago ng mga nakaraang form. Ang ideyang ito ay isa sa mga pinaka makabuluhan sa kasaysayan ng agham.

Ang lahat ng mga form sa buhay na maaari nating pahalagahan ngayon - mula sa mikroskopiko na bakterya, hanggang sa mga halaman at ang pinakamalaking vertebrates - ay konektado at ang relasyon na iyon ay kinakatawan sa malawak at masalimuot na puno ng buhay.

Sa loob ng pagkakatulad ng puno, ang mga species na nabubuhay ngayon ay kumakatawan sa mga dahon at ang natitirang mga sanga ay ang kanilang kasaysayan ng ebolusyon.

Ano ang isang puno ng phylogenetic?

Ang isang pinasimple na phylogeny ng Metazoa ay ipinakita. Para sa ilang mga grupo, ang isang representasyon sa eskematiko ay nauugnay para sa ilan sa mga uri ng mga mata na maari nilang ipakita: Cup, Camera na may light entry hole, Camera na may lens, Composite sa pamamagitan ng apposition at Composed ng superposition. Laura bibiana, mula sa Wikimedia Commons

Ang isang puno ng phylogenetic ay isang graphic na representasyon ng ebolusyon ng kasaysayan ng isang pangkat ng mga organismo. Ang pattern ng makasaysayang relasyon ay ang phylogeny na sinusubukan ng mga mananaliksik upang matantya.

Ang mga punong binubuo ng mga node na kumokonekta sa "mga sanga". Ang mga terminal node ng bawat sangay ay ang mga terminal taxa at kumakatawan sa mga pagkakasunud-sunod o mga organismo para sa kung saan nalalaman ang data - ang mga ito ay maaaring nabubuhay o napatay na mga species.

Ang mga panloob na node ay kumakatawan sa mga ninuno ng hypothetical, habang ang ninuno na natagpuan sa ugat ng puno ay kumakatawan sa ninuno ng lahat ng mga pagkakasunud-sunod na kinakatawan sa grapiko.

Paano binibigyang kahulugan ang mga phylogenetic puno?

Maraming mga paraan upang kumatawan sa isang puno ng phylogenetic. Para sa kadahilanang ito, mahalagang malaman kung paano kilalanin kung ang mga pagkakaiba na ito na sinusunod sa pagitan ng dalawang puno ay dahil sa iba't ibang mga topolohiya - iyon ay, totoong pagkakaiba na nauugnay sa dalawang baybay - o simpleng pagkakaiba na nauugnay sa istilo ng representasyon.

Halimbawa, ang pagkakasunud-sunod kung saan lumilitaw ang mga etiketa sa tuktok ay maaaring magkakaiba, nang hindi binabago ang kahulugan ng representasyon ng grapiko, sa pangkalahatan ang pangalan ng mga species, genus, pamilya, bukod sa iba pang mga kategorya.

Nangyayari ito dahil ang mga puno ay kahawig ng isang mobile, kung saan ang mga sanga ay maaaring paikutin nang hindi binabago ang relasyon ng mga kinatawan na species.

Sa kahulugan na ito, hindi mahalaga kung gaano karaming beses ang pagkakasunud-sunod ay nabago o ang mga bagay na "nakabitin" ay pinaikot, dahil hindi nito binabago ang paraan kung saan sila nakakonekta - at iyon ang mahalagang bagay.

Paano nabuo ang phylogenies?

Ang mga phylogenies ay mga hypotheses na pormula batay sa hindi tuwirang ebidensya. Ang pagtanggal ng isang phylogeny ay katulad sa trabaho ng isang investigator na lutasin ang isang krimen sa pamamagitan ng pagsunod sa mga pahiwatig mula sa pinangyarihan ng krimen.

Madalas na nai-post ng mga biologist ang kanilang mga phylogenies na gumagamit ng kaalaman mula sa iba't ibang mga sanga, tulad ng paleontology, comparative anatomy, comparative embryology, at molekular biology.

Ang rekord ng fossil, kahit na hindi kumpleto, ay nagbibigay ng napakahalagang impormasyon sa mga oras ng pagkakaiba-iba ng mga grupo ng mga species.

Sa paglipas ng oras, ang molekulang biology ay lumampas sa lahat ng nabanggit na mga patlang, at ang karamihan sa mga phylogenies ay inilihin mula sa data ng molekular.

Ang layunin ng muling pagtatayo ng isang puno ng phylogenetic ay may isang bilang ng mga pangunahing drawbacks. Mayroong humigit-kumulang 1.8 milyong pinangalanang species at marami pa nang hindi inilarawan.

At bagaman ang isang makabuluhang bilang ng mga siyentipiko ay nagsisikap araw-araw upang muling mabuo ang mga relasyon sa pagitan ng mga species, wala pa ring kumpletong puno.

Mga character na homologous

Kung nais ng mga biologist na ilarawan ang pagkakapareho sa pagitan ng dalawang istruktura o proseso, magagawa nila ito sa mga tuntunin ng karaniwang mga ninuno (homologies), analogies (function), o homoplasia (morphological resemblance).

Upang muling mabuo ang isang phylogeny, ginagamit ang mga eksklusibong homologous character. Ang homology ay isang pangunahing konsepto sa ebolusyon at sa libangan ng mga ugnayan sa pagitan ng mga species, dahil tanging ito ay sapat na sumasalamin sa karaniwang ninuno ng mga organismo.

Ipagpalagay na nais nating ipanghihinang ang phylogeny ng tatlong pangkat: mga ibon, paniki, at mga tao. Upang makamit ang aming layunin, nagpasya kaming gamitin ang itaas na mga paa bilang isang katangian na makakatulong sa amin na makilala ang pattern ng mga relasyon.

Yamang ang mga ibon at paniki ay nagbago ng mga istruktura para sa paglipad, maaaring mali nating tapusin na ang mga paniki at mga ibon ay higit na nauugnay sa bawat isa kaysa sa mga paniki sa mga tao. Bakit tayo nagkaroon ng maling konklusyon? Dahil ginamit namin ang isang pagkakatulad at hindi homologous na character.

Upang mahanap ang tamang relasyon dapat kong hanapin ang isang homologous character, tulad ng pagkakaroon ng buhok, mammary glandula at tatlong maliliit na buto sa gitnang tainga - upang pangalanan lamang ang ilan. Gayunpaman, ang mga homologies ay hindi madaling mag-diagnose.

Mga uri ng mga puno

Hindi lahat ng mga puno ay pareho, mayroong iba't ibang mga graphic na representasyon at ang bawat isa ay namamahala upang isama ang ilang kakaibang katangian ng ebolusyon ng pangkat.

Ang pinaka pangunahing mga puno ay mga cladograms. Ang mga graph na ito ay nagpapakita ng mga ugnayan sa mga tuntunin ng karaniwang mga ninuno (ayon sa pinakahuling karaniwang mga ninuno).

Ang mga additive puno ay naglalaman ng karagdagang impormasyon at kinakatawan sa haba ng mga sanga.

Ang mga bilang na nauugnay sa bawat sangay ay tumutugma sa ilang katangian sa pagkakasunud-sunod - tulad ng dami ng pagbabago ng ebolusyon na sumailalim sa mga organismo. Bilang karagdagan sa "mga additive puno", kilala rin sila bilang mga puno ng metric o phylograms.

Ang mga puno ng Ultrametric, na tinatawag ding mga dendograms, ay isang partikular na kaso ng mga additive puno, kung saan ang mga tip ng puno ay pantay-pantay mula sa ugat hanggang sa puno.

Ang huling dalawang variant na ito ay mayroong lahat ng data na maaari nating makita sa isang cladogram, at dagdag na impormasyon. Samakatuwid, hindi sila eksklusibo, kung hindi pantulong.

Politomias

Maraming mga beses, ang mga node ng mga puno ay hindi ganap na nalutas. Biswal, sinasabing mayroong isang polytomy, kung higit sa tatlong sanga ang lumabas mula sa isang bago (mayroong isang solong ninuno para sa higit sa dalawang agarang mga inapo). Kapag ang isang puno ay walang mga polytomies, sinasabing ganap na malutas.

Mayroong dalawang uri ng mga polytomies. Ang una ay ang "mahirap" polytomies. Ang mga ito ay intrinsic sa pangkat ng pag-aaral, at nagpapahiwatig na ang mga inapo ay umusbong nang sabay-sabay. Bilang kahalili, ang "malambot" na mga polytomies ay nagpapahiwatig ng hindi nalulutas na mga relasyon na dulot ng data per se.

Pag-uuri ng ebolusyon

Mga linya ng monophyletic

Ang mga ebolusyonaryo ng ebolusyon ay naghahanap upang makahanap ng isang pag-uuri na naaangkop sa sumasanga na pattern ng phylogenetic na kasaysayan ng mga grupo. Sa prosesong ito, isang serye ng mga term na malawakang ginagamit sa evolutionary biology ay binuo: monophyletic, paraphyletic at polyphyletic.

Ang isang monophyletic taxon o lahi ay isa na binubuo ng isang species ng ninuno, na kinakatawan sa node, at lahat ng mga inapo nito, ngunit hindi iba pang mga species. Ang pangkat na ito ay tinatawag na isang clade.

Ang mga linya ng monophyletic ay tinukoy sa bawat antas ng hierarchy ng taxonomic. Halimbawa, ang Family Felidae, isang linya na naglalaman ng mga felines (kasama ang mga domestic cats), ay itinuturing na monophyletic.

Katulad nito, ang Animalia ay isa ring monophyletic taxon. Tulad ng nakikita natin, ang pamilya Felidae ay nasa loob ng Animalia, kaya ang mga monopolletic na grupo ay maaaring nested.

Paraphyletic at polyphyletic na mga linya

Gayunpaman, hindi lahat ng mga biologist ay nagbabahagi ng pag-iisip ng pag-uuri ng cladistic. Sa mga kaso kung saan ang data ay hindi kumpleto o simpleng para sa kaginhawaan, ang ilang taxa ay pinangalanan na kasama ang mga species mula sa iba't ibang mga clades o mas mataas na taxa na hindi nagbabahagi ng isang mas kamakailang karaniwang ninuno.

Sa ganitong paraan, ang isang taxon ay polyphyletic, ito ay tinukoy bilang isang pangkat na nagsasama ng mga organismo mula sa iba't ibang mga clades, at ang mga ito ay hindi nagbabahagi ng isang karaniwang ninuno. Halimbawa, kung nais naming magtalaga ng isang pangkat ng mga homeotherms, isasama dito ang mga ibon at mammal.

Sa kaibahan, ang isang pangkat na paraphyletic ay hindi naglalaman ng lahat ng mga inapo ng pinakabagong karaniwang ninuno. Sa madaling salita, ibinabukod nito ang ilan sa mga miyembro ng pangkat. Ang pinaka ginagamit na halimbawa ay mga reptilya, ang pangkat na ito ay hindi naglalaman ng lahat ng mga inapo ng pinakabagong karaniwang ninuno: mga ibon.

Aplikasyon

Bilang karagdagan sa pag-ambag sa matigas na gawain ng pag-alis ng puno ng buhay, ang mga phylogenies ay mayroon ding ilang medyo makabuluhang aplikasyon.

Sa larangan ng medikal, ang mga phylogenies ay ginagamit upang masubaybayan ang pinagmulan at paghahatid ng mga rate ng mga nakakahawang sakit, tulad ng AIDS, dengue, at trangkaso.

Ginagamit din ang mga ito sa larangan ng pangangalaga sa biyolohiya. Ang kaalaman sa phylogeny ng isang endangered species ay mahalaga upang subaybayan ang mga nakagaganyak na pattern at ang antas ng hybridization at inbreeding sa pagitan ng mga indibidwal.

Mga Sanggunian

1. Baum, DA, Smith, SD, & Donovan, SS (2005). Ang hamon sa pag-iisip ng puno. Agham, 310 (5750), 979-980.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Imbitasyon sa biyolohiya. Macmillan.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Homology: Ang hierarchial na batayan ng comparative biology. Akademikong Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Ang mga pinagsamang prinsipyo ng zoology. McGraw - Hill.
5. Hinchliff, CE, Smith, SA, Allman, JF, Burleigh, JG, Chaudhary, R., Coghill, LM, Crandall, KA, Deng, J., Drew, BT, Gazis, R., Gude, K., Hibbett, DS, Katz, LA, Laughinghouse, HD, McTavish, EJ, Midford, PE, Owen, CL, Ree, RH, Rees, JA, Soltis, DE, Williams, T., … Cranston, KA (2015). Synthesis ng phylogeny at taxonomy sa isang komprehensibong puno ng buhay. Mga pamamaraan ng National Academy of Sciences ng Estados Unidos ng Amerika, 112 (41), 12764-9.
6. Kardong, KV (2006). Mga Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw-Hill.
7. Pahina, RD, at Holmes, EC (2009). Ebolusyon ng molekular: isang phylogenetic diskarte. John Wiley at Mga Anak.