Biologie voor Majors I

lees en analyseer een fylogenetic tree die evolutionaire relaties documenteert

in wetenschappelijke termen wordt de evolutionaire geschiedenis en relatie van een organisme of groep organismen fylogenie genoemd. De fylogenie beschrijft de verhoudingen van een organisme, zoals van welke organismen het wordt verondersteld te hebben geëvolueerd, aan welke species het het dichtst verwant is, enzovoort. De Phylogenetic verhoudingen verstrekken informatie over gedeelde voorouders maar niet noodzakelijk over hoe organismen gelijkaardig of verschillend zijn.,

wetenschappelijke classificatie

figuur 1. Slechts een paar van de meer dan een miljoen bekende soorten insecten zijn vertegenwoordigd in deze kever collectie., Kevers zijn een belangrijke subgroep van insecten. Ze maken ongeveer 40 procent uit van alle insectensoorten en ongeveer 25 procent van alle bekende soorten organismen.

waarom classificeren biologen organismen? De belangrijkste reden is om de ongelooflijke diversiteit van het leven op aarde te begrijpen. Wetenschappers hebben miljoenen verschillende soorten organismen geïdentificeerd. Onder dieren is de meest diverse groep organismen de insecten. Er zijn al meer dan een miljoen verschillende soorten insecten beschreven. Naar schatting negen miljoen insectensoorten zijn nog niet geïdentificeerd., In de keververzameling is in Figuur 1 Een heel klein deel van de insectensoorten afgebeeld.

zo divers als insecten zijn, kunnen er nog meer soorten bacteriën zijn, een andere belangrijke groep organismen. Het is duidelijk dat er behoefte is aan het organiseren van de enorme diversiteit van het leven. Classificatie stelt wetenschappers in staat om de fundamentele overeenkomsten en verschillen tussen organismen te organiseren en beter te begrijpen. Deze kennis is nodig om de huidige diversiteit en de evolutionaire geschiedenis van het leven op aarde te begrijpen.,

fylogenetische bomen

wetenschappers gebruiken een hulpmiddel genaamd een fylogenetische boom om de evolutionaire paden en verbindingen tussen organismen te tonen. Een phylogenetic boom is een diagram dat wordt gebruikt om evolutionaire verhoudingen tussen organismen of groepen organismen te weerspiegelen. De wetenschappers beschouwen phylogenetic bomen om een hypothese van het evolutionaire verleden te zijn aangezien men niet terug kan gaan om de voorgestelde verhoudingen te bevestigen. Met andere woorden, een “boom van het leven” kan worden geconstrueerd om te illustreren wanneer verschillende organismen geëvolueerd en om de relaties tussen verschillende organismen te tonen (Figuur 2).,

elke groep organismen ging door zijn eigen evolutionaire reis, genaamd fylogenie. Elk organisme deelt verwantschap met anderen, en op basis van morfologisch en genetisch bewijs, proberen wetenschappers de evolutionaire wegen van al het leven op aarde in kaart te brengen. Veel wetenschappers bouwen fylogenetische bomen om evolutionaire relaties te illustreren.

structuur van fylogenetische bomen

een fylogenetische boom kan worden gelezen als een kaart van de evolutionaire geschiedenis. Veel fylogenetische bomen hebben een enkele afstamming bij de basis die een gemeenschappelijke voorouder vertegenwoordigen., Wetenschappers noemen dergelijke bomen geworteld, wat betekent dat er een enkele voorouderlijke afstamming (meestal getrokken uit de bodem of links) waarop alle organismen vertegenwoordigd in het diagram betrekking hebben. Merk op in de gewortelde fylogenetische boom dat de drie domeinen—bacteriën, Archaea, en Eukarya—afwijken van een enkel punt en aftakken. De kleine tak die planten en dieren (inclusief mensen) in dit diagram bezetten laat zien hoe recent en minuscuul deze groepen worden vergeleken met andere organismen. Bomen zonder wortels vertonen geen gemeenschappelijke voorouder, maar wel relaties tussen soorten.,

Figuur 2. Beide fylogenetische bomen tonen de relatie van de drie domeinen van het leven—bacteriën, Archaea, en Eukarya-maar de (A) gewortelde boom probeert te identificeren wanneer verschillende soorten van een gemeenschappelijke voorouder afwijken, terwijl de (B) onbewortelde boom dat niet doet. (credit a: modification of work by Eric Gaba)

In een gewortelde boom geeft de vertakking evolutionaire relaties aan (Figuur 3). Het punt waar een splitsing optreedt, een takpunt genoemd, geeft aan waar een enkele lijn evolueerde in een aparte nieuwe., Een afstamming die vroeg van de wortel evolueerde en onvertakt blijft, wordt basaal taxon genoemd. Wanneer twee afstammelingen uit dezelfde tak komen, worden ze zuster taxa genoemd. Een tak met meer dan twee geslachten wordt een polytomie genoemd en dient om te illustreren waar wetenschappers niet definitief alle relaties hebben bepaald. Het is belangrijk op te merken dat, hoewel zuster taxa en polytomie een voorouder delen, dit niet betekent dat de groepen van organismen zich splitsten of uit elkaar evolueerden., Organismen in twee taxa kunnen zich op een bepaalde tak hebben gesplitst, maar geen van beide taxa gaf aanleiding tot de andere.

Figuur 3. De wortel van een fylogenetische boom geeft aan dat een voorouderlijke afstamming aanleiding gaf tot alle organismen op de boom. Een aftappunt geeft aan waar twee lijnen uiteenliepen. Een geslacht dat vroeg geëvolueerd is en onvertakt blijft is een basaal taxon. Als twee afstammelingen uit dezelfde tak komen, zijn ze zustertaxa. Een tak met meer dan twee geslachten is een polytomie.,

bovenstaande diagrammen kunnen dienen als een manier om de evolutionaire geschiedenis te begrijpen. De weg kan worden getraceerd van de oorsprong van het leven tot elke individuele soort door te navigeren door de evolutionaire takken tussen de twee punten. Ook, door te beginnen met een enkele soort en terug te traceren naar de “stam” van de boom, kan men ontdekken dat soort’ voorouders, evenals waar geslachten delen een gemeenschappelijke afkomst. Daarnaast kan de boom worden gebruikt om hele groepen organismen te bestuderen.,

een ander punt om te vermelden op fylogenetische boomstructuur is dat rotatie op vertakkingspunten de informatie niet verandert. Als bijvoorbeeld een takpunt werd geroteerd en de taxonorde werd gewijzigd, zou dit de informatie niet veranderen omdat de evolutie van elk taxon vanaf het takpunt onafhankelijk was van het andere.

veel disciplines binnen de studie van de biologie dragen bij tot het begrijpen van hoe verleden en heden leven geëvolueerd in de tijd; deze disciplines samen bijdragen aan het bouwen, updaten en onderhouden van de “boom van het leven.,”Informatie wordt gebruikt om organismen te organiseren en te classificeren op basis van evolutionaire relaties in een wetenschappelijk veld genaamd systematiek. Gegevens kunnen worden verzameld uit fossielen, uit het bestuderen van de structuur van lichaamsdelen of moleculen gebruikt door een organisme, en door DNA-analyse. Door gegevens van vele bronnen te combineren, kunnen de wetenschappers de fylogenie van een organisme samenstellen; aangezien fylogenetic bomen hypothesen zijn, zullen zij blijven veranderen aangezien nieuwe types van het leven worden ontdekt en nieuwe informatie wordt geleerd.,

beperkingen van fylogenetische bomen

Het is gemakkelijk aan te nemen dat meer verwante organismen meer op elkaar lijken, en hoewel dit vaak het geval is, is dit niet altijd het geval. Als twee nauw verwante geslachten evolueerden onder aanzienlijk gevarieerde omgeving of na de evolutie van een belangrijke nieuwe aanpassing, is het mogelijk dat de twee groepen meer verschillend lijken dan andere groepen die niet zo nauw verwant zijn., Bijvoorbeeld, de fylogenetische boom in Figuur 4 laat zien dat hagedissen en konijnen beide vruchtwatereieren hebben, terwijl kikkers dat niet hebben; toch lijken hagedissen en kikkers meer op hagedissen en konijnen.

Figuur 4. Deze ladder-als phylogenetic boom van gewervelde dieren is geworteld door een organisme dat een wervelkolom ontbrak. Op elk takpunt worden organismen met verschillende karakters in verschillende groepen geplaatst op basis van de kenmerken die ze delen.,

een ander aspect van fylogenetische bomen is dat, tenzij anders aangegeven, de takken geen rekening houden met de tijdsduur, alleen de evolutionaire orde. Met andere woorden, de lengte van een tak betekent meestal niet meer tijd verstreken, noch een korte Tak betekent minder tijd verstreken— tenzij gespecificeerd op het diagram. Bijvoorbeeld, in Figuur 4, geeft de boom niet aan hoeveel tijd verstreken tussen de evolutie van vruchtwatereieren en haar. Wat de boom wel laat zien is de volgorde waarin de dingen plaatsvonden., Weer met behulp van Figuur 4, de boom laat zien dat de oudste eigenschap is de wervelkolom, gevolgd door scharnierende kaken, enzovoort. Vergeet niet dat om het even welke fylogenetische boom een deel van het grotere geheel is, en als een echte boom, groeit het niet in slechts één richting nadat een nieuwe tak zich ontwikkelt.

voor de organismen in Figuur 4 betekent het niet dat een wervelkolom geëvolueerd is, maar dat er een nieuwe tak gevormd is., Ook kunnen groepen die niet nauw verwant zijn, maar onder vergelijkbare omstandigheden evolueren, fenotypisch meer op elkaar lijken dan op een naaste verwant.

het Taxonomische classificatiesysteem

taxonomie (wat letterlijk “arrangementrecht” betekent) is de wetenschap van het classificeren van organismen om internationaal gedeelde classificatiesystemen te construeren met elk organisme dat in meer en meer inclusieve groepen wordt geplaatst. Denk na over hoe een supermarkt is georganiseerd. Een grote ruimte is verdeeld in afdelingen, zoals productie, zuivel, en vlees., Dan verdeelt elke afdeling zich verder in gangpaden, dan elk gangpad in categorieën en merken, en dan uiteindelijk een enkel product. Deze organisatie van Grotere naar kleinere, meer specifieke categorieën wordt een hiërarchisch systeem genoemd.

het taxonomische classificatiesysteem (ook wel het Linnaeïsche systeem genoemd naar de uitvinder, Carl Linnaeus, een Zweedse botanicus, zoöloog en arts) gebruikt een hiërarchisch model. Vanaf het beginpunt worden de groepen specifieker, totdat één tak eindigt als één soort., Bijvoorbeeld, na het gemeenschappelijke begin van alle leven, wetenschappers verdelen organismen in drie grote categorieën genoemd een domein: bacteriën, Archaea, en Eukarya. Binnen elk domein is een tweede categorie genaamd een Koninkrijk. Na koninkrijken zijn de volgende categorieën van toenemende specificiteit: phylum, klasse, orde, familie, geslacht en soorten (figuur 5).

Figuur 5. Het taxonomische classificatiesysteem gebruikt een hiërarchisch model om levende organismen in steeds specifiekere categorieën te organiseren., De gewone hond, Canis lupus familiaris, is een ondersoort van Canis lupus, die ook de wolf en dingo omvat. (credit “dog”: modification of work by Janneke Vreugdenhil)

het Koninkrijk Animalia stamt uit het Eukarya-domein. Voor de gewone hond zijn de classificatieniveaus zoals weergegeven in Figuur 5. Daarom heeft de volledige naam van een organisme technisch acht termen. Voor de hond is het: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis en lupus. Merk op dat elke naam een hoofdletter heeft, behalve voor soorten, en de genus-en soortnamen zijn cursief., Wetenschappers verwijzen over het algemeen naar een organisme alleen door zijn geslacht en soort, dat is de twee-woord wetenschappelijke naam, in wat wordt genoemd binomiale nomenclatuur. Daarom is De wetenschappelijke naam van de hond Canis lupus. De naam op elk niveau wordt ook wel een taxon genoemd. Met andere woorden, honden zijn in orde Carnivora. Carnivora is de naam van het taxon op het niveau van de orde; Canidae is het taxon op het niveau van de familie, enzovoort. Organismen hebben ook een gemeenschappelijke naam die mensen meestal gebruiken, in dit geval, hond. Merk op dat de hond bovendien een ondersoort is: de “familiaris” in Canis lupus familiaris., Ondersoorten zijn leden van dezelfde soort die in staat zijn om levensvatbare nakomelingen te paren en te reproduceren, maar ze worden beschouwd als afzonderlijke ondersoorten vanwege geografische of gedragsisolatie of andere factoren.

Figuur 6 laat zien hoe de niveaus evolueren naar specificiteit met andere organismen. Merk op hoe de hond een domein deelt met de grootste diversiteit aan organismen, waaronder planten en vlinders. Op elk subniveau lijken de organismen meer op elkaar omdat ze nauwer verwant zijn., Historisch, zijn de wetenschappers geclassificeerd organismen gebruikend kenmerken, maar aangezien de technologie van DNA wordt ontwikkeld, zijn preciezere fylogenies bepaald.

oefenvraag

Figuur 6. Op elk subniveau in het taxonomische classificatiesysteem lijken organismen meer op elkaar. Honden en wolven zijn dezelfde soort omdat ze levensvatbare nakomelingen kunnen voortbrengen en voortbrengen, maar ze zijn verschillend genoeg om te worden geclassificeerd als verschillende ondersoorten., (credit “plant”: modificatie van het werk van “berduchwal” / Flickr; credit “insect”: modificatie van het werk van Jon Sullivan; credit “fish”: modificatie van het werk van Christian Mehlführer; credit “rabbit”: modificatie van het werk van Aidan Wojtas; credit “cat”: modificatie van het werk van Jonathan Lidbeck; credit “fox”: modificatie van het werk van Kevin Bacher, NPS; credit “jackal”: modificatie van het werk van Thomas A., Hermann, NBII, USGS; credit “wolf”: modification of work by Robert Dewar; credit “dog”: modification of work by”digital_image_fan” /Flickr)

Op welke niveaus worden katten en honden geacht deel uit te maken van dezelfde groep?

Toon antwoord

katten en honden maken op vijf niveaus deel uit van dezelfde groep: beide bevinden zich in het domein Eukarya, het Koninkrijk Animalia, de phylum Chordata, de klasse Mammalia en de orde Carnivora.,

recente genetische analyse en andere ontwikkelingen hebben aangetoond dat sommige vroegere fylogenetische classificaties niet aansluiten bij het evolutionaire verleden; daarom moeten veranderingen en updates worden gemaakt als nieuwe ontdekkingen plaatsvinden. Bedenk dat fylogenetische bomen hypothesen zijn en worden gewijzigd als gegevens beschikbaar komen., Bovendien heeft de classificatie zich historisch gericht op het groeperen van organismen, voornamelijk op basis van gemeenschappelijke kenmerken en illustreert zij niet noodzakelijk hoe de verschillende groepen zich vanuit een evolutionair perspectief tot elkaar verhouden. Ondanks het feit dat een nijlpaard meer op een varken lijkt dan op een walvis, kan het nijlpaard het dichtst levende familielid van de walvis zijn.

Controleer wat u begrijpt

beantwoord de vraag(en) hieronder om te zien hoe goed u de onderwerpen begrijpt die in de vorige sectie werden behandeld., Deze korte quiz telt niet mee voor je cijfer in de klas, en je kunt het opnieuw een onbeperkt aantal keer.

Gebruik deze quiz om uw begrip te controleren en te beslissen of (1) de vorige sectie verder te bestuderen of (2) verder te gaan naar de volgende sectie.