Biologie pro Obory

Číst a analyzovat fylogenetický strom, který dokumenty evoluční vztahy

Ve vědecké pojmy, evoluční historii a vztah organismu nebo skupiny organismů se nazývá fylogeneze. Fylogeneze popisuje vztahy organismu, například z jakých organismů se předpokládá, že se vyvinuly, ke kterým druhům je nejvíce příbuzný, a tak dále. Fylogenetické vztahy poskytují informace o sdíleném původu, ale ne nutně o tom, jak jsou organismy podobné nebo odlišné.,

Vědecká Klasifikace

Obrázek 1. V této sbírce brouků je zastoupeno pouze několik z více než jednoho milionu známých druhů hmyzu., Brouci jsou hlavní podskupinou hmyzu. Tvoří asi 40 procent všech druhů hmyzu a asi 25 procent všech známých druhů organismů.

proč biologové klasifikují organismy? Hlavním důvodem je smysl neuvěřitelné rozmanitosti života na Zemi. Vědci identifikovali miliony různých druhů organismů. Mezi zvířaty je nejrozmanitější skupinou organismů hmyz. Již bylo popsáno více než milion různých druhů hmyzu. Odhadem devět milionů druhů hmyzu zatím nebylo identifikováno., Malý zlomek druhů hmyzu je uveden ve sbírce brouků na obrázku 1.

stejně různorodé jako hmyz, může existovat ještě více druhů bakterií, další hlavní skupina organismů. Je zřejmé, že je třeba organizovat obrovskou rozmanitost života. Klasifikace umožňuje vědcům organizovat a lépe porozumět základním podobnostem a rozdílům mezi organismy. Tyto znalosti jsou nezbytné k pochopení současné rozmanitosti a minulé evoluční historie života na Zemi.,

fylogenetické stromy

vědci používají nástroj zvaný fylogenetický strom k zobrazení evolučních cest a spojení mezi organismy. Fylogenetický strom je diagram používaný k odrazu evolučních vztahů mezi organismy nebo skupinami organismů. Vědci považují fylogenetické stromy za hypotézu evoluční minulosti, protože se nemůžeme vrátit k potvrzení navrhovaných vztahů. Jinými slovy, „strom života“ může být konstruován tak, aby ilustroval, kdy se různé organismy vyvinuly, a ukázal vztahy mezi různými organismy (Obrázek 2).,

každá skupina organismů prošla vlastní evoluční cestou, nazývanou jeho fylogeneze. Každý organismus akcie příbuznosti s ostatními, a na základě morfologické a genetické důkazy, vědci se pokoušejí zmapovat evoluční cesty veškerého života na Zemi. Mnoho vědců staví fylogenetické stromy pro ilustraci evolučních vztahů.

struktura fylogenetických stromů

fylogenetický strom lze číst jako mapu evoluční historie. Mnoho fylogenetických stromů má na základně jednu linii představující společného předka., Vědci nazývají takové stromy zakořeněné, což znamená, že existuje jediná rodová linie (obvykle nakreslená zdola nebo vlevo), ke které se vztahují všechny organismy zastoupené v diagramu. Oznámení v zakořeněný fylogenetický strom že tři domény—Bakterie, Archea a Eukarya—rozcházejí z jediného bodu a větví. Malá větev, kterou rostliny a zvířata (včetně lidí) zaujímají v tomto diagramu, ukazuje, jak nedávné a nepatrné jsou tyto skupiny porovnávány s jinými organismy. Nekořeněné stromy neukazují společného předka, ale ukazují vztahy mezi druhy.,

Obrázek 2. Oba tyto fylogenetické stromy, zobrazuje vztah tří domén života—Bakterie, Archea a Eukarya—ale (a) kořeny stromu se pokouší určit, kdy různé druhy odchýlil od společného předka, zatímco (b) nezakořeněné stromy nemusí. (kredit: úprava práce Eric Gaba)

V kořeny stromu, větvení označuje evoluční vztahy (viz Obrázek 3). Bod, kde dochází k rozdělení, nazývaný bod větve, představuje místo, kde se jedna linie vyvinula v odlišnou novou., Rodokmen, který se vyvinul brzy od kořene a zůstává nerozvětvený, se nazývá bazální taxon. Když dvě linie pocházejí ze stejného bodu větve, nazývají se sesterská taxona. Větev s více než dvěma liniemi se nazývá polytomie a slouží k ilustraci, kde vědci definitivně neurčili všechny vztahy. Je důležité si uvědomit, že ačkoli sesterské taxony a polytomie sdílejí předka, neznamená to, že se skupiny organismů navzájem rozdělují nebo se vyvíjejí., Organismy ve dvou taxonech se sice rozdělily na konkrétní pobočku, ale ani taxony nevedly k druhému.

obrázek 3. Kořen fylogenetického stromu naznačuje, že rodová linie dala vzniknout všem organismům na stromě. Bod větve označuje, kde se rozcházely dvě linie. Rodokmen, který se vyvinul brzy a zůstává nerozvětvený, je bazální taxon. Když dvě linie pocházejí ze stejného bodu větve, jsou sesterskými taxony. Větev s více než dvěma liniemi je polytomie.,

výše uvedené diagramy mohou sloužit jako cesta k pochopení evoluční historie. Cesta může být vysledována od původu života k jednotlivým druhům procházením evolučními větvemi mezi těmito dvěma body. Také tím, že začneme s jediným druhem a vysledujeme zpět k „kmeni“ stromu, lze zjistit, že předkové tohoto druhu, stejně jako kde linie sdílejí společný původ. Kromě toho může být strom použit ke studiu celých skupin organismů.,

dalším bodem, který je třeba zmínit o fylogenetické struktuře stromu, je to, že rotace v bodech větví nemění informace. Pokud by byl například otočen bod větve a změnil se řád taxonu, nezměnilo by to Informace, protože vývoj každého taxonu z pobočkového bodu byl nezávislý na druhém.

Mnoho disciplín v rámci studia biologie přispět k pochopení toho, jak minulé a současné se život vyvinul v průběhu času; tyto disciplíny dohromady přispělo k vytváření, aktualizace a udržování „stromu života.,“Informace se používají k organizaci a klasifikaci organismů založených na evolučních vztazích ve vědecké oblasti zvané systematika. Data mohou být shromažďována z fosilií, ze studia struktury částí těla nebo molekul používaných organismem a analýzou DNA. Tím, že kombinuje data z mnoha zdrojů, vědci mohou dát dohromady fylogeneze organismu; od fylogenetických stromů jsou hypotézy, budou i nadále měnit, jako nové druhy života jsou objeveny a nové informace se dozvěděl.,

Omezení Fylogenetických Stromů

To může být snadno předpokládat, že více blízce příbuzných organismů si víc podobné, a i když to je často případ, není to vždy pravda. Pokud se dva blízce příbuzné druhy se vyvinuly pod výrazně lišily okolí nebo po vývoji nového přizpůsobení, je možné, že tyto dvě skupiny se objeví více jiný než ostatní skupiny, které nejsou tak blízce příbuzné., Například, fylogenetický strom na Obrázku 4 ukazuje, že ještěrky a králíci mají oba plodové vejce, zatímco žáby nemají; zatím ještěrky a žáby se objeví více podobné, než ještěrky a králíky.

obrázek 4. Tento žebřík podobný fylogenetickému stromu obratlovců je zakořeněn organismem, který postrádal páteř. V každém bodě větve jsou organismy s různými znaky umístěny v různých skupinách na základě charakteristik, které sdílejí.,

dalším aspektem fylogenetických stromů je to, že pokud není uvedeno jinak, větve nezohledňují délku času, pouze evoluční řád. Jinými slovy, délka větve obvykle neznamená více času, ani krátká větev neznamená méně času-pokud není uvedeno na diagramu. Například na obrázku 4 strom neuvádí, kolik času uplynulo mezi vývojem plodových vajec a vlasů. To, co strom ukazuje, je pořadí, ve kterém se věci odehrály., Opět pomocí Obrázku 4, strom ukazuje, že nejstarší rys je páteř, následuje otočné čelisti, a tak dále. Nezapomeňte, že jakýkoli fylogenetický strom je součástí většího celku a jako skutečný strom neroste pouze jedním směrem po vývoji nové větve.

Takže, pro organismy na Obrázku 4, jen proto, že páteř se vyvinul neznamená, že bezobratlých evoluce přestal, znamená to pouze, že nová větev vytvořena., Také skupiny, které nejsou úzce spjaty, ale vyvíjejí se za podobných podmínek, se mohou jevit více fenotypicky podobné než blízkému příbuznému.

Taxonomický Klasifikační Systém

Taxonomie (což doslova znamená „ujednání zákon“) je věda o třídění organismů postavit mezinárodně sdílené systémy klasifikace, s každou organismus umístěn do více a více inkluzivní seskupení. Přemýšlejte o tom, jak je obchod s potravinami organizován. Jeden velký prostor je rozdělen na oddělení, jako jsou produkty, mléčné výrobky a maso., Pak se každé oddělení dále rozdělí na uličky, pak každou uličku do kategorií a značek a nakonec jeden produkt. Tato organizace z větších na menší, konkrétnější kategorie se nazývá hierarchický systém.

taxonomický klasifikační systém (také volal Linného systému po jeho vynálezce, Carl Linné, švédský botanik, zoolog a lékař) používá hierarchický model. Pohybující se od místa původu se skupiny stávají konkrétnějšími, dokud jedna větev neskončí jako jediný druh., Například po společném začátku celého života vědci rozdělují organismy do tří velkých kategorií nazývaných doména: bakterie, Archaea a Eukarya. V rámci každé domény je druhá kategorie s názvem království. Po královstvích jsou následující kategorie rostoucí specifičnosti: kmen, třída, řád, rodina, rod a druh (obrázek 5).

obrázek 5. Taxonomický klasifikační systém používá hierarchický model k organizaci živých organismů do stále specifičtějších kategorií., Obyčejný pes, Canis lupus familiaris, je poddruh Canis lupus, který také zahrnuje vlka a dingo. (credit „dog“: modifikace práce Janneke Vreugdenhil)

království Animalia pochází z domény Eukarya. Pro běžného psa by byly klasifikační úrovně, jak je znázorněno na obrázku 5. Proto celé jméno organismu má technicky osm termínů. Pro psa je to: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis a lupus. Všimněte si, že každé jméno je kapitalizováno s výjimkou druhů a názvy rodů a druhů jsou kurzívou., Vědci obecně odkazují na organismus pouze podle jeho rodu a druhu, což je jeho dvouslovný vědecký název, v tzv. binomické nomenklatuře. Proto je vědeckým názvem psa Canis lupus. Název na každé úrovni se také nazývá taxon. Jinými slovy, psi jsou v pořádku Carnivora. Carnivora je název taxonu na úrovni řádu; Canidae je taxon na úrovni rodiny, a tak dále. Organismy mají také společný název, který lidé obvykle používají, v tomto případě, pes. Všimněte si, že pes je navíc poddruh: „familiaris“ v Canis lupus familiaris., Poddruhy jsou členy stejného druhu, které jsou schopné páření a reprodukce životaschopných potomků, ale jsou považovány za samostatné poddruhy kvůli geografické nebo behaviorální izolaci nebo jiným faktorům.

obrázek 6 ukazuje, jak se hladiny pohybují směrem ke specificitě s jinými organismy. Všimněte si, jak pes sdílí doménu s nejširší rozmanitostí organismů, včetně rostlin a motýlů. Na každé podúrovni se organismy stávají podobnějšími, protože jsou blíže příbuzné., Historicky vědci klasifikovali organismy pomocí charakteristik, ale jak se vyvinula technologie DNA, byly stanoveny přesnější fylogenie.

Cvičení Otázku

Obr. 6. Na každé úrovni v taxonomickém klasifikačním systému se organismy stávají podobnějšími. Psi a vlci jsou stejný druh, protože mohou chovat a produkovat životaschopné potomstvo, ale jsou dostatečně odlišné, aby byly klasifikovány jako různé poddruhy., (úvěr „závod“: změna práce „berduchwal“/Flickr; úvěr „hmyz“: změna práce Jon Sullivan; úvěr „ryby“: změna práce Christian Mehlführer; úvěr „králík“: změna práce Aidan Wojtas; úvěr „kočka“: změna práce podle Jonathan Lidbeck; úvěr „fox“: změna práce Kevin Bacher, NPS; úvěr „šakal“: změna práce tím, že Thomas a., Hermann, NBII, USGS; úvěr „vlk“: změna práce Robert Dewar; úvěr „pes“: změna práce „digital_image_fan“/Flickr)

Na jakých úrovních jsou psi a kočky považovány za součást stejné skupiny?

Zobrazit Odpověď

Kočky a psi jsou součástí stejné skupiny na pěti úrovních: obě jsou v doméně Eukarya, říše Animalia, kmen Chordata, třída Savci, řád Šelmy.,

Nedávné genetické analýzy a další pokroky zjistili, že některé dříve fylogenetická klasifikace, nejsou v souladu s evoluční minulosti; proto změny a aktualizace musí být provedena podle nových objevů docházet. Připomeňme, že fylogenetické stromy jsou hypotézy a jsou modifikovány, jakmile budou data k dispozici., Kromě toho, klasifikace historicky se zaměřil na seskupení organismů, především sdílené vlastnosti a nemusí ilustrují, jak různé skupiny vztahují k sobě navzájem z evolučního hlediska. Například, navzdory skutečnosti, že hroch připomíná prase více než velrybu, hroch může být nejbližším živým příbuzným velryby.

Zkontrolujte své porozumění

odpovězte na níže uvedenou otázku, abyste zjistili, jak dobře rozumíte tématům uvedeným v předchozí části., Tento krátký kvíz se nezapočítává do vaší třídy ve třídě a můžete jej opakovat neomezeně mnohokrát.

pomocí tohoto kvízu zkontrolujte své porozumění a rozhodněte se, zda chcete (1) studovat předchozí sekci dále nebo (2) Přejít na další část.