קלדוגרם: מה זה, חלקים, איך זה נעשה, תפקוד

קלדוגרמות הם ייצוגים גרפיים הממחישים יחסים אבולוציוניים בין קבוצות שונות של אורגניזמים. הם תורמים להבנת הפילוגניה, המדגיש את ההיסטוריה האבולוציונית המשותפת בין מינים שונים.

דיאגרמות אלו בנויות על סמך מאפיינים משותפים ונגזרים, המכונים סינפומורפיות. קלדוגרמה מורכבת ממסופים, ענפים, צמתים ושורש. כל התפצלות בקלדוגרמה מייצגת נקודה שבה שושלת אבות משותפת מתפצלת לשושלות נפרדות.

קרא גם: שונות גנטית - מרכיב בסיסי להתרחשות האבולוציה

נושאים במאמר זה

• 1 - סיכום קלדוגרמות
• 2 - מהי קלדוגרם?
• 3 - האם פילוגניה וקלדוגרמה הם שם נרדף?
• 4 - מה תפקידה של הקלדוגרמה?
• 5 - מהם המרכיבים של הקלדוגרמה?
• 6 - איך בונים קלדוגרמה?
• 7 - איך קוראים קלדוגרם?

סיכום על קלדוגרמות

• קלדוגרמות הן דיאגרמות מסועפות המייצגות את היחסים הפילוגנטיים בין הטסים.
• הם הוצעו במסגרת הסיסטמטיקה הפילוגנטית או הקלדיסטית.
• פילוגניה וקלדוגרמה אינן מילים נרדפות.
• קלדוגרמות בנויות על סמך סינפומורפיות, המוגדרות באמצעות השערות של הומולוגיות בין מאפיינים של אורגניזמים שונים.
• הפרסימוניות היא קריטריון חשוב בבניית קלדוגרמות ומחפשת את התבנית הפשוטה ביותר שמסבירה את הקשרים הנצפים.
• המרכיבים של קלדוגרמה הם: מסופים, צמתים, ענפים ושורש.
• סידור האורגניזמים בענפי הקלדוגרם משקף את סמיכות היחסים האבולוציוניים ביניהם.
• כל צומת בקלדוגרמה מייצג אב קדמון משותף.
• מאובנים לא נחשבים אלינו. הם סופניים.
• אורך הענפים של קלדוגרם אינו מייצג את חלוף הזמן.
• ייצוגים אלה עוזרים להבין את המגוון הביולוגי וכיצד אורגניזמים שונים קשורים אבולוציונית.

מהי קלדוגרם?

קלדוגרמות הן דיאגרמות מסועפות המייצגות יחסי קרבה פילוגנטיים בין טקסונים (קבוצת אורגניזמים המובאת יחד על סמך מאפיינים משותפים). קלדוגרמות הן חלק משיטתיות פילוגנטית או קלדיסטית, גישה לשיטתיות שהוצעה על סמך פרסום יצירותיו של וילי הניג ב-1966.

בקלדיסטיקה מבינים זאת מגוון היצורים החיים זה נובע מתהליכים אבולוציוניים, כגון אנגנזה וקלדוגנזה. אנגנזה היא התהליך שבו דמות מופיעה או משתנה באוכלוסייה לאורך זמן, אחראית לחידושים אבולוציוניים.

קלדוגנזה מתייחסת לשינויים האבולוציוניים של שושלות פילוגנטיות קשור ל אירועי מין (הופעה של שני מינים צאצאים או יותר ממין קדמון), המובילה לגיוון אבולוציוני של שושלת.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום ;)

קלדיסטיקה מציעה רק הכרה בקבוצות מונופילטיות (קבוצה שנוצרה אך ורק על ידי מין קדמון וכל צאצאיו) טבעיים, יוצרים את קבוצות הטקסונים שלהם בהתבסס על זיהוי סינפומורפיות (דמויות נגזרות המחולקות בין טקסונים סופניים לְהַלחִין).

היא גם משתמשת בזלזול כקריטריון בבחירה בין השערות המסבירות את יחסי הקרבה הפילוגנטיים בין אורגניזמים. על פי קריטריון החסכנות, ההסבר הפשוט ביותר לקשר הפילוגנטי בין אורגניזמים הוא זה שמניח את המספר הקטן ביותר של צעדים אבולוציוניים, כלומר, מזעור שינויים במצב של דמויות לאורך האבולוציה.

ראה גם: מהם איברים אנלוגיים ואיברים הומולוגיים?

האם פילוגניה וקלדוגרמה הם מילים נרדפות?

חשוב להדגיש זאת לא מומלץ להשתמש במונחים פילוגניה וקלדוגרמה כמילים נרדפות. פילוגניה מייצגת את היחסים האבולוציוניים בין הטסים, כולל היבטים של התהליך של גיוון אבולוציוני של שושלת ביולוגית באמצעות אירועי קלדוגנזה, לא מיוצג בקלדוגרמות. הזמן, למשל, אינו מיוצג בתרשימים הללו.

מה תפקידה של הקלדוגרמה?

קלדוגרמות מציעים ייצוג חזותי של היחסים האבולוציוניים בין קבוצות מגוונות של אורגניזמים, מתן מבנה המקל על הארגון והבנת הידע על האבולוציה. דיאגרמות אלו לא רק לפשט את הניתוח והתקשורת של נתונים מורכבים אלא גם לאפשר זיהוי של מאפיינים משותפים בין קבוצות שונות על ידי הכללתם בענפי הקלדוגרם.

קלדוגרמות גם מדגישות קלאדים, המייצגים קבוצות של אורגניזמים המאוחדות על ידי אב קדמון משותף, תורם לתיחום הטסים ברמות היררכיות שונות, כמין, מגדר, משפחה וסדר. גישה ויזואלית זו חיונית להבנת המגוון הביולוגי והקשרים ההדדיים האבולוציוניים בין יצורים חיים.

מהם המרכיבים של הקלדוגרמה?

הקלדוגרמה מורכבת מ:

• מסופים;
• ענפים;
• לָנוּ;
• מָקוֹר.

המרכיבים של קלדוגרם הם: שורש, ענפים, צמתים ומסופים. (קרדיט תמונה: הלויסה פרננדס פלורס)

הטרמינלים מייצגים את ישויות המחקר, שיכולות להיות פרט, אוכלוסיות או מין. הקווים היוצאים מהטרמינלים הם הסניפים. הענפים מחוברים זה לזה בקשר. הם מחברים ישירות מסופים כמו גם רמות למטה.

הצומת מייצג את האב הקדמון ההיפותטי עבור כל אשכול שבו התרחש אירוע הקלדוגנזה. הצומת האחרון מציין את הכנסת השורש, הנקודה שבה קלדוגרמה מתחברת לשאר עץ החיים, ומייצגת השערה של השושלת העתיקה ביותר של הקבוצה.

חָשׁוּב: צמתים אינם מייצגים מאובנים. מאובן, כאשר הוא נמצא, הוא אלמנט ידוע בניתוח וייוצג על ידי טרמינל המשתמש במוסכמה (בדרך כלל פגיון) כדי להדגיש שזהו טקסון מאובנים.

איך בונים קלדוגרמה?

נבנות קלדוגרמות מבוסס על ההגדרה של טרמינלים, המייצגים את קבוצת הטקסיות שיש ללמוד ומהווים את הקבוצה הפנימית. קבוצת המינים שיש לכלול למטרות השוואה עם הטקסיות השייכות לקבוצה הפנימית מהווה את הקבוצה החיצונית. לקבוצה החיצונית יש גם את הפונקציה לסייע בנקודת ההשתרשות של העץ במהלך ניתוח.

עבור שחזור פילוגנטי של קבוצה של אורגניזמים, נעשה שימוש בנתונים ממחקרים מורפולוגיים, גֵנֵטִי, התנהגותי, אקולוגי, עוברי או כל מאפיינים תורשתיים.

סיסטמטיסטים (חוקרי שיטתיות) מנתחים מספר רב של דגימות המייצגות שושלות עניין שונות, מחפשות מאפיינים (או דמויות) הקיימות בהן אורגניזמים. בחיפוש הזה, השערות של הומולוגיה מתוארות, שבו נוצרים יחסי התאמה בין מבני אורגניזם. מבנה אחד הוא הומולוגי לאחר כשהוא עובר בירושה מאב קדמון משותף. כאשר יש שגיאה בהצעת השערה של הומולוגיה, זה נקרא הומופלזיה.

המאפיינים שנאספו נאספים למטריצת תווים. במטריצת אופי, שורות מייצגות אורגניזמים ועמודות מייצגות תכונות, המציינות את המצב של כל תכונה עבור כל אורגניזם. במקרה של נתונים מולקולריים, כל אתר שנצפה ברצף נתון נחשב לדמות. מטריצת התווים עוזרת לארגן מידע שיועבר לקלדוגרמה.

מידע מלוקט לתוך מערך תווים. (קרדיט תמונה: הלויסה פרננדס פלורס)

לאחר מכן מנתחים את מטריצת הדמויות על מנת לנסות להגדיר את המצבים הנגזרים של כל דמות (אפומורפיות) ואת מצבי האבות (פלזיומורפיות). ניתוח זה נעשה על ידי אלגוריתם המנסה ליישב את שינויי המצב הנצפים במטריקס עם עץ פילוגנטי המסביר שינויים כאלה בצורה הפשוטה ביותר, תוך שימוש בעקרון הפרסימוניות.

יודע יותר: מה קובעת תיאוריית הברירה הטבעית?

איך קוראים קלדוגרמה?

בקלדוגרמה, הקרבה הגדולה יותר של שני יסודות בהשוואה לשלישי מתפרשת כשיקוף של ההיסטוריה האבולוציונית של הטסים הללו, והם נקראים קבוצות אחיות. ההתפצלות בקלדוגרמה מייצגות את הנקודות שבהן מתפצלים השושלותשעות נוספות. הסדר המסועף מיוצג על ידי השורש, כאירוע האבולוציוני העתיק ביותר, לעבר הטרמינלים, המייצגים אירועים אחרונים.

אורכי ענפים אינם מייצגים יחידות זמן, כלומר, אורך ענף אחד ביחס לאחר אומר לנו את אותו הדבר. יתר על כן, אתה לקלדוגרמות יכולות להיות ייצוגים אסתטיים שונים, עם יותר ענפים מרובעים, למשל. חשוב להדגיש זאת היפוך קלדוגרמה אינו משנה את היחסים בין הטסים.

כל הקלדוגרמות בתמונה זו מייצגות את אותה היסטוריה אבולוציונית. (קרדיט תמונה: הלויסה פרננדס פלורס)

אפשר להבחין בנוכחותם של שלושה סוגי קבוצות בהשערות המיוצגות על ידי הקלדוגרמות, למרות הקלדיסטיקה שרק זיהתה את קיומן של קבוצות מונופילטיות:

רק הקיבוץ המונופילטי נחשב טבעי. (קרדיט תמונה: הלויסה פרננדס פלורס)

• קבוצה מונופילטית: זוהי קבוצה הנחשבת טבעית, שנוצרה אך ורק על ידי מין קדמון וכל צאצאיו. קבוצות מונופילטיות ידועות גם כקלידים וניתנות לאבחון על ידי נוכחות של סינפומורפיות.
• קבוצה פרפילטית: זוהי קבוצה הנחשבת למלאכותית, מכיוון שהיא נוצרת על ידי מין קדמון וחלק ממין צאצאיו, אך לא כולם. זה נתמך על ידי נוכחות של plesiomorphies והעדר synapomorphies.
• קבוצה פוליפילטית: היא קבוצה מלאכותית שנוצרה על ידי מינים שמקורם במספר אבות.

קרדיט תמונה

^[1]ויקימדיה קומונס

מקורות

אמורים, ד. ס. 2002. יסודות הסיסטמטיקה הפילוגנטית. Ribeirão Preto: Holos Editora. 136 עמ'.

ג'וסטינה, ל. א. D., MEGLHIORATTI, F.A. & RODRIGUES, M.E. 2011. תוכן הסיסטמטיקה והפילוגנטיקה בספרי הלימוד בתיכון. לְהַאִיץ. חיבור, יג(2): 65-84.

לופס, ס. G. ב. W. & CHOW HO, F. ו. נושא 4. מושגים בסיסיים של שיטתיות פילוגנטית. בתוך: חיים וסביבה - גיוון ביולוגי ופילוגניה. תואר במדעים - USP/Univesp. פ. 54-67.

סנטוס, סי. M. ד. & CALOR, A. א. 2007. הוראת ביולוגיה אבולוציונית תוך שימוש במבנה המושגי של סיסטמטיקה פילוגנטית - אני. מדע והוראה, 1(2).

ווילי, א. O. & ליברמן, ב. ס. 2011. פילוגנטיקה: התיאוריה והפרקטיקה של שיטתיות פילוגנטית. 2. ed. אוקספורד: ווילי. 406 עמ'.

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בעבודה בית ספרית או אקדמית? תראה:

פלורס, הלויסה פרננדס. "קלדוגרם"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/cladograma.htm. נגיש ב-3 בדצמבר 2023.