Kladogramy to graficzne przedstawienia ilustrujące powiązania ewolucyjne pomiędzy różnymi grupami organizmów. Przyczyniają się dla zrozumienia filogenezy, podkreślając historię ewolucyjną wspólną dla różnych gatunków.
Diagramy te są konstruowane w oparciu o cechy wspólne i pochodne, zwane synapomorfiami. Kladogram składa się z końcówek, gałęzi, węzłów i korzenia. Każde rozwidlenie na kladogramie reprezentuje punkt, w którym wspólna linia przodków dzieli się na odrębne linie.
Przeczytaj też: Zmienność genetyczna — podstawowy element ewolucji
Podsumowanie o kladogramach
- Kladogramy to diagramy rozgałęzione przedstawiające powiązania filogenetyczne między taksonami.
- Zaproponowano je w ramach systematyki filogenetycznej lub kladystycznej.
- Filogeneza i kladogram nie są synonimami.
- Kladogramy konstruowane są w oparciu o synapomorfie, definiowane poprzez hipotezy dotyczące homologii między cechami różnych organizmów.
- Oszczędność jest ważnym kryterium w konstrukcji kladogramów i poszukuje najprostszego wzoru wyjaśniającego zaobserwowane zależności.
- Elementami kladogramu są: końcówki, węzły, gałęzie i korzeń.
- Rozmieszczenie organizmów w gałęziach kladogramu odzwierciedla bliskość ich powiązań ewolucyjnych.
- Każdy węzeł kladogramu reprezentuje wspólnego przodka.
- Skamieniałości nie są uważane za nas. Są terminalne.
- Długość gałęzi kladogramu nie odzwierciedla upływu czasu.
- Reprezentacje te pomagają zrozumieć różnorodność biologiczną i ewolucyjne pokrewieństwo różnych organizmów.
Co to jest kladogram?
Kladogramy są diagramy rozgałęzione przedstawiające pokrewieństwo filogenetyczne między taksonami (grupa organizmów zebrana na podstawie wspólnych cech). Kladogramy są częścią systematyki filogenetycznej lub kladystycznej, podejścia do systematyki zaproponowanego na podstawie publikacji prac Willi Henniga w 1966 roku.
W kladystyce jest to rozumiane różnorodność istot żywych wynika z procesów ewolucyjnych, takich jak anageneza i kladogeneza. Anageneza to proces, w wyniku którego postać pojawia się lub zmienia w populacji w czasie, będąc odpowiedzialnym za ewolucyjne nowości.
Kladogeneza odnosi się do ewolucyjnych zmian linii filogenetycznych związany z zdarzenia specjacyjne (pojawienie się dwóch lub więcej gatunków potomków gatunku przodków), co prowadzi do ewolucyjnego zróżnicowania linii rodowej.
Kladystyka proponuje jedynie uznanie grup monofiletycznych (grupy utworzonej wyłącznie przez gatunek przodków i wszystkich jego potomków) za naturalne, tworząc grupy taksonów w oparciu o rozpoznanie synapomorfii (cech pochodnych wspólnych dla taksonów końcowych, które komponować).
Wykorzystuje również oszczędność jako kryterium wyboru między hipotezami wyjaśniającymi filogenetyczne relacje pokrewieństwa między organizmami. Najprostszym wyjaśnieniem pokrewieństwa filogenetycznego między organizmami jest kryterium oszczędności taki, który zakłada najmniejszą liczbę kroków ewolucyjnych, czyli minimalizację zmian stanu postacie w całej ewolucji.
Zobacz też: Co to są narządy analogiczne i narządy homologiczne?
Czy filogeneza i kladogram są synonimami?
Ważne jest, aby to podkreślić Nie zaleca się używania terminów filogeneza i kladogram jako synonimów. Filogeneza reprezentuje ewolucyjne relacje między taksonami, w tym aspekty procesu ewolucyjne zróżnicowanie linii biologicznej poprzez zdarzenia kladogenezy, nieprzedstawione w kladogramach. Na przykład czas nie jest przedstawiony na tych diagramach.
Jaka jest funkcja kladogramu?
Kladogramy oferują wizualną reprezentację relacji ewolucyjnych między różnymi grupami organizmów, zapewniając strukturę ułatwiającą organizację i zrozumienie wiedzy o ewolucji. Nie tylko te schematy upraszczają analizę i komunikację złożonych danych ale także pozwalają na identyfikację cech wspólnych dla różnych grup poprzez włączenie ich do gałęzi kladogramu.
Kladogramy podkreślają również klady, które reprezentują grupy organizmów połączonych wspólnym przodkiem, przyczyniając się do delimitacji taksonów na różnych poziomach hierarchicznych, jako gatunek, płeć, rodzina i porządek. To wizualne podejście jest niezbędne do zrozumienia różnorodności biologicznej i ewolucyjnych powiązań między żywymi istotami.
Z jakich elementów składa się kladogram?
Kladogram składa się z:
- terminale;
- gałęzie;
- nas;
- źródło.
Końcówki reprezentują badane jednostki, którymi może być osobnik, populacja lub gatunek. Linie wychodzące z terminali to odgałęzienia. Gałęzie są połączone ze sobą za pomocą węzła. Łączą bezpośrednio terminale i poziomy znajdujące się niżej.
Węzeł reprezentuje hipotetycznego przodka każdego klastra, w którym wystąpiło zdarzenie kladogenezy. Ostatni węzeł oznacza wstawienie korzenia, punkt, w którym kladogram łączy się z resztą drzewa życia i reprezentuje hipotezę najstarszego rodu grupy.
Ważny: Węzły nie reprezentują skamieniałości. Skamieniałość, gdy zostanie znaleziony, jest znanym elementem analizy i będzie reprezentowany przez terminal wykorzystujący konwencję (zwykle sztylet), aby podkreślić, że jest to takson kopalny.
Jak zbudować kladogram?
Konstruuje się kladogramy w oparciu o definicję terminali, które reprezentują zbiór taksonów będących przedmiotem zainteresowania i stanowią grupę wewnętrzną. Zbiór gatunków, które należy uwzględnić w celach porównawczych z taksonami należącymi do grupy wewnętrznej, stanowi grupę zewnętrzną. Grupa zewnętrzna pełni także funkcję wspomagania punktu zakorzenienia drzewa podczas analizy.
Do rekonstrukcji filogenetycznej zbioru organizmów wykorzystuje się dane z badań morfologicznych, genetyczny, behawioralne, ekologiczne, embriologiczne lub jakiekolwiek cechy dziedziczne.
Systematycy (badacze systematyczni) analizują dużą liczbę reprezentujących okazów różnych linii zainteresowań, szukając cech (lub postaci) w nich obecnych organizmy. W tym poszukiwaniu zarysowano hipotezy homologii, w którym ustanawiane są relacje korespondencyjne między strukturami organizmu. Jedna struktura jest homologiczna z inną, jeśli jest dziedziczona od wspólnego przodka. Kiedy w stawianiu hipotezy homologii pojawia się błąd, nazywa się to homoplazją.
Zebrane cechy są zestawiane w matrycę znaków. W macierzy znaków wiersze reprezentują organizmy, a kolumny cechy, wskazując stan każdej cechy każdego organizmu. W przypadku danych molekularnych za znak uważa się każde miejsce zaobserwowane w danej sekwencji. Matryca znaków pomaga organizować informacje zostać przetransponowane do kladogramu.
Następnie analizowana jest macierz znaków w celu podjęcia próby zdefiniowania stanów pochodnych każdego znaku (apomorfii) i stanów przodków (plezjomorfii). Analiza ta przeprowadzana jest za pomocą algorytmu która próbuje pogodzić zmiany stanu obserwowane w macierzy z drzewem filogenetycznym, które wyjaśnia takie zmiany w najprostszy możliwy sposób, stosując zasadę oszczędności.
Wiedzieć więcej: Co stwierdza teoria doboru naturalnego?
Jak czytać kladogram?
Na kladogramie większą bliskość dwóch elementów w porównaniu z trzecim interpretuje się jako odzwierciedlenie historii ewolucyjnej tych taksonów i nazywa się je grupami siostrzanymi. Rozwidlenia na kladogramie reprezentują punkty, w których linie rodowe się rozdzielająnadgodziny. Porządek rozgałęzień jest reprezentowany przez pierwiastek, jako najstarsze wydarzenie ewolucyjne, w stronę końcówek, które reprezentują ostatnie wydarzenia.
Długości gałęzi nie reprezentują jednostek czasu, czyli długość jednej gałęzi w stosunku do drugiej mówi nam to samo. Ponadto, Ty kladogramy mogą mieć różne przedstawienia estetyczne, na przykład z większą liczbą kwadratowych gałęzi. Ważne jest, aby to podkreślić odwrócenie kladogramu nie zmienia relacji między taksonami.
Można zaobserwować obecność trzech rodzajów ugrupowań w hipotezach reprezentowanych przez kladogramy, mimo że kladystyka uznaje jedynie istnienie grup monofiletycznych:
- Grupa monofiletyczna: Jest to grupa uważana za naturalną, składającą się wyłącznie z gatunku przodków i wszystkich jego potomków. Grupy monofiletyczne są również znane jako klady i można je rozpoznać na podstawie obecności synapomorfii.
- Grupa parafiletyczna: Jest to grupa uważana za sztuczną, ponieważ składa się z gatunku przodków i części gatunków potomnych, ale nie wszystkich. Potwierdza to obecność plezjomorfii i brak synapomorfii.
- Grupa polifiletyczna: to sztuczna grupa utworzona przez gatunki pochodzące od kilku przodków.
Kredyty obrazowe
[1]Wikimedia Commons
Źródła
AMORIM, D. S. 2002. Podstawy systematyki filogenetycznej. Ribeirão Preto: Holos Editora. 136 s.
JUSTINA, l. A. D., MEGLHIORATTI, FA i RODRIGUES, ME 2011. Treść systematyki i filogenetyki w podręcznikach szkół średnich. Obrót silnika. Esej, 13(2): 65-84.
LOPES, S. G. B. W. & CHOW HO, F. F. Temat 4. Podstawowe pojęcia systematyki filogenetycznej. W: Życie i środowisko – różnorodność biologiczna i filogeneza. Stopień naukowy – USP/Univesp. P. 54-67.
SANTOS, C. M. D. i CALOR, A. A. 2007. Nauczanie biologii ewolucyjnej z wykorzystaniem struktury pojęciowej systematyki filogenetycznej - I. Nauka i nauczanie, 1(2).
WILEY, E. O. i LIBERMAN, B. S. 2011. Filogenetyka: teoria i praktyka systematyki filogenetycznej. 2. wyd. Oksford: Wiley. 406 s.