Кладограми це графічні зображення, які ілюструють еволюційні зв’язки між різними групами організмів. Вони сприяють для розуміння філогенезу, висвітлюючи спільну еволюційну історію різних видів.
Ці діаграми побудовані на основі спільних і похідних характеристик, відомих як синапоморфії. Кладограма складається з кінців, гілок, вузлів і кореня. Кожна біфуркація на кладограмі представляє точку, в якій загальна родовід предків розпадається на різні лінії.
Читайте також: Генетична мінливість — фундаментальний елемент еволюції
Короткий зміст про кладограми
- Кладограми — це діаграми розгалуження, які представляють філогенетичні зв’язки між таксонами.
- Вони були запропоновані в рамках філогенетичної або кладистичної систематики.
- Філогенія і кладограма не є синонімами.
- Кладограми будуються на основі синапоморфій, визначених через гіпотези гомології між ознаками різних організмів.
- Скупість є важливим критерієм при побудові кладограм і шукає найпростішу закономірність, що пояснює спостережувані зв’язки.
- Елементами кладограми є: закінчення, вузли, гілки та корінь.
- Розташування організмів у гілках кладограми відображає близькість їх еволюційних зв'язків.
- Кожен вузол на кладограмі представляє спільного предка.
- Копалини не вважаються нами. Вони термінальні.
- Довжина гілок кладограми не відображає плин часу.
- Ці уявлення допомагають зрозуміти біологічне різноманіття та те, як різні організми еволюційно пов’язані між собою.
Що таке кладограма?
Кладограми є діаграми розгалуження, що представляють філогенетичні споріднені зв'язки між таксонами (група організмів, об’єднаних на основі спільних характеристик). Кладограми є частиною філогенетичної або кладистичної систематики, підходу до систематики, запропонованого на основі публікації робіт Віллі Хенніга в 1966 році.
У кладистиці розуміється, що різноманітність живих істот це є результатом еволюційних процесів, таких як анагенез і кладогенез. Анагенез — це процес, за допомогою якого персонаж з’являється або змінюється в популяції з часом, відповідаючи за еволюційні новинки.
Кладогенез відноситься до еволюційних змін філогенетичних ліній пов'язані з події видоутворення (поява двох або більше видів-нащадків від виду-предка), що призводить до еволюційної диверсифікації лінії.
Кладистика лише пропонує визнати монофілетичні групи (групи, утворені виключно предковим видом і всіма його нащадками) як природні, формуючи свої групи таксонів на основі розпізнавання синапоморфій (похідних ознак, спільних для кінцевих таксонів, які складати).
Він також використовує економність як критерій у виборі між гіпотезами, які пояснюють філогенетичні споріднені відносини між організмами. Відповідно до критерію скупості, найпростішим поясненням філогенетичних зв’язків між організмами є той, який передбачає найменшу кількість еволюційних кроків, тобто мінімізацію змін у стані персонажів протягом еволюції.
Дивіться також: Що таке аналогічні органи та гомологічні органи?
Чи є філогенез і кладограма синонімами?
Це важливо підкреслити Не рекомендується використовувати терміни філогенез і кладограма як синоніми. Філогенез представляє еволюційні зв’язки між таксонами, включаючи аспекти процесу еволюційна диверсифікація біологічної лінії через події кладогенезу, не представлена в кладограмах. Час, наприклад, не представлений на цих діаграмах.
Яку функцію виконує кладограма?
Кладограми пропонують візуальне уявлення про еволюційні зв’язки між різними групами організмів, забезпечуючи структуру, яка полегшує організацію та розуміння знань про еволюцію. Ці діаграми не тільки спростити аналіз і передачу складних даних але також дозволяють ідентифікувати характеристики, спільні для різних груп, включаючи їх у гілки кладограми.
Кладограми також виділяють клади, які представляють групи організмів, об’єднаних спільним предком, сприяючи розмежуванню таксонів на різних ієрархічних рівнях, як вид, стать, сім'я та порядок. Цей візуальний підхід необхідний для розуміння біологічного різноманіття та еволюційних взаємозв’язків між живими істотами.
З яких елементів складається кладограма?
Кладограма складається з:
- термінали;
- гілки;
- нас;
- джерело.
Термінали представляють досліджувані сутності, якими можуть бути особини, популяції або види. Лінії, що відходять від терміналів, є відгалуженнями. Гілки з'єднані між собою вузлом. Вони напряму з’єднують термінали, а також рівні нижче.
Вузол представляє гіпотетичного предка для кожного кластера, в якому відбулася подія кладогенезу. Останній вузол позначає вставку кореня, точка, в якій кладограма з’єднується з рештою дерева життя, і представляє гіпотезу про найдавніший родовод групи.
Важливо: Вузли не представляють скам'янілості. Викопний, коли він знайдений, є відомим елементом в аналізі та буде представлений терміналом за допомогою умовного позначення (зазвичай кинджала), щоб підкреслити, що це викопний таксон.
Як побудувати кладограму?
Побудовано кладограми на основі визначення терміналів, які представляють набір цікавих таксонів для вивчення та складають внутрішню групу. Набір видів, які необхідно включити для цілей порівняння з таксонами, що належать до внутрішньої групи, становить зовнішню групу. Зовнішня група також виконує функцію допомоги в точці вкорінення дерева під час аналізу.
Для філогенетичної реконструкції сукупності організмів використовуються дані морфологічних досліджень, генетичний, поведінкові, екологічні, ембріологічні чи будь-які успадковані характеристики.
Систематики (дослідники систематики) аналізують велику кількість екземплярів, що представляють різні цікаві родоводи, шукаючи характеристики (або характери), присутні в них організмів. У цьому пошуку, викладено гіпотези гомології, в якому встановлюються відносини відповідності між структурами організму. Одна структура є гомологічною іншій, якщо вона успадкована від спільного предка. Якщо є помилка в висуненні гіпотези про гомологію, це називається гомоплазією.
Зібрані характеристики складаються в матрицю символів. У матриці символів рядки представляють організми, а стовпці представляють ознаки, вказуючи на стан кожної ознаки для кожного організму. У випадку молекулярних даних кожна ділянка, що спостерігається в даній послідовності, вважається символом. Матриця символів допомагає систематизувати інформацію транспонувати в кладограму.
Матриця символів потім аналізується, щоб спробувати визначити похідні стани кожного персонажа (апоморфії) і стани предків (плезіоморфії). Цей аналіз виконується за допомогою алгоритму яка намагається узгодити зміни стану, що спостерігаються в матриці, з філогенетичним деревом, яке пояснює такі зміни найпростішим способом, використовуючи принцип економії.
Дізнайтеся більше: Що стверджує теорія природного відбору?
Як читається кладограма?
На кладограмі більша близькість двох елементів порівняно з третім інтерпретується як відображення еволюційної історії цих таксонів, і їх називають сестринськими групами. Біфуркації на кладограмі представляють точки, в яких лінії розходятьсячерез деякий час. Порядок розгалуження представлений коренем, як найстарішою еволюційною подією, у напрямку до терміналів, які представляють останні події.
Довжина гілок не є одиницями часу, тобто довжина однієї гілки по відношенню до іншої говорить нам те саме. Крім того, ви кладограми можуть мати різні естетичні представлення, наприклад, з більш квадратними гілками. Це важливо підкреслити інвертування кладограми не змінює співвідношення між таксонами.
Можна спостерігати наявність трьох типів угруповань у гіпотезах, представлених кладограмами, незважаючи на те, що кладистика визнає існування лише монофілетичних груп:
- Монофілетична група: Це група, яка вважається природною, утворена виключно предковим видом і всіма його нащадками. Монофілетичні групи також відомі як клади, і їх можна діагностувати за наявністю синапоморфій.
- Парафілетична група: Це група, яка вважається штучною, оскільки вона утворена видами-предками та частиною видів-нащадків, але не всіма. Це підтверджується наявністю плезіоморфій і відсутністю синапоморфій.
- Поліфілетична група: це штучна група, утворена видами, що походять від кількох предків.
Автори зображень
[1]Wikimedia Commons
Джерела
АМОРИМ, Д. С. 2002. Основи філогенетичної систематики. Ribeirão Preto: Holos Editora. 136 стор.
ЮСТИНА, Л. А. D., MEGLHIORATTI, F.A. & RODRIGUES, M.E. 2011. Зміст систематики та філогенетики в підручниках середньої школи. Рев. Есе, 13 (2): 65-84.
ЛОПЕС, С. Г. Б. В. & ЧАУ ХО, Ф. Ф. Тема 4. Основні поняття філогенетичної систематики. В: Життя та навколишнє середовище – біологічне різноманіття та філогенія. Ступінь наук – USP/Univesp. П. 54-67.
САНТОС, К. М. Д. & КАЛОР, А. А. 2007. Викладання еволюційної біології з використанням концептуальної структури філогенетичної систематики – Я. Наука та навчання, 1(2).
ВАЙЛІ, Е. О. & ЛІБЕРМАН, Б. С. 2011. Філогенетика: теорія і практика філогенетичної систематики. 2. вид. Оксфорд: Wiley. 406 стор.
