Vad är fylogeni?

phylogeny är studien av förhållanden mellan olika grupper av organismer och deras evolutionära utveckling. Filogeny försöker spåra evolutionshistorien för allt liv på planeten. Det är baserat på den fylogenetiska hypotesen att alla levande organismer delar en gemensam härkomst. Förhållandena mellan organismer avbildas i det som kallas ett fylogenetiskt träd. Relationer bestäms av delade egenskaper, vilket indikeras genom jämförelse av genetiska och anatomiska likheter.

I molekylär fylogeni, analys av DNA och proteinstruktur används för att bestämma genetiska förhållanden mellan olika organismer. Exempelvis används analysen av cytokrom C, ett protein i cellmytokondrier som fungerar i elektrontransportsystemet och energiproduktion, för att bestämma förhållandegrader mellan organismer baserat på likheter mellan aminosyrasekvenser i cytokrom C. Likheter i biokemiska egenskaper strukturer, såsom DNA och proteiner, används sedan för att utveckla ett fylogenetiskt träd baserat på ärvade delade egenskaper.

Key Takeaways: Vad är fylogeni?

• phylogeny är studien av den evolutionära utvecklingen av grupper av organismer. Relationerna antas baseras på idén att allt liv härrör från en gemensam förfader.
• Relationer mellan organismer bestäms av delade egenskaper, vilket indikeras genom genetiska och anatomiska jämförelser.
• En fylogeni representeras i ett diagram som kallas a fylogenetiskt träd. Trädets grenar representerar förfäder och / eller avkommor.
• Relationer mellan taxa i ett fylogen träd bestäms av härkomst från en ny gemensam förfader.
• Fylogeni och taxonomi är två system för klassificering av organismer inom systematisk biologi. Även om målet med fylogeni är att rekonstruera livets evolutionära träd, använder taxonomi ett hierarkiskt format för att klassificera, namnge och identifiera organismer.

Fylogenetiskt träd

EN fylogenetiskt träd, eller kladogram, är ett schematiskt diagram som används som en visuell illustration av föreslagna evolutionära förhållanden mellan taxa. Filogenetiska träd är schematiskt baserade på antaganden om kladistik eller fylogenetisk systematik. Cladistics är ett klassificeringssystem som kategoriserar organismer baserat på delade egenskaper, eller synapomorphies, som bestäms genom genetisk, anatomisk och molekylär analys. De viktigaste antagandena för kladistik är:

1. Alla organismer stammar från en gemensam förfader.
2. Nya organismer utvecklas när befintliga populationer delas upp i två grupper.
3. Med tiden upplever linjer förändringar i egenskaper.

Detta fylogeniska träd visar fylogeni baserat på skillnader i proteinsekvensen för cytokrom c i organismer som sträcker sig från Neurospora-mögel till människor. Encyclopaedia Britannica / UIG / Getty Image 

Den fylogenetiska trädstrukturen bestäms av delade drag mellan olika organismer. Dess trädliknande gren representerar divergerande taxa från en gemensam förfader. Termer som är viktiga att förstå vid tolkning av ett fylogenetiskt träddiagram inkluderar:

• Knutpunkter: Dessa är punkter på ett fylogenetiskt träd där förgrening inträffar. En nod representerar slutet på förfädernas taxon och den punkt där en ny art delar sig från sin föregångare.
• grenar: Dessa är linjerna på ett fylogenetiskt träd som representerar förfäder och / eller avkommor. Grenar som härrör från noder representerar efterkommande arter som delar sig från en gemensam förfader.
• Monofyletisk grupp (Clade): Denna grupp är en enda gren på ett fylogenetiskt träd som representerar en grupp organismer som härstammar från en senaste gemensamma förfader.
• Taxon (pl.Taxa): Taxa är specifika grupper eller kategorier av levande organismer. Spetsarna av grenar i ett fylogenetiskt träd slutar i en taxon.

Taxa som delar en nyare gemensam förfader är närmare besläktade än taxa med en mindre nyfödd förfader. Till exempel, på bilden ovan, är hästar närmare besläktade med åsnor än grisar. Detta beror på att hästar och åsnor delar en nyare gemensam förfader. Dessutom kan det fastställas att hästar och åsnor är närmare besläktade eftersom de tillhör en monofyletisk grupp som inte inkluderar svin.

Undvika misstolkningar av taxa-relateradhet

Detta fylogeniska träd visar fylogeni baserat på skillnader i proteinsekvensen för cytokrom c i organismer. Encyclopaedia Britannica / UIG / Getty Image

Närhet i ett fylogenetiskt träd bestäms av härkomst från en nyligen förekommande förfader. Vid tolkning av ett fylogenetiskt träd finns det en tendens att anta att avståndet mellan taxa kan användas för att bestämma släktskap. Emellertid är grenspets närhet placerad godtyckligt och kan inte användas för att bestämma släkt. I bilden ovan placeras till exempel grenspetsarna inklusive pingviner och sköldpaddor nära varandra. Detta kan tolkas felaktigt som nära samband mellan de två taxorna. Genom att titta på de senaste vanliga förfäderna kan det korrekt fastställas att de två taxorna är avlägsna släktingar.

Ett annat sätt att fylogenetiska träd kan tolkas fel är genom att räkna antalet noder mellan taxa för att bestämma släktskap. I det fylogenetiska trädet ovan separeras grisar och kaniner med tre noder, medan hundar och kaniner separeras med två noder. Det kan misstolkas att hundar är närmare besläktade med kaniner eftersom de två taxorna är separerade av färre noder. Med hänsyn till de senaste vanliga förfäderna kan det korrekt fastställas att hundar och svin är lika släkt med kaniner.

Filogeni kontra taxonomi

Den här bilden visar den hierarkiska taxonimiska kategoriseringen av en hund. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY 4.0 

Filogeni och taxonomi är två system för klassificering av organismer. De representerar de två huvudområdena i systematisk biologi. Båda dessa system förlitar sig på egenskaper eller egenskaper för att klassificera organismer i olika grupper. I fylogenetik är målet att spåra evolutionshistorien för arter genom att försöka rekonstruera livets fylogeni eller livets träd. taxonomi är ett hierarkiskt system för namngivning, klassificering och identifiering av organismer. Filogeniska egenskaper används för att upprätta taxanomiska grupper. Den taxonomiska organisationen av livet klassificerar organismer i tre domäner: 

• arkéer: Denna domän inkluderar prokaryota organismer (de som saknar en kärna) som skiljer sig från bakterier i membrankomposition och RNA.
• Bakterie: Denna domän inkluderar prokaryota organismer med unika cellväggskompositioner och RNA-typer.
• Eukarya: Denna domän inkluderar eukaryoter eller organismer med en verklig kärna. Eukaryota organismer inkluderar växter, djur, protister och svampar.

Organismer i domänen Eukarya kategoriseras vidare i mindre grupper: Rike, filum, klass, ordning, familj, släkte och arter. Dessa grupperingar är också indelade i mellanliggande kategorier såsom subphyla, suborder, superfamilies och superclasses. 

Taxonomi är inte bara användbart för att kategorisera organismer utan skapar också ett specifikt namnsystem för organismer. Känd som binomial nomenklatur, detta system ger ett unikt namn för en organisme som består av ett släktnamn och artsnamn. Detta universella namnsystem är erkänt över hela världen och undviker förvirring över namnet på organismer.

källor

• Dees, Jonathan et al. "Studenttolkningar av fylogenetiska träd i en introduktionsbiologikurs" CBE-livsvetenskapsutbildning vol. 13,4 (2014): 666-76. 
• "Resa till fylogenetisk systematik." UCMP, www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html.