Tipi e caratteristiche dell'albero filogenetico, esempi

UN albero filogenetico È una rappresentazione grafica matematica della storia e delle relazioni antenate - discendenti di gruppi, popolazioni, specie o qualsiasi altra categoria tassonomica. Teoricamente, tutti gli alberi filogenetici possono essere raggruppati nell'albero della vita, costituendo l'albero universale.

Queste rappresentazioni grafiche hanno rivoluzionato lo studio della biologia evolutiva, poiché consentono di stabilire e definire una specie, testando varie ipotesi evolutive (come la teoria endosimbiotica), valutando l'origine delle malattie (come l'HIV), ecc.

Fonte: John Gould (14.Set.1804 - 3.Febbraio.1881) [dominio pubblico]

Gli alberi possono essere ricostruiti usando caratteri morfologici o molecolari o entrambi. Allo stesso modo, ci sono vari metodi per costruirli, il più comune è la metodologia cladista. Questo cerca di identificare i caratteri derivati ​​condivisi, noti come Synapomorphia.

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Caratteristiche

Uno dei principi sviluppati da Charles Darwin costituisce la discendenza comune di tutti gli organismi viventi - cioè tutti condividiamo un antenato remoto.

In "L'origine delle specie" Darwin solleva la metafora dell '"albero della vita". In effetti, usa un ipotetico albero grafico per sviluppare la tua idea (curiosamente, è l'unica illustrazione del Origine).

La rappresentazione di questa metafora è ciò che conosciamo come alberi filogenetici, che ci consentono di mostrare graficamente la storia e le relazioni di alcuni gruppi di organismi concreti.

Anatomia di un albero filogenetico

Negli alberi filogenetici, possiamo distinguere le seguenti parti: continuando con l'analogia botanica:

Rami: Le linee degli alberi sono chiamate "rami" e queste rappresentano le popolazioni di studio in tempo. A seconda del tipo di albero (vedi più avanti), la lunghezza del ramo può o meno avere un significato.

Sulla punta dei rami troviamo gli organismi che vogliamo valutare. Queste possono essere entità che sono attualmente vive o esseri estinti. La specie sarebbe le foglie del nostro albero.

Radice: La radice è il ramo più ancestrale dell'albero. Alcuni ce l'hanno e sono chiamati alberi radicati, mentre altri non ce l'hanno.

Nodi: I punti di ramo dei rami in due o più lignaggi sono chiamati nodi. Il punto rappresenta l'antenato comune più recente dei gruppi discendenti (nota che questi antenati sono ipotetici).

L'esistenza di un nodo implica un evento di speciazione - creazione di nuove specie. Dopo questo, ogni specie segue il suo corso evolutivo.

Terminologia aggiuntiva

Oltre a questi tre concetti di base, ci sono altri termini necessari per quanto riguarda gli alberi filogenetici:

Politica: Quando in un albero filogenetico presenta più di due rami in un nodo si dice che esiste un politico. In questi casi, l'albero filogenetico non è completamente risolto, poiché le relazioni tra gli organismi coinvolti non sono chiare. Questo di solito accade a causa della mancanza di dati e può essere risolto solo quando un ricercatore si accumula di più.

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Gruppo esterno: In temi filogenetici è comune ascoltare il concetto di gruppo esterno - anche chiamato Outgroup. Questo gruppo è selezionato per poter eseguire il root dell'albero. Deve essere scelto come un taxon che in precedenza ha divertito il gruppo di studio. Ad esempio, se sto studiando Echinodermos, puoi usare Outgroup alle ascidie.

Ragazzi

Esistono tre tipi base di alberi: cladogrammi, alberi additivi e alberi a base ultra.

I clayogrammi sono gli alberi più semplici e mostrano la relazione degli organismi in termini di antenati comuni. Le informazioni di questo tipo di albero risiedono nei modelli di ramificazione, poiché la dimensione dei rami non ha alcun significato aggiuntivo.

Il secondo tipo di albero è l'additivo, chiamato anche alberi metrici o filogrammi. La lunghezza dei rami è correlata alla quantità di cambiamento evolutivo.

Infine, abbiamo alberi o dendogrammi ultrametrici, in cui tutte le punte degli alberi sono alla stessa distanza (che non accade nel filogramma, dove una punta può apparire sotto o superiore al tuo partner). La lunghezza del ramo è correlata al tempo evolutivo.

La scelta dell'albero è direttamente correlata alla domanda evolutiva a cui vogliamo rispondere. Ad esempio, se ci preoccupiamo solo delle relazioni tra individui, un cladogramma sarà sufficiente per lo studio.

Errori più comuni durante la lettura di alberi filogenetici

Sebbene gli alberi filogenetici siano generalmente grafici di ampio uso nella biologia evolutiva (e in biologia generale), ci sono molti studenti e professionisti che fraintendono il messaggio che queste grafiche - apparentemente semplici - intendono consegnare al lettore.

Non c'è tronco

Il primo errore è leggerli lateralmente, supponendo che l'evoluzione implichi progressi. Se comprendiamo correttamente il processo evolutivo, non vi è motivo di pensare che a sinistra siano le specie ancestrali e giuste le specie più avanzate.

Sebbene l'analogia botanica degli alberi sia molto utile, c'è un punto in cui non è più così accurato. C'è una struttura cruciale dell'albero che non è presente nell'albero: il tronco. Negli alberi filogenetici non troviamo alcun ramo principale.

In particolare, alcune persone potrebbero considerare l'uomo come "l'obiettivo finale" dell'evoluzione, e quindi la specie Homo sapiens Dovrebbe sempre essere situato come entità finale.

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Tuttavia, questa visione non è congruente con i principi evolutivi. Se capiamo che gli alberi filogenetici sono elementi mobili, possiamo posizionare il Homo In qualsiasi posizione terminale dell'albero, poiché questa caratteristica non è rilevante nella rappresentazione.

I nodi possono ruotare

Una caratteristica vitale che dobbiamo capire degli alberi filogenetici è che rappresentano una grafica non statica.

In essi, tutti questi rami possono ruotare, allo stesso modo in cui un cellulare può farlo. Non intendiamo che i rami possano essere spostati ai nostri nativi, perché alcuni movimenti implicherebbero il cambiamento del modello o Topologia Dall'albero. Ciò che possiamo ruotare sono i nodi.

Per interpretare il messaggio di un albero, non dobbiamo concentrarci sulla punta dei rami, dobbiamo farlo nei punti di ramo, che sono l'aspetto più importante del grafico.

Inoltre, dobbiamo tenere conto che ci sono vari modi per disegnare un albero. Molte volte dipende dallo stile del libro o dalla rivista e dai cambiamenti nella forma e nella posizione dei rami non influiscono sulle informazioni che desiderano trasmetterci.

Non possiamo dedurre l'esistenza di specie ancestrali o "vecchie"

Quando ci riferiremo alle specie attuale Non dobbiamo applicare connotazioni ancestrali. Ad esempio, quando pensiamo alle relazioni tra scimpanzé e umani, potremmo erroneamente capire che gli scimpanzé sono ancestrali rispetto al nostro lignaggio.

Tuttavia, l'antenato comune di scimpanzé e umani non era nessuno dei due. Pensare che lo scimpanzé sia ​​ancestrale sarebbe supporre che la sua evoluzione si sia fermata una volta che entrambi i lignaggi si sono separati.

Seguendo la stessa logica di queste idee, un albero filogenetico non indica se ci sono giovani specie. Poiché le frequenze alleliche sono costantemente e ci sono nuovi personaggi che cambiano nel tempo, è difficile determinare l'età di una specie e, certamente, un albero non ci fornisce tali dati.

Il "cambiamento delle frequenze alleliche nel tempo" è il modo in cui le popolazioni la genetica definisce l'evoluzione.

Sono inalterabili

Quando si osserva un albero filogenetico dobbiamo capire che questo grafico è semplicemente un'ipotesi generata da prove concrete. Se aggiungiamo più caratteri all'albero, modifica la sua topologia.

L'esperienza degli scienziati quando scelgono i migliori personaggi che consentono di chiarire le relazioni degli organismi in questione è la chiave. Inoltre, ci sono strumenti statistici molto potenti che consentono ai ricercatori di valutare gli alberi e scegliere i più plausibili.

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Esempi

I tre settori della vita: Archaea, Bacteria ed Eukarya

Nel 1977, il ricercatore Carl Woese ha proposto di gruppi organismi viventi in tre settori: Archaea, Batteri ed Eukarya. Questo nuovo sistema di classificazione (in precedenza c'erano solo due categorie, Eucariota e Prokaryota) era basato sul marcatore molecolare delle costole ribosomiali.

I batteri e gli eucarioti sono organismi ampiamente noti. Gli archaeas sono generalmente confusi con i batteri. Tuttavia, differiscono profondamente nella struttura dei loro componenti cellulari.

Pertanto, sebbene siano organismi microscopici come i batteri, i membri del dominio Archaea sono più correlati agli eucarioti, perché condividono un antenato in un comune più comune.

Fonte: preparato da Mariana Gelambi.

Filogenesi dei primati

All'interno della biologia evolutiva, una delle questioni più controverse è l'evoluzione dell'uomo. Per gli avversari di questa teoria, non esiste una logica per un'evoluzione basata su un antenato del Simieco che ha dato origine all'uomo attuale.

Un concetto chiave è capire che non ci evolviamo dalle scimmie attuali, ma che condividiamo un antenato comune con loro. Nell'albero di scimmie e umani, sottolinea che ciò che conosciamo come "scimmia" non è un gruppo monofiletico valido, poiché esclude l'umano.

Fonte: preparato da Mariana Gelambi.

Philogenesi di cetartiodactilos (cetartiodactyla)

Evoluzionalmente parlando, i cetacei rappresentavano un gruppo di vertebrati le cui relazioni con il resto dei loro compagni mammiferi non erano molto chiari. Morfologicamente, balene, delfini e altri membri hanno poche somiglianze con il resto dei mammiferi.

Attualmente, grazie allo studio di diversi carattere morfologici e molecolari.

Fonte: preparato da Mariana Gelambi.

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