Tartalom
- A besorolási rendszerek korai története
- Huszadik századi osztályozási rendszerek
- A kladisztika kialakulása
- Mi az a filogenetikai szisztematika?
- Kladisztikai meghatározás
- A kladista osztályozás alapvető feltételezései
- Mi az a Cladogram?
- Példák a kladisztikára
- Kladista osztályozási terminológia
- A szervezetek karakterisztikája
- A kladisztika módszerei
- Hagyományos evolúciós osztályozás
- Modern kladista osztályozás
- A kladisztika jövőbeli irányai
Milliókkal ezelőtt egy sejt olyan evolúciót indított, amely az élet fájához és annak három fő doménjéhez: Archaea, baktériumok és Eukaryota.
Mindegyik ág egy példa a kládot. A clade azt a csoportot képviseli, amely közös ősből és minden leszármazottak. kladisztika egy modern formája taxonómia amely az organizmusokat elágazó ábrára helyezi, az úgynevezett a cladogram (mint egy családfa) olyan tulajdonságok alapján, mint a DNS hasonlóságok és a filogenia.
A besorolási rendszerek korai története
A biológia területén a kladisztika a taxonómia rendszere amely magában foglalja az organizmusok osztályozását és rendezését a filogenetikus életfa. A DNS elemzése előtt az osztályozás nagymértékben támaszkodott hasonló és eltérő tulajdonságok és viselkedés megfigyeléseire.
A nyugati társadalmak az ókori Görögország Arisztotelész napjaitól kezdve alkalmazták a besorolást, amikor az élő organizmusokat egyszerűen növények és állatok kategóriáira osztották a tanulmányozás céljából.
Az 1700-as években Carolus (Carl) Linnaeus kifejlesztette a szisztematikus biológia taxonómiáját, amely az organizmusok külső megjelenés és közös vonások alapján történő osztályozására épül. Kidolgozott egy sémát a szervezet behelyezésére a hierarchikus taxon (egy csoport; szinguláris), amely többet tartalmazott taxon (csoportok; többes szám). A Linnaeus kifejlesztette a binomiális nómenklatúrát is - a tudományos nevek hozzárendelésének rendszerét Homo sapiens (emberből) az organizmusokhoz.
Charles Darwin és Alfred Russel Wallace javasolta a természetes szelekció ötletét, és Darwin az 1800-as évek közepén formalizálta az evolúció elméletét. Darwin A fajok eredete felrázta a tudományos közösséget azzal, hogy azt sugallta, hogy minden organizmus közös ősektől származik, és evolúciós kapcsolataik alapján besorolhatók.
Huszadik századi osztályozási rendszerek
Ornitológus Ernst Mayr század elsődleges evolúciós biológusa volt, aki kiterjedten tanulmányozta a madár taxonómiát, miközben utazott és kurátorként dolgozott a New York-i Amerikai Természettudományi Múzeumban. Úttörő könyve Szisztematika és a fajok eredete 1942-ben tette közzé a Columbia University Press.
Mayr ismert az izolált területeken élő génekkel, öröklődésével, variációjával és specifikációjával kapcsolatos munkáiról, amelyek felhasználhatók az osztályozáshoz.
A kladisztika kialakulása
A kladisztika egy olyan biológiai osztályozási rendszer, amely olyan tulajdonságok elemzésén alapul, amelyek genetikai felépítését vagy élettani jellemzőit megosztották a közös ősökkel mindaddig, amíg valamiféle eltérés meg nem történt, új fajokat eredményezve. Német taxonómus Willi Hennig jumpstarted kladista osztályozás 1950-ben, amikor írta a könyvet filogenetikai szisztematika.
A könyvet később angolra fordították és Amerikában széles körben elolvastak, miután az Illinois Press University 1966-ban megjelent.
Hennig filogenetikai szisztematika elmélete vitatta a taxonómia kortárs megközelítéseit, amelyeket Darwin és Wallace vezettek be.
Azt állította, hogy a fajokat genetika és clade viszonyok alapján kell azonosítani és osztályozni, különös tekintettel a monofületi csoportokra. Hennig tiszteletben tartotta a közelmúltbeli származást és a szervezetek kifejlesztett, módosult vonásainak azonosítását, amelyek közvetlen vonalúak voltak - még akkor is, ha a származtatott tulajdonságok nem hasonlítanak a közös ősekéhez.
Mi az a filogenetikai szisztematika?
filogenetikában az ismert vagy feltételezett evolúciós kapcsolatok vizsgálata a törzsfejlődés csoportosított szervezetek (vonal). Az élet filogenetikus fája azt szemlélteti, hogy a taxonok (szervezetek csoportjai) hogyan fejlődtek egy meghatározott sorrendben, amikor az élet diverzifikálódott és elágazott egy közös ősből.
Az evolúciós specifikáció folyamata úgy néz ki, mint egy családfa ága. Mivel nem lehet biztosan megismerni, mi történt olyan régen, a tudományoknak következtetéseket kell levonniuk az élet alakulásáról fosszilis nyilvántartások, összehasonlító anatómia, élettan, viselkedés, embriológia és molekuláris adatok. Az evolúciós biológia egy dinamikus terület, ahol folyamatosan új felfedezések történnek.
Kladisztikai meghatározás
Az evolúciós biológusok következtetnek hipotetikus evolúciós kapcsolatok a taxonok között, hasonló és eltérő tulajdonságok részletes összehasonlítása alapján.
Az evolúciós leszármazás tanulmányozása segít pontosan meghatározni, mikor merültek fel bizonyos tulajdonságok, és azokat átadták a következő generációk számára. A kladisztikus elemzés, akárcsak a filogenetikai szisztematika, a származás evolúciós mintázatait vizsgálja, amelyek segítenek összeállítani a fajok evolúciós történetét, miközben megmagyarázzák az élet sokféleségét és a fajok kihalását.
A kladista osztályozás alapvető feltételezései
A kladisztika azon a feltevésen működik, hogy a földi élet csak egyszer jött létre, vagyis az egész élet az első ősi organizmusra vezethető vissza. A következő feltételezés az, hogy a meglévő fajok két csoportra osztódnak, amelyeket egy faágazat csomópontja határoz meg. Végül, az organizmusok feltehetően megváltoznak, alkalmazkodnak és fejlődnek.
A eltérés pontja két új vonal kezdetét képviseli, amelyek két új fajt elágaznak és alkotnak.
Mi az a Cladogram?
A kladogram segítségével a csoportok összehasonlíthatók egymással.
A biológiában a kladogram a vizuális ábrázolás rokon tulajdonságai különböző szervezetekben. A csoportosítást általában bizonyos meghatározott érdeklődés-jellemzők szerint végzik. Különböző adatpontok azonban kombinálhatók egy pontosabb evolúciós fa létrehozásához, amely megmagyarázza az összetett kapcsolatokat.
Meg lehet különböztetni a kladogramot és a filogenetikai fát, de a kifejezéseket időnként felcserélhetően használják. A kladogramok a makro- és molekuláris szintű tulajdonságokra összpontosítanak, amelyek jelzik a rokonosságot. A kladogram arra utal, hogy kicsi vagy nagy lehet a szervezet vagy taxon csoportjai között az evolúciós kapcsolatok száma:
Példák a kladisztikára
A többsejtű eukarióták egyre komplexebb organizmusok sokaságát eredményezték.
Például a halak és az emberek több millió évvel ezelőtt visszavezettek egy közös ősre. Ez a bonyolult kapcsolat ábrázolható egy egyszerű, a kladista viszonyokat szemléltető cladogrammal. Először ábrázoljon egy ősi eukariótát a fa alján.
A közös ős fejlődésével a fán lévő egyik csomópont gerinces vízi állatokká fejlődött, mint állkapocs nélküli halak. A következő csomóponton az ág négylábú tetrapódokra osztódott.
A következő csomópont eltérést mutat, amikor az állatok amniotikus tojásokat fejlesztettek ki, majd egy osztódás következik be, amikor az állatok szőrme vagy haja fejlődött ki. Sokkal később az emberek és a főemlősök eltérő útvonalon haladtak és fejlődtek tovább.
Kladista osztályozási terminológia
A kladisztikus osztályozás azon organizmusok bizonyos jellemzőit vizsgálja, amelyek közvetlenül érintik az ősi állapotokat az evolúciós biológiában. Hennig számos tudományos kifejezést fejlesztett ki a kategorizálás megközelítésének leírására, amelyek hozzájárultak ötleteihez és elméleteihez. A kifejezések az organizmuscsoportokat a filogenetikai fán vagy a cladogramon lévő adott csomóponttal összefüggésben írják le:
A szervezetek karakterisztikája
Karakterállapotok olyan tulajdonságok, amelyek a természetes szelekció, az alkalmazkodás és az örökölt variáció folyamatából származnak, amelyek az élet biodiverzitásához vezetnek. Mint ilyen, csak synapomorphies relevánsak az evolúciós kapcsolatok felismerésekor. Több közös szinaptómás elrendezés közös szerveződésű organizmusokban monofiletikus:
A kladisztika módszerei
A kladistáknak nevezett tudósok taxonokat rendeznek egy filogenetikai fában, amelyek új evolúciós kapcsolatokat tárhatnak fel. A csoportosítást fizikai, molekuláris, genetikai és viselkedési tulajdonságok alapján készítik.
A kladogramnak nevezett diagram megmutatja a rokonságot, amikor a fajok az evolúciós történelem különböző pontjaiban egy közös őstől elágaznak.
A kladogramok az kladisztikus adatok amelyek bizonyos jellemzőket rendeznek összehasonlító fizikai adatkészletek vagy molekuláris adatok felhasználásával. A kutatók manapság gyakran számítógépes programokat használnak az adatkészletek kombinálására, hogy pontosabb kladogramot hozzanak létre, amely koherens és átfogó kapcsolatot mutat az organizmusok között.
Az alapvető módszertan nem nehéz, de minden lépést gondosan kell elvégezni:
Hagyományos evolúciós osztályozás
A származása hagyományos evolúciós módszerek besorolás dátuma vissza az ókorban. Feltételeztük, hogy minden élő szervezet növény vagy állat. A klasszikus módszerek nem tettek különbséget annak között, hogy a megfigyelt vonásokat egy távoli őstől vagy egy újabbtól származik-e.
A cél az volt, hogy egy térképet készítsen arról, hogyan alakulhatott ki a föld a földön a tengerből.
A besoroláshoz használt tulajdonságokat a szakértők határozzák meg, akik olyan nyilvánvaló különbségeket vizsgálnak meg, mint a szőr, a mérleg vagy a toll. Ez a megközelítés jobban működött a gerincesek osztályozásában, mint a gerinctelenek. Evolúciós osztályozás az organizmusokat csökkenő méretű csoportokba sorolja három domén alá, amelyeket tovább osztanak királyságba, vészhelyzetbe / megosztásba, osztályba, rendbe, családba, nemzetségbe és fajba.
A kladisztikus módszerek nem kötődnek a Linnean osztályozási rendszerhez, és mélyebben tesztelik a kapcsolatot.
A tradicionális szisztematika az organizmusokat az evolúciós fán rendezi el annak alapján, hogy mikor és hogyan változott egy faj, például az új életmódhoz vagy élőhelyhez való alkalmazkodásként. A fa megmutatja az evolúció iránya időben. A jellemzők és jellemzők szubjektív értékelése a hagyományos módszerekben potenciálisan torzíthatja az eredményeket, és megnehezítheti vagy lehetetlenné teheti a tanulmány replikációját.
Modern kladista osztályozás
A kladisztikus és filogenetikus osztályozási módszerek manapság előnyösebbek a természettudományi osztályozás hagyományos módszereihez képest. Az újabb megközelítés több tudományos, bizonyítékokon alapuló és megcáfolhatatlan. Például a DNS és RNS szekvenálást használják az organizmusok molekuláris szintű tanulmányozására, a kladogramra történő árnyékos elhelyezés céljából.
A szervezeteket az ő szervezetük szerint rendezzük el megosztott származtatott tulajdonságok.
A kladisztika jövőbeli irányai
A biológia kladisztikája lehetővé teszi a tudósok számára a minták azonosítását, hipotézis kialakítását, hipotézisek tesztelését és előrejelzések készítését.
„A kladisztika tehát a felfedezésről szól” - írja le a kortárs kladisták, David M. Williams és Malte C. Ebach, 2018-ban. Williams és Ebach a kladisztikát a természetes besorolás folyamatának tekinti, amely nem igényli az evolúciós elmélet megalapozását.
A technológia fokozza a pontosságot és a kifinomultságot a kladisztikai módszereknél. Különösen a gének DNS-szekvenálása jelzi a rokonosság fokát és a megosztott származást nagyfokú bizalommal. A DNS-különbségek betekintést nyújtanak ahhoz, hogy a fajok milyen régóta osztoztak a közös ősökben.
Az új eredmények megerősíthetik vagy helyesbíthetik az organizmusok fejlődésének korábbi feltételezéseit, és segíthetnek új fajok osztályozásában a felfedezésük során.