계통 해석, 나무 유형, 응용



하나 계통 발생, 진화 생물학에서는 자손 선과 집단 간의 혈연 관계를 강조하면서 생물체 또는 종의 진화 역사를 표현한 것이다.

현재 생물 학자들은 주로 형태학 및 비교 해부학에서 데이터를 사용하고 수천 개의 나무를 재구성하는 유전자 서열에서 데이터를 사용했습니다.

이 나무들은 지구상에 서식하는 동물, 식물, 미생물 및 기타 유기체의 다른 종의 진화론 적 역사를 기술하고자합니다.

인생의 나무와의 유추는 찰스 다윈 당시의 이야기입니다. 이 화려한 영국 박물학자는 걸작 "종의 기원"단일 이미지 : 공통 조상에서 시작하여 혈통의 분기를 나타내는"나무 "..

색인

  • 1 계통 발생이란 무엇인가??
  • 2 계통 발생 나무 란 무엇인가??
  • 3 계통 발생 수의 해석 방법?
  • 4 계통 발생이 어떻게 재구성 되는가??
    • 4.1 동종 문자
  • 5 나무의 종류
  • 6 개의 정치
  • 7 진화 분류
    • 7.1 단일성 계통
    • 7.2 Paraphyletic와 polyphyletic 계보
  • 8 가지 응용 분야
  • 9 참고 문헌

계통 발생이란 무엇인가??

생물 과학에 비추어 볼 때 가장 놀라운 사건은 진화입니다. 유기 형태의 상기 변화는 계통 발생 수로 표현 될 수있다. 그러므로 계통 발생은 혈통의 역사와 그것이 시간에 따라 어떻게 변화되었는지를 표현한다..

이 그래프의 직접적인 함축 중 하나는 공통 조상입니다. 즉, 오늘날 우리가 보는 모든 유기체는 과거 형태의 변형을 통해 자손으로 나타났습니다. 이 아이디어는 과학사에서 가장 중요한 것 중 하나였습니다..

미세한 박테리아에서부터 식물과 더 큰 척추 동물에 이르기까지 오늘날 우리가 인식 할 수있는 모든 형태의 생명체가 연결되어 있습니다.이 관계는 방대하고 복잡한 생명의 나무에서 나타납니다.

나무와 유사하게, 오늘날 사는 종들은 잎을 대표 할 것이고 나머지 가지들은 그들의 진화 역사 일 것이다.

계통 발생 나무 란 무엇인가??

계통 발생 수계 (phylogenetic tree)는 생물 집단의 진화론 적 역사를 그래픽으로 표현한 것입니다. 이 역사적 관계의 패턴은 연구자들이 추정하려고하는 계통 발생이다.

나무는 "가지"에 연결하는 노드로 구성됩니다. 각 가지의 말단 노드는 말단 분류군이며 데이터가 알려진 서열 또는 유기체를 나타냅니다. 이들은 살아 있거나 멸종되었을 수 있습니다.

내부 노드는 가설적인 조상을 나타내는 반면 트리의 루트에서 발견 된 조상은 그래프에 표시된 모든 시퀀스의 조상을 나타냅니다.

계통 발생 나무가 어떻게 해석 되는가??

계통 발생 수를 나타내는 많은 방법이 있습니다. 그러므로 두 나무 사이에서 관찰되는 이러한 차이가 다른 토폴로지, 즉 두 그래프에 해당하는 실제 차이로 인한 것인지 또는 단순히 표현 스타일과 관련된 차이인지 여부를 아는 것이 중요합니다.

예를 들어, 그래픽 표현의 의미를 변경하지 않고 상단에 레이블이 나타나는 순서는 다양 할 수 있습니다. 일반적으로 다른 범주 중에서 종, 속, 가족 등의 이름이 변경됩니다.

이것은 나무가 움직이는 모양과 유사하기 때문에 나타납니다. 여기서 지점은 표시된 종의 관계를 변경하지 않고 회전 할 수 있습니다.

이 의미에서 순서가 변경되거나 연결되는 방식이 바뀌지 않으므로 "걸려있는"객체가 순환되는 횟수는 중요하지 않습니다. 중요한 내용입니다..

계통 발생이 어떻게 재구성 되는가??

계통 발생은 간접적 인 증거를 바탕으로 공식화 된 가설입니다. 계통 발생을 희석시키는 것은 범죄 현장의 흔적을 따라 범죄를 해결하는 연구자의 작업과 닮았다..

생물 학자들은 종종 고생물학, 비교 해부학, 비교 발생학 및 분자 생물학과 같은 여러 가지 지식을 사용하여 계통 발생을 가정합니다.

화석 기록은 비록 불완전하지만 종 그룹의 분기 시간에 대한 매우 귀중한 정보를 제공한다.

시간이 지남에 따라 분자 생물학은 위에서 언급 한 모든 분야를 능가했으며 대부분의 계통 발생은 분자 데이터로부터 추론됩니다..

계통 발생 수목을 재구성하는 목표는 일련의 주요 단점을 수반한다. 약 180 만 종의 명명 된 종들이 있고 묘사되지 않은 종은 더 많습니다..

그리고 상당수의 과학자들이 종간의 관계를 재건하기 위해 매일 노력하지만 우리는 여전히 완전한 나무를 가지고 있지 않습니다..

동종 문자

생물 학자들은 두 구조 또는 과정 사이의 유사점을 기술하고자 할 때 공통 조상 (상 동성), 유추 (기능) 또는 동형 이식 (형태 학적 유사)의 관점에서 그렇게 할 수 있습니다..

계통 발생 (phylogeny)을 재구성하기 위해서는 상동 성 (homologous character) 만 사용된다. 상 동성은 생물 종의 공통 조상을 적절하게 반영하기 때문에 종간의 관계의 진화와 재창조에서 중요한 개념이다..

우리가 조류, 박쥐, 인간의 세 그룹의 계통 발생을 추론하기를 원한다고 가정 해보자. 우리의 목적을 달성하기 위해, 우리는 상지를 우리가 관계 패턴을 식별하는 데 도움이되는 특성으로 사용하기로 결정했습니다.

조류와 박쥐는 비행을 위해 변형 된 구조를 가지고 있기 때문에 박쥐와 새가 박쥐보다 인간과 더 관련이 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 왜 우리는 잘못된 결론에 도달 했습니까? 유사하고 동질이 아닌 특성을 사용했기 때문에.

올바른 관계를 찾으려면 머리카락, 유방 땀샘 및 중이의 세 개의 작은 뼈의 존재와 같은 동질 특성을 찾아야합니다. 단지 몇 가지만 언급하면됩니다. 그러나 상동 성은 진단하기 쉽지 않습니다..

나무의 종류

모든 나무가 똑같은 것은 아니며, 다른 그래픽 표현이 있으며 각 그룹은 그룹의 진화에 대한 특유의 특성을 통합 관리합니다..

가장 기본적인 나무는 피라미드입니다. 이 그래프는 공통 조상의 관계를 보여줍니다 (가장 최근의 공통 조상에 따라).

첨가제 트리는 추가 정보를 포함하며 분기 길이로 표현됩니다.

각 가지와 관련된 숫자는 생물체가 경험 한 진화 적 변화의 양과 같은 서열의 일부 속성에 해당합니다. "additive tree"외에도 메트릭 트리 또는 필로 그램이라고도합니다..

dendograms라고도하는 Ultrametric 나무는 나무의 끝이 뿌리에서 나무까지 등거리 인 첨가물 나무의 특별한 경우입니다.

이 마지막 두 변종은 우리가 입체 영상에서 찾을 수있는 모든 데이터와 추가 정보를 가지고 있습니다. 그러므로 상호 보완 적이 지 않으면 상호 배타적이지 않습니다..

정치

여러 번, 나무의 노드가 완전히 해결되지 않았습니다. 시각적으로 말하면, 새로운 것이 세 개 이상의 지점을 떠날 때 (두 명의 직계 가족보다 하나의 조상이있을 때) 정치가 있다고합니다. 나무에 폴리 토미가 없으면 완전히 해결되었다고합니다..

폴리 토미에는 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째는 "어려운"정치입니다. 이것들은 연구반의 본질이며, 자손들이 동시에 진화했음을 나타냅니다. 대안으로, "소프트"폴리 토미 (polytomies)는 데이터에 의해 야기 된 미해결 관계를 나타냅니다. 본질적으로.

진화론 적 분류

단엽 계통

진화 생물 학자들은 집단의 계통 발생 학적 이력의 분기 패턴에 부합하는 분류를 찾는다. 이 과정에서 진화 생물학에서 널리 사용되는 일련의 용어가 개발되었다 : 단일 식물, 양안 및 다 염증.

분류군 또는 monophyletic 혈통 노드에 대표되는 ancentral 종, 및 모든 자손,하지만 다른 종을 포함 하나입니다. 이 그룹을 클레 드라고합니다..

단일 계통 계통은 분류 학적 계층 구조의 각 수준에서 정의됩니다. 예를 들어, 고양이과를 비롯하여 고양이를 포함한 계보 인 Felidae 계통은 단일 식물로 간주됩니다..

유사하게, Animalia는 또한 monophyletic 분류군이다. 우리가 Felidae 가족이 Animalia 안에 있다는 것을 알기 때문에, monophyletic 그룹은 중첩 될 수 있습니다..

간질 성 및 다 환류 계통

그러나 모든 생물 학자들이 분열적인 분류에 대한 생각을 공유하는 것은 아니다. 데이터가 완전하지 않거나 편의를 위해 간단하지 않은 경우,보다 최근의 공통 조상을 공유하지 않는 다른 클레 드 또는 더 높은 분류군의 종을 포함하는 특정 분류군이 명명됩니다.

따라서, polyphyletic 분류군은 다른 clades의 생물을 포함하는 그룹으로 정의되며, 이들은 공통 조상을 공유하지 않습니다. 예를 들어, 우리가 homeotherms의 그룹을 지정하고자한다면, 그것은 조류와 포유류를 포함 할 것이다..

대조적으로, paraphyletic 그룹에는 가장 최근 공통 조상의 모든 자손이 들어 있지 않습니다. 즉, 그룹의 구성원을 제외하십시오. 가장 많이 사용되는 예제는 파충류입니다.이 그룹에는 최근 공통 조상의 자손 인 새가 포함되어 있지 않습니다..

응용 프로그램

생명 나무를 해명하는 어려운 작업에 기여하는 것 외에도, 계통 발생에는 또한 아주 중요한 응용이있다.

의학 분야에서 계통 발생은 AIDS, 뎅기열 및 인플루엔자와 같은 전염병의 기원과 전염 속도를 추적하는 데 사용됩니다.

그들은 또한 보존 생물학의 지점에서 사용됩니다. 멸종 위기에 처한 종의 계통의 지식은 패턴과 레벨 교차 혼성화를 추적하는 것이 필수적입니다 개인 사이 근친 교배.

참고 문헌

  1. Baum, D.A., Smith, S.D., & Donovan, S. S. (2005). 나무를 생각하는 도전. 과학, 310(5750), 979-980.
  2. Curtis, H., & Barnes, N.S. (1994). 생물학의 초청. 맥밀런.
  3. Hall, B. K. (Ed.). (2012). 상 동성 : 비교 생물학의 계층 적 기초. 학술 보도.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). 동물학의 통합 원리. 맥그로 힐.
  5. Hinchliff, CE, 스미스, SA, 알만, JF, 버 레이, JG, Chaudhary, R., Coghill, LM, 크 랜달, KA, 덩 샤오핑, J., 드류, BT, 오스 가지 스, R., Gude, K., Hibbett, DS, 카츠 LA, Laughinghouse, HD, McTavish 의주, EJ, Midford, PE, 오웬, CL, REE, RH,리스, JA, Soltis, DE, 윌리엄스, T., ... 크랜 스턴, KA (2015). 종합 계통의 계통 발생과 분류학의 종합. 미합중국 국립 과학 아카데미 회보 (Proceedings of the United States of America), 112(41), 12764-9.
  6. Kardong, K. V. (2006). 척추 동물 : 비교 해부학, 기능, 진화. 맥그로 힐.
  7. Page, R. D., & Holmes, E. C. (2009). 분자 진화 : 계통 발생 론적 접근. John Wiley & Sons.