20.1 A: Phylogenetische Bäume

LERNZIELE

  • Beschreiben Sie die verschiedenen Arten von phylogenetischen Bäumen und wie sie das Leben organisieren

Wissenschaftler verwenden ein Tool namens phylogenetischer Baum, eine Art Diagramm, um die evolutionären Wege und Verbindungen zwischen Organismen zu zeigen. Wissenschaftler betrachten phylogenetische Bäume als eine Hypothese der evolutionären Vergangenheit, da man nicht zurückgehen kann, um die vorgeschlagenen Beziehungen zu bestätigen., Mit anderen Worten, ein „Baum des Lebens“, wie er manchmal genannt wird, kann konstruiert werden, um zu veranschaulichen, wann sich verschiedene Organismen entwickelt haben, und um die Beziehungen zwischen verschiedenen Organismen zu zeigen.

Im Gegensatz zu einem taxonomischen Klassifizierungsdiagramm kann ein phylogenetischer Baum wie eine Karte der Evolutionsgeschichte gelesen werden. Viele phylogenetische Bäume haben eine einzige Linie an der Basis, die einen gemeinsamen Vorfahren darstellt. Wissenschaftler nennen solche Bäume „verwurzelt“, was bedeutet, dass es eine einzige Ahnenlinie gibt (normalerweise von unten oder links gezeichnet), auf die sich alle im Diagramm dargestellten Organismen beziehen., Beachten Sie im verwurzelten phylogenetischen Baum, dass die drei Domänen (Bakterien, Archaeen und Eukarya) von einem einzigen Punkt abweichen und sich verzweigen. Der kleine Zweig, den Pflanzen und Tiere (einschließlich Menschen) in diesem Diagramm einnehmen, zeigt, wie neu und winzig diese Gruppen mit anderen Organismen verglichen werden. Nicht entwurzelte Bäume zeigen keinen gemeinsamen Vorfahren,aber Beziehungen zwischen Arten.,

Abbildung \(\paeindex{1}\): Phylogenetische Bäume: Beide dieser phylogenetischen Bäume zeigen die Beziehung der drei Lebensbereiche (Bakterien, Archaeen und Eukarya), aber der (a) verwurzelte Baum versucht zu identifizieren, wann verschiedene Arten von einem gemeinsamen Vorfahren abweichen, während der (b) nicht verwurzelte Baum dies nicht tut.

In einem verwurzelten Baum zeigt die Verzweigung evolutionäre Beziehungen an., Der Punkt, an dem ein Split auftritt, der als Verzweigungspunkt bezeichnet wird, stellt dar, wo sich eine einzelne Linie zu einer eindeutigen neuen entwickelt hat. Eine Linie, die sich früh von der Wurzel entwickelt hat und unverzweigt bleibt, wird Basaltxon genannt. Wenn zwei Linien vom selben Verzweigungspunkt stammen, werden sie Schwester Taxa genannt. Ein Zweig mit mehr als zwei Linien wird Polytomie genannt und dient zur Veranschaulichung, wo Wissenschaftler nicht alle Beziehungen endgültig bestimmt haben., Es ist wichtig anzumerken, dass Schwester Taxa und Polytomy zwar einen Vorfahren haben, dies jedoch nicht bedeutet, dass sich die Gruppen von Organismen teilen oder voneinander entwickelt haben. Organismen in zwei Taxa haben sich möglicherweise an einem bestimmten Zweigpunkt getrennt,aber keine Taxa führte zu der anderen.

Figure \(\paeindex{1}\): Verwurzelte phylogenetische Bäume: Die Wurzel eines phylogenetischen Baumes zeigt an, dass eine Ahnenlinie alle Organismen auf dem Baum hervorgebracht hat. Ein Verzweigungspunkt zeigt an, wo zwei Linien divergierten., Eine Linie, die sich früh entwickelt hat und unverzweigt bleibt, ist ein Basaltxon. Wenn zwei Linien vom selben Verzweigungspunkt stammen, sind sie Schwester Taxa. Ein Zweig mit mehr als zwei Linien ist eine Polytomie.

Verwurzelte phylogenetische Bäume können als Weg zum Verständnis der Evolutionsgeschichte dienen. Der Weg kann vom Ursprung des Lebens zu jeder einzelnen Spezies zurückverfolgt werden, indem man durch die evolutionären Zweige zwischen den beiden Punkten navigiert., Wenn man mit einer einzelnen Art beginnt und zurück zum „Stamm“ des Baumes geht, kann man auch entdecken, dass die Vorfahren dieser Art sowie die Abstammung einer gemeinsamen Abstammung sind. Darüber hinaus kann der Baum verwendet werden, um ganze Gruppen von Organismen zu untersuchen.

Ein weiterer Punkt, der bei der phylogenetischen Baumstruktur zu erwähnen ist, ist, dass die Rotation an Verzweigungspunkten die Informationen nicht ändert. Wenn beispielsweise ein Verzweigungspunkt gedreht und die Taxon-Reihenfolge geändert wurde, würde dies die Informationen nicht ändern, da die Entwicklung jedes Taxons vom Verzweigungspunkt unabhängig vom anderen war.,

Viele Disziplinen innerhalb des Studiums der Biologie tragen dazu bei, zu verstehen, wie sich vergangenes und gegenwärtiges Leben im Laufe der Zeit entwickelt haben; Zusammen tragen diese Disziplinen dazu bei, den „Baum des Lebens“ aufzubauen, zu aktualisieren und aufrechtzuerhalten.“Informationen werden verwendet, um Organismen basierend auf evolutionären Beziehungen in einem wissenschaftlichen Bereich namens Systematik zu organisieren und zu klassifizieren. Daten können von Fossilien, von der Untersuchung der Struktur von Körperteilen oder Molekülen, die von einem Organismus verwendet werden, und von DNA-Analysen gesammelt werden. Durch die Kombination von Daten aus vielen Quellen können Wissenschaftler die Phylogenie eines Organismus zusammenstellen., Da phylogenetische Bäume Hypothesen sind, werden sie sich weiter verändern, wenn neue Arten von Leben entdeckt und neue Informationen gelernt werden.

Schlüsselpunkte

  • Verwurzelte Bäume haben eine einzige Linie an der Basis, die einen gemeinsamen Vorfahren darstellt, der alle in einem phylogenetischen Diagramm dargestellten Organismen verbindet.
  • Verzweigungspunkte in einem phylogenetischen Baum stellen eine Spaltung dar, bei der sich eine einzelne Linie zu einer eindeutigen neuen entwickelte, während Basaltaxon unverzweigte Linien darstellt, die sich früh von der Wurzel entwickelten.,
  • Nicht entwurzelte Bäume stellen Beziehungen zwischen Arten dar, zeigen aber nicht ihren gemeinsamen Vorfahren.
  • Phylogenetische Bäume sind Hypothesen und werden daher modifiziert, wenn Daten verfügbar werden.
  • Die Systematik verwendet Daten aus Fossilien, die Untersuchung von Körperstrukturen, Molekülen, die von einer Spezies verwendet werden, und DNA-Analysen, um zum Aufbau, zur Aktualisierung und Aufrechterhaltung phylogenetischer Bäume beizutragen.,

die Wichtigsten Begriffe

  • polytomy: ein Abschnitt einer Phylogenie, in der die evolutionären Beziehungen nicht geklärt werden, um Dichotomien
  • basale taxon: eine Linie angezeigt, die einen phylogenetischen Stammbaum, die sich früh aus der Wurzel, aus denen keine andere Zweige auseinander gehen
  • Systematik: Erforschung der Beziehungen von Organismen; die Wissenschaft von der systematischen Klassifizierung
  • Phylogenie: die visuelle Darstellung der Evolutionsgeschichte der Lebewesen; auf Basis von strengen Analysen

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