20.1 A: Phylogenetic Trees

OBIETTIVI FORMATIVI

  • Descrivi i vari tipi di alberi filogenetici e come organizzano la vita

Gli scienziati usano uno strumento chiamato albero filogenetico, un tipo di diagramma, per mostrare i percorsi evolutivi e le connessioni tra gli organismi. Gli scienziati considerano gli alberi filogenetici un’ipotesi del passato evolutivo poiché non si può tornare indietro per confermare le relazioni proposte., In altre parole, un “albero della vita”, come viene talvolta chiamato, può essere costruito per illustrare quando diversi organismi si sono evoluti e per mostrare le relazioni tra diversi organismi.

A differenza di un diagramma di classificazione tassonomica, un albero filogenetico può essere letto come una mappa della storia evolutiva. Molti alberi filogenetici hanno un unico lignaggio alla base che rappresenta un antenato comune. Gli scienziati chiamano tali alberi “radicati”, il che significa che esiste un unico lignaggio ancestrale (tipicamente disegnato dal basso o da sinistra) a cui si riferiscono tutti gli organismi rappresentati nel diagramma., Si noti nell’albero filogenetico radicato che i tre domini (Batteri, Archaea ed Eukarya) divergono da un singolo punto e si diramano. Il piccolo ramo che piante e animali (compresi gli esseri umani) occupano in questo diagramma mostra come recenti e minuscoli questi gruppi sono confrontati con altri organismi. Gli alberi senza radici non mostrano un antenato comune, ma mostrano relazioni tra le specie.,

Figura \(\PageIndex{1}\): Alberi filogenetici: Entrambi questi alberi filogenetici mostrano la relazione dei tre domini della vita (Batteri, Archaea ed Eukarya), ma l’albero (a) radicato tenta di identificare quando varie specie divergevano da un antenato comune, mentre l’albero (b) senza radici non lo fa.

In un albero radicato, la ramificazione indica relazioni evolutive., Il punto in cui si verifica una divisione, chiamato punto di diramazione, rappresenta il punto in cui un singolo lignaggio si è evoluto in uno nuovo distinto. Un lignaggio che si è evoluto presto dalla radice e rimane non ramificato è chiamato taxon basale. Quando due lignaggi derivano dallo stesso punto di diramazione, sono chiamati sister taxa. Un ramo con più di due lignaggi è chiamato politomia e serve a illustrare dove gli scienziati non hanno determinato definitivamente tutte le relazioni., È importante notare che anche se i taxa e la politomia condividono un antenato, ciò non significa che i gruppi di organismi si siano divisi o evoluti l’uno dall’altro. Gli organismi in due taxa possono essersi divisi in un punto specifico, ma nessuno dei due taxa ha dato origine all’altro.

Figura \(\PageIndex{1}\): Alberi filogenetici radicati: La radice di un albero filogenetico indica che un lignaggio ancestrale ha dato origine a tutti gli organismi sull’albero. Un punto di diramazione indica dove due linee divergevano., Un lignaggio che si è evoluto presto e rimane non ramificato è un taxon basale. Quando due lignaggi derivano dallo stesso punto di diramazione, sono sister taxa. Un ramo con più di due lignaggi è una politomia.

Gli alberi filogenetici radicati possono servire come percorso per comprendere la storia evolutiva. Il percorso può essere tracciato dall’origine della vita a qualsiasi singola specie navigando attraverso i rami evolutivi tra i due punti., Inoltre, partendo da una singola specie e risalendo verso il” tronco ” dell’albero, si può scoprire che gli antenati delle specie, così come dove i lignaggi condividono una discendenza comune. Inoltre, l’albero può essere utilizzato per studiare interi gruppi di organismi.

Un altro punto da menzionare sulla struttura ad albero filogenetica è che la rotazione nei punti di diramazione non cambia le informazioni. Ad esempio, se un punto di diramazione è stato ruotato e l’ordine del taxon modificato, ciò non altererebbe le informazioni perché l’evoluzione di ciascun taxon dal punto di diramazione era indipendente dall’altro.,

Molte discipline all’interno dello studio della biologia contribuiscono a comprendere come la vita passata e presente si è evoluta nel tempo; insieme, queste discipline contribuiscono a costruire, aggiornare e mantenere l ‘ “albero della vita.”Le informazioni vengono utilizzate per organizzare e classificare gli organismi sulla base di relazioni evolutive in un campo scientifico chiamato sistematica. I dati possono essere raccolti dai fossili, dallo studio della struttura delle parti del corpo o delle molecole utilizzate da un organismo e dall’analisi del DNA. Combinando i dati provenienti da molte fonti, gli scienziati possono mettere insieme la filogenesi di un organismo., Poiché gli alberi filogenetici sono ipotesi, continueranno a cambiare man mano che vengono scoperti nuovi tipi di vita e vengono apprese nuove informazioni.

Punti chiave

  • Gli alberi radicati hanno un unico lignaggio alla base che rappresenta un antenato comune che collega tutti gli organismi presentati in un diagramma filogenetico.
  • I punti di ramo in un albero filogenetico rappresentano una divisione in cui un singolo lignaggio si è evoluto in uno nuovo distinto, mentre il taxon basale rappresenta lignaggi non ramificati che si sono evoluti precocemente dalla radice.,
  • Gli alberi senza radici ritraggono relazioni tra le specie, ma non raffigurano il loro antenato comune.
  • Gli alberi filogenetici sono ipotesi e vengono quindi modificati man mano che i dati diventano disponibili.
  • La sistematica utilizza i dati dei fossili, lo studio delle strutture corporee, le molecole utilizzate da una specie e l’analisi del DNA per contribuire alla costruzione, all’aggiornamento e al mantenimento degli alberi filogenetici.,

Termini Chiave

  • polytomy: una sezione di una filogenesi in cui le relazioni evolutive non può essere completamente risolto a dicotomie
  • basale taxon: un lignaggio, visualizzate tramite un albero filogenetico, che si sviluppò presto dalla radice e dalla quale non altri rami sono divelti
  • sistematica: la ricerca di relazioni degli organismi; la scienza della classificazione sistematica
  • filogenesi: la rappresentazione visiva della storia evolutiva degli organismi; basata su una rigorosa analisi

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