تفسير السلالة ، أنواع الأشجار ، التطبيقات

ل نسالة, في علم الأحياء التطوري ، هو تمثيل للتاريخ التطوري لمجموعة من الكائنات أو الأنواع ، مع التركيز على الخط المنحدر وعلاقات القرابة بين المجموعات.

حاليًا ، استخدم علماء الأحياء بيانات من التشكل في المقام الأول والتشريح المقارن ، ومن تسلسل الجينات لإعادة بناء الآلاف والآلاف من الأشجار.

تسعى هذه الأشجار إلى وصف التاريخ التطوري للأنواع المختلفة من الحيوانات والنباتات والميكروبات والكائنات العضوية الأخرى التي تعيش في الأرض.

التشبيه مع شجرة الحياة ، يعود إلى زمن تشارلز داروين. هذا عالم الطبيعة البريطاني الرائع ينعكس على التحفة "أصل الأنواع"صورة واحدة:" شجرة "تمثل تفرع الأنساب ، بدءًا من سلف مشترك.

مؤشر

• 1 ما هو التطهير?
• 2 ما هي شجرة phylogenetic?
• 3 كيف يتم تفسير الأشجار التطورية?
• 4 كيف يتم إعادة بناء السلالات?
  • 4.1 شخصيات متجانسة
• 5 أنواع الأشجار
• 6 سياسة
• 7 التصنيف التطوري
  • 7.1 الأنساب الأحادية
  • 7.2 الأنساب paraphyletic و polypletletic
• 8 تطبيقات
• 9 المراجع

ما هو التطهير?

في ضوء العلوم البيولوجية ، فإن التطور هو أحد أكثر الأحداث المدهشة التي حدثت. وقال التغيير في الأشكال العضوية مع مرور الوقت ، يمكن أن تمثل في شجرة phylogenetic. لذلك ، التعبير عن السلالات يعبر عن تاريخ الأنساب وكيف تغيرت مع مرور الوقت.

أحد الآثار المباشرة لهذا الرسم البياني هو الأصل المشترك. وهذا يعني ، أن جميع الكائنات الحية التي نراها اليوم قد ظهرت كأحفاد مع تعديلات الأشكال الماضية. كانت هذه الفكرة واحدة من أهمها في تاريخ العلوم.

جميع أشكال الحياة التي يمكن أن نقدرها اليوم - من البكتيريا المجهرية ، إلى النباتات والفقاريات الكبيرة - متصلة وتمثل هذه العلاقة في شجرة الحياة الواسعة والمعقدة.

ضمن تشابه الشجرة ، فإن الأنواع التي تعيش اليوم ستمثل الأوراق والباقي من الفروع سيكون تاريخهم التطوري.

ما هي شجرة النشوء والتطور?

شجرة التكاثر هي تمثيل بياني للتاريخ التطوري لمجموعة من الكائنات الحية. هذا النمط من العلاقات التاريخية هو التطوّر الذي يحاول الباحثون تقديره.

تتكون الأشجار من العقد التي تتصل بـ "الفروع". العقد الطرفية لكل فرع هي الأصناف النهائية وتمثل تسلسلات أو كائنات حية معروفة للبيانات - يمكن أن تكون هذه أنواع حية أو منقرضة.

تمثل العقد الداخلية أسلاف افتراضية ، بينما يمثل الجد الموجود في جذر الشجرة سلفًا لكل التسلسلات الممثلة في الرسم البياني.

كيف يتم تفسير الأشجار phylogenetic?

هناك العديد من الطرق لتمثيل شجرة النشوء والتطور. لذلك ، من المهم معرفة ما إذا كانت هذه الاختلافات التي لوحظت بين شجرتين ترجع إلى طبولوجيا مختلفة - أي اختلافات حقيقية تقابل رسمان بيانيان - أو ببساطة اختلافات مرتبطة بأسلوب التمثيل.

على سبيل المثال ، يمكن أن يختلف الترتيب الذي تظهر به التسميات في الأعلى ، دون تغيير معنى التمثيل البياني ، وعادةً ما يكون اسم النوع ، والجنس ، والأسرة ، من بين فئات أخرى.

يحدث هذا لأن الأشجار تشبه الهاتف المحمول ، حيث يمكن تدوير الفروع دون تغيير العلاقة بين الأنواع الممثلة.

في هذا المعنى ، لا يهم عدد المرات التي يتم فيها تعديل الترتيب أو تدوير الأشياء "المعلقة" ، حيث إنه لا يغير طريقة اتصالهم - وهذا هو الشيء المهم.

كيف يتم إعادة بناء السلالات?

السلالات هي الفرضيات التي وضعت على أساس أدلة غير مباشرة. يشبه تمييع السيرة الذاتية عمل المحقق في حل جريمة من خلال متابعة مسارات مسرح الجريمة.

غالبًا ما يفترض علماء الأحياء نسجهم باستخدام المعرفة من عدة فروع ، مثل علم الحفريات والتشريح المقارن وعلم الأجنة المقارن والبيولوجيا الجزيئية.

السجل الأحفوري ، على الرغم من عدم اكتماله ، يوفر معلومات قيمة للغاية عن أوقات الاختلاف في مجموعات الأنواع.

مع مرور الوقت ، تجاوزت البيولوجيا الجزيئية جميع الحقول المذكورة ، واستنتجت معظم التكاثرات من البيانات الجزيئية..

الهدف من إعادة بناء شجرة النشوء والتطور ينطوي على سلسلة من العيوب الرئيسية. هناك ما يقرب من 1.8 مليون نوع معين والعديد من الأنواع دون وصفها.

وعلى الرغم من أن عددًا كبيرًا من العلماء يسعون يوميًا لإعادة بناء العلاقات بين الأنواع ، إلا أننا لا نملك شجرة كاملة.

شخصيات متجانسة

عندما يرغب علماء الأحياء في وصف أوجه التشابه بين بنيتين أو عمليتين ، فيمكنهما القيام بذلك من حيث النسب المشترك (التماثلات) أو التشابهات (الوظيفة) أو المثلية (التشابه المورفولوجي)..

لإعادة بناء السلالة ، يتم استخدام أحرف متجانسة فقط. التماثل هو مفهوم رئيسي في تطور واستجمام العلاقات بين الأنواع ، لأنه فقط يعكس بشكل كاف أصل مشترك من الكائنات الحية.

لنفترض أننا نريد أن نستنتج سلالة ثلاث مجموعات: الطيور والخفافيش والبشر. لتحقيق هدفنا ، قررنا استخدام الأطراف العليا كخاصية تساعدنا على تمييز نمط العلاقات.

نظرًا لأن الطيور والخفافيش لها هياكل معدلة للطيران ، يمكننا أن نستنتج ، خطأً ، أن الخفافيش والطيور ترتبط أكثر من الخفافيش بالبشر. لماذا توصلنا إلى نتيجة خاطئة؟ لأننا استخدمنا شخصية مماثلة وغير متجانسة.

لإيجاد العلاقة الصحيحة ، يجب أن أبحث عن شخصية متجانسة ، مثل وجود الشعر والغدد الثديية وثلاث عظام صغيرة في الأذن الوسطى - على سبيل المثال لا الحصر. ومع ذلك ، ليس من السهل تشخيص التماثلات.

أنواع الأشجار

ليست كل الأشجار متشابهة ، فهناك تمثيلات بيانية مختلفة ، وكل منها قادر على دمج بعض الخصائص المميزة لتطور المجموعة..

معظم الأشجار الأساسية هي cladograms. توضح هذه الرسوم البيانية العلاقات من حيث النسب المشترك (وفقًا لأحدث الأجداد الشائعة).

تحتوي الأشجار المضافة على معلومات إضافية ويتم تمثيلها في طول الفروع.

تتوافق الأرقام المرتبطة بكل فرع مع بعض السمات في التسلسل - مثل مقدار التغير التطوري الذي شهدته الكائنات الحية. بالإضافة إلى "الأشجار المضافة" ، تُعرف أيضًا باسم الأشجار المترية أو phylograms.

الأشجار الفائقة الدقة ، والتي تسمى أيضًا dendograms ، هي حالة معينة من الأشجار المضافة ، حيث تكون أطراف الشجرة متساوية المقاومة من الجذر إلى الشجرة.

يحتوي هذان الخياران الأخيران على جميع البيانات التي يمكن أن نجدها في مخطط تفصيلي ، ومعلومات إضافية. لذلك ، فهي ليست حصرية بشكل متبادل ، إن لم تكن مكملة.

polytomies

في كثير من الأحيان ، لم يتم حل العقد من الأشجار بالكامل. بصريًا ، يقال أن هناك سياسة ، عندما يترك فرع جديد أكثر من ثلاثة فروع (هناك سلف واحد فقط لأكثر من اثنين من السليل المباشرين). عندما لا تحتوي الشجرة على تعدد الألوان ، يقال إنها تحل بالكامل.

هناك نوعان من polytomies. الأول هو السياسات "الصعبة". هذه هي جوهرية لمجموعة الدراسة ، وتشير إلى أن أحفاد تطورت في نفس الوقت. بدلاً من ذلك ، تشير polytomies "اللينة" إلى العلاقات التي لم يتم حلها والتي تسببها البيانات في حد ذاته.

التصنيف التطوري

الأنساب أحادية اللون

يسعى علماء الأحياء التطوريون إلى إيجاد تصنيف يتوافق مع نمط التفرع للتاريخ التطوري للمجموعات. في هذه العملية ، تم تطوير سلسلة من المصطلحات المستخدمة على نطاق واسع في البيولوجيا التطورية: أحادية اللون ، حنكية ، متعددة الحبيبات.

إن الأصناف أو النسب أحادية اللون هي تلك التي تتألف من فصيلة مركزية ، ممثلة في العقدة ، وجميع نسلها ، ولكن ليس الأنواع الأخرى. هذا التجمع يسمى كليد.

يتم تعريف الأنساب أحادية اللون في كل مستوى من التسلسل الهرمي التصنيفي. على سبيل المثال ، تعتبر عائلة Felidae ، وهي سلالة تحتوي على الماكر (بما في ذلك القطط المنزلية) ، أحادية اللون..

وبالمثل ، Animalia هي أيضا الأصناف الأحادية اللون. كما نرى عائلة Felidae داخل Animalia ، لذلك يمكن تجميع المجموعات الأحادية اللون.

الأنساب الحنكية والحركية

ومع ذلك ، لا يشارك جميع علماء الأحياء فكرة التصنيف الديني. في الحالات التي تكون فيها البيانات غير كاملة أو لمجرد الراحة ، يتم تسمية بعض الأصناف التي تشمل أنواعًا من أنواع مختلفة من الواجهات أو أصناف أعلى لا تشترك مع سلف مشترك أحدث.

وهكذا ، يتم تعريف الأصناف المتعددة الحبيبات على أنها مجموعة تشتمل على كائنات من مختلف الطبقات ، وهذه لا تشترك في سلف مشترك. على سبيل المثال ، إذا كنا نرغب في تعيين مجموعة من المشتغلين بالبيت ، فستشمل الطيور والثدييات.

في المقابل ، لا تحتوي مجموعة paraphyletic على جميع أحفاد الجد المشترك الأكثر حداثة. بمعنى آخر ، استبعد أيًا من أعضاء المجموعة. المثال الأكثر استخداما هو الزواحف ، هذه المجموعة لا تحتوي على جميع أحفاد الجد المشترك الأكثر حداثة: الطيور.

تطبيقات

بالإضافة إلى المساهمة في المهمة الصعبة المتمثلة في توضيح شجرة الحياة ، فإن السلالات أيضًا لها بعض التطبيقات المهمة جدًا.

في مجال الطب ، تُستخدم السلالات لتتبع أصل ومعدلات انتقال الأمراض المعدية ، مثل الإيدز وحمى الضنك والإنفلونزا..

كما أنها تستخدم في فرع بيولوجيا الحفظ. المعرفة بنشوء الأنواع المهددة بالانقراض أمر ضروري لتتبع أنماط العبور ومستوى التهجين والتزاوج بين الأفراد.

مراجع

1. Baum، D.A، Smith، S.D.، & Donovan، S. S. (2005). التحدي التفكير شجرة. علم, 310(5750) ، 979-980.
2. Curtis، H.، & Barnes، N. S. (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
3. هول ، ب ك. (محرر). (2012). التماثل: الأساس الهرمي لعلم الأحياء المقارن. الصحافة الأكاديمية.
4. Hickman، C. P.، Roberts، L.S.، Larson، A.، Ober، W.C.، & Garrison، C. (2001). مبادئ متكاملة لعلم الحيوان. ماكجرو هيل.
5. Hinchliff، CE، Smith، SA، Allman، JF، Burleigh، JG، Chaudhary، R.، Coghill، LM، Crandall، KA، Deng، J.، Drew، BT، Gazis، R.، Gude، K.، Hibbett، DS ، Katz ، LA ، Laughinghouse ، HD ، McTavish ، EJ ، Midford ، PE ، Owen ، CL ، Ree ، RH ، Rees ، JA ، Soltis ، DE ، Williams ، T. ، ... Cranston، KA (2015). توليف التطابق والتصنيف إلى شجرة حياة شاملة. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية, 112(41) ، 12764-9.
6. Kardong، K. V. (2006). الفقاريات: التشريح المقارن ، الوظيفة ، التطور. ماكجرو هيل.
7. Page، R. D.، & Holmes، E. C. (2009). التطور الجزيئي: نهج phylogenetic. جون وايلي وأولاده.