Maklumat

Filogenetik dan Pohon Kehidupan


Sejauh yang saya fahami, evolusi pada masa ini cukup banyak dianalisis melalui pohon filogenetik, iaitu cladogram. Ini dibina menggunakan rekod yang ada dan mengambil beberapa struktur utama dan membuat kesimpulan sama ada spesies memperoleh atau kehilangannya, sehingga menghasilkan simpul. Dengan pendekatan ini, kronologi sangat penting, tetapi kronologi masa tidak. Oleh itu, cladogram bukanlah pokok evolusi 'Darwinian' kerana yang terakhir berdasarkan kronologi masa.

Walau bagaimanapun, saya tidak dapat menahan diri ketika menganalisis cladogram dan menafsirkan pengumpulan pelbagai nod di sepanjang cawangan sebagai masa. Bukankah evolusi sepanjang masa? Berisiko terjebak dalam diri saya 'ini adalah soalan berdasarkan pendapat':

Bukankah di sepanjang cabang tertentu, setiap nod berturut-turut memerlukan masa untuk berkembang? Bukankah masuk akal untuk menentukan dan menetapkan tertentu 'unit masa evolusi standard (SETU jika anda suka) mewakili rata-rata masa yang diperlukan oleh mana-mana organisma untuk kehilangan atau memperoleh sifat tertentu, sehingga memungkinkan setiap nod untuk ditafsirkan sebagai masa? Sudah tentu, SETU adalah perkiraan kasar, tetapi masih berpotensi menghidupkan kembali pandangan Darwin pada evolusi moden.


Mari mulakan dengan komen pendek. Kamu berkata[…] Evolusi pada masa kini cukup banyak dianalisis melalui pokok filogenetik […]. Ramai ahli biologi evolusi menggunakan kaedah filogenetik secara meluas tetapi sebahagian daripada ahli biologi evolusi (kebanyakan mereka akan mengatakan) tidak berfungsi secara langsung dengan kaedah filogenetik.


Saya tidak pasti bahawa saya memahami soalan anda tetapi saya harap yang berikut dapat membantu anda memahami masalah tersebut atau untuk mengedit soalan anda. Perhatikan bahawa saya BUKAN ahli filogenetik (tidak pasti perkataan ini ada).

Apakah definisi "Node" dalam Filogenetik

Saya rasa definisi anda tentang asimpulmungkin tidak biasa. Dalam filogeni, simpul adalah nenek moyang yang paling baru dikongsi oleh dua keturunan saudara.

Masa di pokok filogenetik

Juga, apabila anda melihat pokok filogenetik, paksi di mana garis keturunan mempelbagaikan masa (masa nyata dalam tahun). Sekarang, kami menggunakan kaedah yang berbeza untuk membuat anggaran masa nyata ini seperti kadar penggantian neutral. Anda mungkin mahu membaca mengenai jam molekul

setiap nod berturut-turut telah mengambil masa untuk berkembang?

Saya tidak pasti maksud anda dengan "mengembangkan" di sini. Mengembangkan biasanya bermaksud proses di mana individu / organisma tertentu berubah secara fenotip sepanjang hayatnya. Lihat Biologi Perkembangan.

purata masa yang diperlukan bagi mana-mana organisma untuk kehilangan atau memperoleh sifat tertentu

Sekali lagi, saya tidak pasti sama ada anda bercakap mengenai perkembangan atau evolusi di sini semasa anda bercakap mengenai "mana-mana organisma" dan bukan tentang "mana-mana populasi". Walau bagaimanapun, waktu rata-rata bagi populasi memperoleh sifat sewenang-wenangnya adalah konsep yang 1) hanya berlaku untuk sifat diskrit, 2) yang sangat bergantung pada jenis sifat yang ingin anda pertimbangkan, 3) yang akan berbeza-beza banyak dari satu sifat yang diberikan kepada yang lain dan 4) sangat bergantung pada ketika anda menganggap sebagai titik permulaan proses evolusi menuju penciptaan sifat yang diberikan. Oleh itu, tidak masuk akal.

Kini digunakan "unit masa evolusi standard"

Walau bagaimanapun, anda boleh menggunakan konsep yang serupa untuk sifat kuantitatif. Darwin (d) adalah unit perubahan evolusi (diciptakan oleh Haldane dan dinamakan C. Darwin). Ia ditakrifkan sebagai e-fold (e≈2.7) dalam makna sifat individu dalam populasi lebih dari juta tahun.

Begitu juga, Haldane adalah unit perubahan evolusi (saya tidak tahu siapa yang menciptanya dan jelas dinamakan JBS Haldane) dan sesuai dengan bilangan sisihan piawai (pengagihan sifat individu dalam populasi) perubahan dalam min individu ciri dalam populasi setiap generasi. Oleh itu, unit Haldane bergantung pada tekanan pemilihan, varians genetik aditif dan bukan aditif dan varians persekitaran (oleh itu heritabilitas) dan tekanan mutasi.


Sesuatu seperti apa yang anda gambarkan memang ada, dan dipanggil jam molekul. Kadar perubahan gen tertentu dan urutan bukan pengekodan telah berkorelasi dengan bukti lain (rekod fosil, dll.) Sedemikian rupa sehingga membolehkan anda menganggarkan secara mutlak berapa lama sekumpulan mutasi yang diperlukan untuk berlaku secara semula jadi .

Perlu diingat bahawa hanya gen tertentu yang mempunyai sifat yang diperlukan untuk mengumpulkan mutasi pada kadar yang lebih kurang sama dengan masa. Sebilangan besar gen mengumpul mutasi dengan cara yang lebih stokastik.


Filogenetik dan Pohon Kehidupan - Biologi

Terdapat cara yang berbeza untuk melihat biologi. Taksonomi klasik kini digabungkan dengan filogeni dan pokok kehidupan. Filogenetik menerangkan perspektif evolusi biologi di mana semua makhluk hidup ditempatkan dalam jaring keturunan bersama yang sangat saling berkaitan. Pengertian yang indah mengenai kesalinghubungan semua spesies menyokong kaedah pemikiran evolusi mengenai kehidupan.

Filogeni adalah rajah pokok tempat organisma dalam evolusi. Filogeni boleh dibina berdasarkan nenek moyang bersama dan keturunannya. Setiap cabang di pohon kehidupan mewakili perbezaan dari nenek moyang asal di mana sifat baru berkembang yang membezakan keturunannya menjadi spesies baru.

Sekiranya anda melihat filogeni asas (cuba cari satu dengan hanya tiga atau empat cabang) anda akan melihat "batang" di bahagian bawah pokok. Ini mewakili nenek moyang pertama dari semua organisma lain di dalam pokok. Semasa anda melihat pokok itu dengan teliti, anda akan melihat "dahan" yang berlainan dengan pelbagai organisma yang ditugaskan kepada mereka. Setiap perpecahan di pokok dipanggil simpul. Node ini mewakili di mana sifat baru berkembang dan nenek moyang beralih ke spesies baru. Node juga mewakili nenek moyang hipotesis spesies yang berbeza. Nenek moyang bersama hipotesis spesies adalah nenek moyang yang berkaitan secara genetik dengan spesies baru itu.

Sebagai contoh, jika kita membincangkan tanaman, organisme di batang pokok mungkin mewakili organisma fotosintetik pertama. Cabang pertama di pohon akan mewakili pengembangan kemampuan hidup di darat dan bukannya di air. Ini adalah tanaman dalam kumpulan pertama yang berpisah dari batang pokok. Cabang mungkin mewakili tempat tisu vaskular berkembang, menghasilkan organisma baru yang dapat mengembangkan akar, batang dan daun yang benar. Node seterusnya dengan organisma yang menyertainya mungkin mewakili perkembangan benih. Node seterusnya akan mewakili perkembangan tanaman berbunga.

Semua sifat ini membezakan nenek moyang menjadi spesies lain dengan penyesuaian baru dengan persekitarannya. Penyesuaian baru ini memberi organisme itu keupayaan lain untuk menambah repertoarnya. Organisma ini kini menjadi spesies baru kerana DNAnya telah berubah secara mendasar, sehingga tidak lagi dapat berkembang biak dalam spesies leluhurnya.

Pokok hidup ini menunjukkan keterkaitan genetik spesies. Sekiranya anda mengesan garis genetik organisma, anda dapat terus menelusuri sejarah genetik dan evolusi mereka untuk mengetahui pautan ke organisma masa lalu. Ini adalah bagaimana pokok-pokok ini dibina. Sifat-sifat yang membezakan spesies semuanya mempunyai asas genetik.

Menemui hubungan antara organisma melalui hubungan genetik menggunakan filogenetik menarik perhatian kepada perbezaan pengelompokan menggunakan taksonomi tradisional dan tatanama binomial. Taksonomi menggunakan ciri morfologi yang serupa untuk mengelompokkan organisma bersama. Darwin keluar dari idea ini ketika dia mulai menggunakan hubungan evolusi dengan organisma kelompok.

Kedua-dua kaedah klasifikasi keduanya berharga, tetapi mereka menggunakan teknik pengelompokan yang berbeza. Setiap bentuk klasifikasi boleh digunakan untuk tujuan yang berbeza. Ramai saintis berpendapat bahawa pandangan filogenetik lebih tepat secara biologi kerana mengesan sejarah evolusi melalui genetik.

Hak cipta kandungan & salinan 2021 oleh Catherine Ebey. Hak cipta terpelihara.
Kandungan ini ditulis oleh Catherine Ebey. Sekiranya anda ingin menggunakan kandungan ini dengan cara apa pun, anda memerlukan kebenaran bertulis. Hubungi Pentadbiran BellaOnline untuk maklumat lebih lanjut.


Rujukan

Puigbo P, Wolf YI, Koonin EV: Mencari Pohon Kehidupan di semak-semak hutan filogenetik. J Biol. 2009, 8: 59-10.1186 / jbiol159.

Swithers KS, Gogarten JP, Fournier GP: Pohon dalam jaring kehidupan. J Biol. 2009, 8: 54-10.1186 / jbiol160.

O'Malley MA, Koonin EV: Bagaimana Pohon Kehidupan satu setengah abad selepas The Origin ?. Biol Terus. 2011, 6: 32-10.1186 / 1745-6150-6-32.

Darwin C: Mengenai Asal Spesies. 1859, London: Murray

Haeckel E: Keajaiban Hidup: Kajian Popular Falsafah Biologi. 1997, De Young Press

Woese CR, Fox GE: Struktur filogenetik domain prokariotik: kerajaan utama. Proc Natl Acad Sci Amerika Syarikat. 1977, 74: 5088-5090. 10.1073 / pnas.74.11.5088.

Woese CR, Magrum LJ, Fox GE: Archaebacteria. J Mol Evol. 1978, 11: 245-251. 10.1007 / BF01734485.

Woese CR: Evolusi bakteria. Microbiol Rev. 1987, 51: 221-271.

Woese CR, Kandler O, Wheelis ML: Ke arah sistem semula jadi organisma: cadangan untuk domain Archaea, Bacteria, dan Eucarya. Proc Natl Acad Sci Amerika Syarikat. 1990, 87: 4576-4579. 10.1073 / pnas.87.12.4576.

Doolittle WF: Pengelasan filogenetik dan pokok sejagat. Sains. 1999, 284: 2124-2129. 10.1126 / sains.284.5423.2124.

Doolittle WF: Genomik lateral. Trends Cell Biol. 1999, 9: M5-8. 10.1016 / S0962-8924 (99) 01664-5.

Gogarten JP, Doolittle WF, Lawrence JG: Evolusi prokariotik berdasarkan pemindahan gen. Mol Biol Evol. 2002, 19: 2226-2238. 10.1093 / oxfordjournals.molbev.a004046.

Bapteste E, Susko E, Leigh J, MacLeod D, Charlebois RL, Doolittle WF: Adakah filogeni gen ortologis benar-benar menyokong pemikiran pokok ?. BMC Evol Biol. 2005, 5: 33-10.1186 / 1471-2148-5-33.

Doolittle WF, Bapteste E: Pluralisme corak dan hipotesis Tree of Life. Proc Natl Acad Sci Amerika Syarikat. 2007, 104: 2043-2049. 10.1073 / pnas.0610699104.

Bapteste E, O'Malley MA, Beiko RG, Ereshefsky M, Gogarten JP, Franklin-Hall L, Lapointe FJ, Dupré J, Dagan T, Boucher Y, Martin W: Evolusi prokariotik dan pokok kehidupan adalah dua perkara yang berbeza. Biol Terus. 2009, 4: 34-10.1186 / 1745-6150-4-34.

Snel B, Huynen MA, Dutilh BE: Pokok genom dan sifat evolusi genom. Annu Rev Microbiol. 2005, 59: 191-209. 10.1146 / annurev.micro.59.030804.121233.

Lapierre P, Lasek-Nesselquist E, Gogarten JP: Kesan HGT pada kaedah pembinaan semula filogenomik. Bioinformasi Ringkas. 2012,

Dagan T: Rangkaian filogenomik. Trend mikrobiol. 2011, 19: 483-491. 10.1016 / j.tim.2011.07.001.

Koonin EV, Wolf YI: Unit asas, proses dan corak evolusi, dan teka-teki Tree of Life. Biol Terus. 2009, 4: 33-10.1186 / 1745-6150-4-33.

Koonin EV, Puigbo P, Wolf YI: Perbandingan pokok filogenetik dan mencari arah aliran utama dalam "hutan kehidupan". J Comput Biol. 2011, 18: 917-924. 10.1089 / cmb.2010.0185.

Puigbo P, Wolf YI, Koonin EV: Analisis perbandingan genetik pokok filogenetik: hutan kehidupan prokariotik. Kaedah Mol Biol. 2012, 856: 53-79. 10.1007 / 978-1-61779-585-5_3.

Puigbo P, Wolf YI, Koonin EV: Pokok dan komponen bersih evolusi prokariota. Genom Biol Evol. 2010, 2: 745-756. 10.1093 / gbe / evq062.

Bromham L, Penny D: Jam molekul moden. Nat Rev Genet. 2003, 4: 216-224. 10.1038 / nrg1020.

Snir S, Wolf YI, Koonin EV: Perentak jantung sejagat evolusi genom. PLoS Comput Biol. 2012, 8: e1002785-10.1371 / jurnal.pcbi.1002785.

Grishin NV, Wolf YI, Koonin EV: Dari genom lengkap hingga ukuran kebolehubahan kadar penggantian di dalam dan antara protein. Genom Res. 2000, 10: 991-1000. 10.1101 / gr.10.7.991.

Wolf YI, Novichkov PS, Karev GP, Koonin EV, Lipman DJ: Taburan universal kadar evolusi gen dan ciri khas gen eukariotik pada usia yang berbeza. Proc Natl Acad Sci Amerika Syarikat. 2009, 106: 7273-7280. 10.1073 / pnas.0901808106.

Muers M: Evolution: Perentak jantung genomik atau jam berdetik?. Nat Rev Genet. 2012, 14: 81-10.1038 / nrg3410.

Schliep K, Lopez P, Lapointe FJ, Bapteste E: Menuai isyarat evolusi di hutan pokok gen prokariotik. Mol Biol Evol. 2011, 28: 1393-1405. 10.1093 / molbev / msq323.

Abby SS, Tannier E, Gouy M, Daubin V: Pemindahan gen lateral sebagai sokongan untuk pokok kehidupan. Proc Natl Acad Sci Amerika Syarikat. 2012, 109: 4962-4967. 10.1073 / pnas.1116871109.

Koonin EV: Perbandingan genomik, set gen minimum dan nenek moyang umum yang terakhir. Nat Rev Microbiol. 2003, 1: 127-136. 10.1038 / nrmicro751.

Charlebois RL, Doolittle WF: Mengira keberadaan gen prokariotik: menyelamatkan inti dari kepupusan. Genom Res. 2004, 14: 2469-2477. 10.1101 / gr.3024704.


Ernst Mayr, pokok kehidupan, dan falsafah biologi

Pengaruh Ernst Mayr pada falsafah biologi telah memberikan perspektif tertentu kepada bidang evolusi, filogeni dan kehidupan secara umum. Dengan menggunakan perdebatan mengenai pokok kehidupan sebagai panduan, saya menunjukkan bagaimana biologi evolusi Maya mengecualikan banyak bentuk kehidupan dan banyak proses evolusi yang penting. Hibridisasi dan pemindahan gen lateral adalah dua proses ini, dan ia sering berlaku, dengan hasil yang penting dalam semua bidang kehidupan. Eukariota nampaknya mempunyai sejarah yang lebih mirip pohon kerana peristiwa lateral yang berjaya cenderung berlaku di antara spesies yang lebih dekat, atau pada frekuensi yang lebih rendah, daripada pada prokariota, tetapi ini adalah perbezaan darjat daripada jenis. Walaupun pokok kehidupan sangat bermasalah sebagai perwakilan sejarah evolusi prokariota, ia dapat berfungsi lebih umum sebagai gambaran keterbatasan perspektif evolusi standard. Lebih-lebih lagi, bagi para ahli falsafah, persoalan mengenai pokok kehidupan dapat diterapkan pada warisan Mayrian dalam falsafah biologi. Soalan-soalan ini menjelaskan bahawa dikotomi kehidupan yang dicadangkan oleh Mayr berdasarkan perspektif yang terlalu sempit. Alternatif untuk dikotomi ini adalah kontinum multidimensi di mana strategi pertukaran genetik yang berbeza memberikan kemampuan penyesuaian dan evolvasi yang lebih besar pada prokariota dan eukariota.

Ini adalah pratonton kandungan langganan, akses melalui institusi anda.


Jabatan Patologi Botani dan Tumbuhan, Universiti Negeri Oregon, Corvallis, OR, 97330

Jabatan Patologi Botani dan Tumbuhan, Universiti Negeri Oregon, Corvallis, OR, 97330

Jabatan Patologi Botani dan Tumbuhan, Universiti Negeri Oregon, Corvallis, OR, 97330

Jabatan Patologi Botani dan Tumbuhan, Universiti Negeri Oregon, Corvallis, OR, 97330

Jabatan Patologi dan Mikrobiologi Tumbuhan, University of California, Riverside, CA, 92521

Jabatan Patologi dan Mikrobiologi Tumbuhan, Program Biologi Filamen Jamur, Texas A&M University, College Station, TX, 77843-2132

Login Institusi
Log masuk ke Perpustakaan Dalam Talian Wiley

Sekiranya anda sebelum ini memperoleh akses dengan akaun peribadi anda, sila log masuk.

Beli bab tunggal
  • Paparan tanpa had artikel / bab PDF dan apa-apa tambahan dan angka yang berkaitan.
  • Artikel / bab boleh dicetak.
  • Artikel / bab boleh dimuat turun.
  • Artikel / bab boleh tidak diagihkan semula.

Ringkasan

Pohon filogenetik, yang dulunya terhad kepada kajian mengenai sistematik, kini digunakan di semua disiplin biologi kulat dan menyediakan konteks evolusi untuk rangkaian kajian yang luas yang merangkumi memahami evolusi bentuk kehidupan utama, perihalan komuniti biotik kompleks, dan biologi eksperimen ramalan . Hal ini berlaku terutama pada era genomik, di mana penumpuan filogenetik dan genomik berlaku dengan cepat dan mengakibatkan bidang filogenomik muncul. Bab ini memberikan tinjauan mengenai (i) status filogenetik kulat berdasarkan filogeni multigene, (ii) hipotesis evolusi semasa mengenai hubungan evolusi organisma yang diklasifikasikan dalam Kingdom Fungi, dan (iii) penggunaan skala genom pensampelan untuk membuat kesimpulan hubungan evolusi kulat. Matlamat Jaringan Koordinasi Penyelidikan Deep Hypha adalah untuk mempercepat pengumpulan data urutan multigene di seluruh Fung Tree of Life. Oleh Pohon Kehidupan Kulat, kita secara eksplisit merujuk kepada Kerajaan Kulat monopoli (Fungi) dan semua subkumpulannya. Salah satu bidang penyelidikan yang lebih sukar difahami dalam filogenetik kulat adalah penentukuran Pokok Kehidupan Kulat kepada masa geologi. Di sini kami memberi tumpuan kepada penggunaan set data skala genom dalam analisis filogenetik. Analisis multigene telah memberi pengaruh besar pada kajian filogenetik Fungi, sehingga pemahaman kita yang paling mendalam mengenai hubungan evolusi Kerajaan hingga kini.


Filogenetik dan Pohon Kehidupan - Biologi

Terdapat cara yang berbeza untuk melihat biologi. Taksonomi klasik kini digabungkan dengan filogeni dan pokok kehidupan biologi. Filogenetik menerangkan perspektif evolusi biologi di mana semua makhluk hidup ditempatkan dalam jaring keturunan bersama yang sangat saling berkaitan. Pengertian yang indah mengenai kesalinghubungan semua spesies menyokong kaedah pemikiran evolusi mengenai kehidupan.

Filogeni adalah rajah pokok tempat organisma dalam evolusi. Filogeni boleh dibina berdasarkan nenek moyang bersama dan keturunannya. Setiap cabang di pohon kehidupan mewakili perbezaan dari nenek moyang asal di mana sifat baru berkembang yang membezakan keturunannya menjadi spesies baru.

Sekiranya anda melihat filogeni asas (cuba cari satu dengan hanya tiga atau empat cabang) anda akan melihat stem di bahagian bawah pokok. Ini mewakili nenek moyang pertama dari semua organisma lain di dalam pokok. Semasa anda melihat dengan dekat pokok, anda akan melihat pelbagai cabang dengan pelbagai organisma yang diberikan kepadanya. Setiap perpecahan di pokok dipanggil simpul. Node ini mewakili di mana sifat baru berkembang dan nenek moyang beralih ke spesies baru. Node juga mewakili nenek moyang bersama hipotesis spesies yang berbeza. Nenek moyang bersama hipotesis spesies adalah nenek moyang yang berkaitan secara genetik dengan spesies baru itu.

Sebagai contoh, jika kita membincangkan tanaman, organisme di batang pokok mungkin mewakili organisma fotosintetik pertama. Cabang pertama di pohon akan mewakili pengembangan kemampuan hidup di darat dan bukannya di air. Ini adalah tanaman dalam kumpulan pertama yang berpisah dari batang pokok. Cabang mungkin mewakili tempat tisu vaskular berkembang, menghasilkan organisma baru yang dapat mengembangkan akar, batang dan daun yang benar. Node seterusnya dengan organisma yang menyertainya mungkin mewakili perkembangan benih. Node seterusnya akan mewakili perkembangan tanaman berbunga.

Semua sifat ini membezakan nenek moyang menjadi spesies lain dengan penyesuaian baru dengan persekitarannya. Penyesuaian baru ini memberi organisme itu keupayaan lain untuk menambah repertoarnya. Organisma ini kini menjadi spesies baru kerana DNAnya telah berubah secara mendasar, sehingga tidak lagi dapat berkembang biak dalam spesies leluhurnya.

Pokok hidup ini menunjukkan keterkaitan genetik spesies. Sekiranya anda mengesan garis genetik organisma, anda dapat terus menelusuri sejarah genetik dan evolusi mereka untuk mengetahui hubungan dengan organisma masa lalu. Ini adalah bagaimana pokok-pokok ini dibina. Sifat-sifat yang membezakan spesies semuanya mempunyai asas genetik.

Menemui hubungan antara organisma melalui hubungan genetik menggunakan filogenetik menarik perhatian kepada perbezaan pengelompokan menggunakan taksonomi tradisional dan tatanama binomial. Taksonomi menggunakan ciri morfologi yang serupa untuk mengelompokkan organisma bersama. Darwin keluar dari idea ini ketika dia mulai menggunakan hubungan evolusi dengan organisma kelompok.

Kedua-dua kaedah klasifikasi keduanya berharga, tetapi mereka menggunakan teknik pengelompokan yang berbeza. Setiap bentuk klasifikasi boleh digunakan untuk tujuan yang berbeza. Ramai saintis berpendapat bahawa pandangan filogenetik lebih tepat secara biologi kerana mengesan sejarah evolusi melalui genetik.


Model Model Kehidupan

Gambar 6. Menurut model filogenetik "cincin kehidupan", tiga domain kehidupan berkembang dari kumpulan prokariota primitif.

Yang lain telah mencadangkan untuk meninggalkan model filogeni seperti pohon yang mendukung struktur cincin, yang disebut "cincin kehidupan(Gambar 6) model filogenetik di mana ketiga-tiga domain kehidupan berkembang dari kumpulan prokariota primitif. Lake, sekali lagi menggunakan algoritma pembinaan semula yang dikondisikan, mengusulkan model seperti cincin di mana spesies ketiga domain - Archaea, Bakteria, dan Eukarya - berkembang dari satu kumpulan prokariota pertukaran gen. Makmalnya mencadangkan bahawa struktur ini paling sesuai untuk data dari analisis DNA yang luas yang dilakukan di makmalnya, dan bahawa model cincin adalah satu-satunya yang cukup mempertimbangkan HGT dan peleburan genom. Walau bagaimanapun, ahli filogenetik lain tetap ragu-ragu terhadap model ini.

Ringkasnya, kita mesti mengubah model "pohon kehidupan" Darwin untuk memasukkan HGT. Adakah ini bermaksud meninggalkan model pokok sepenuhnya? Bahkan Lake berpendapat bahawa para saintis harus berusaha mengubah model pokok agar dapat menyesuaikan data dengan tepat, dan hanya ketidakmampuan untuk melakukannya akan mempengaruhi orang-orang terhadap cadangan cincinnya.

Ini tidak bermaksud pokok, jaring, atau cincin akan berkorelasi sepenuhnya dengan penerangan yang tepat mengenai hubungan kehidupan filogenetik. Akibat daripada pemikiran baru mengenai model filogenetik adalah idea bahawa konsep pokok filogenetik asal Darwin terlalu sederhana, tetapi masuk akal berdasarkan apa yang diketahui para saintis pada masa itu. Walau bagaimanapun, pencarian model yang lebih berguna akan terus berjalan: setiap model berfungsi sebagai hipotesis untuk diuji dengan kemungkinan mengembangkan model baru. Inilah kemajuan sains. Penyelidik menggunakan model-model ini sebagai visualisasi untuk membantu membina hubungan evolusi hipotesis dan memahami sejumlah besar data yang memerlukan analisis.

Ringkasnya: Perspektif pada Pohon Filogenetik

Pohon filogenetik, yang pertama kali digunakan oleh Darwin, adalah model "pokok kehidupan" klasik yang menggambarkan hubungan filogenetik antara spesies, dan model yang paling umum digunakan pada masa ini. Idea baru mengenai HGT dan peleburan genom telah menyebabkan beberapa orang menyarankan agar merevisi model itu menyerupai jaring atau cincin.


Sinaran adaptif

Seperti yang telah kita pelajari, "ledakan" Cambrian merujuk kepada peningkatan kepelbagaian biologi organisma multisel pada permulaan Cambrian, 542 juta tahun yang lalu. Kehidupan multiselular muncul hanya beberapa puluh juta tahun sebelum permulaan Cambrian, kerana fosil misterius (Ediacaran biota) menunjukkan rancangan badan tidak seperti haiwan masa kini. Ini sebahagian besarnya hilang dan digantikan oleh fauna Kambria, yang ragamnya merangkumi semua rancangan tubuh yang terdapat dalam phyla haiwan masa kini. Kemunculan fauna Kambria, walaupun relatif cepat pada waktu evolusi, sebenarnya menjangkau jutaan tahun, semuanya tidak muncul secara serentak, seperti istilah "ledakan" yang tidak tepat menyiratkan.

Sinaran adaptif adalah tempoh peningkatan keanekaragaman hayati dan spesiasi yang cepat dalam waktu geologi, dan ia berlaku ketika ceruk ekologi baru tersedia, seperti yang terjadi setelah peristiwa iklim besar seperti revolusi oksigen atau setelah kepupusan massal. Sinaran adaptif juga dapat terjadi sebagai tindak balas terhadap inovasi & # 8220key, & # 8221 sifat adaptif yang baru di persekitaran. Contohnya termasuk sifat seperti multiselular, sayap, nektar spurs pada bunga, atau geraham rata pada mamalia. Masing-masing membuka sumber yang baru tersedia untuk individu yang mempunyai sifat. Pertimbangkan evolusi rahang. Keupayaan untuk menggigit organisma lain membuka pelbagai item mangsa yang ada.

Dalam filogeni, sinaran adaptif sering kelihatan & # 8220tufty, & # 8221 seperti hujung berus cat, dengan banyak bulu pendek (cabang) keluar dari cabang yang lebih panjang.

Sinaran spesies Cambrian juga bertepatan dengan peningkatan oksigen bebas ke tahap hampir sekarang (lebih banyak di bawah), yang penting kerana oksigen yang ada memungkinkan penggunaan tenaga metabolik yang sangat efisien.


  • Charles Darwin membuat lakaran pokok filogenetik pertama pada tahun 1837.
  • Batang tunggal di pohon filogenetik mewakili nenek moyang yang sama dan cabang-cabang mewakili perbezaan spesies dari nenek moyang ini.
  • Prokariota dianggap berkembang secara klon dalam model pokok klasik.
  • Pemindahan gen mendatar adalah pemindahan gen antara spesies yang tidak berkaitan dan, dengan demikian, merumitkan model pokok sederhana.
  • Pemindahan gen yang muktamad telah memberikan teori penyatuan genom antara organisma simbiotik atau endosimbiotik.
  • filogenetik: atau berkaitan dengan perkembangan organisma evolusi
  • klon: berkaitan dengan pembiakan aseksual
  • pemindahan gen mendatar: pemindahan bahan genetik dari satu organisma ke organisma lain yang bukan keturunannya yang biasa terjadi di kalangan bakteria

Konsep pemodelan filogenetik sentiasa berubah. Ini adalah salah satu bidang kajian yang paling dinamik dalam semua biologi. Selama beberapa dekad yang lalu, penyelidikan baru telah mencabar idea saintis & rsquo mengenai bagaimana organisma berkaitan. Model baru hubungan ini telah dicadangkan untuk dipertimbangkan oleh komuniti saintifik. Banyak pokok filogenetik telah ditunjukkan sebagai model hubungan evolusi antara spesies. Pohon filogenetik berasal dari Charles Darwin, yang membuat lakaran pokok filogenetik pertama pada tahun 1837, yang berfungsi sebagai corak untuk kajian selanjutnya selama lebih dari satu abad. Konsep pokok filogenetik dengan batang tunggal mewakili nenek moyang bersama, dengan cabang-cabang yang mewakili perbezaan spesies dari nenek moyang ini, sangat sesuai dengan struktur banyak pokok biasa, seperti oak. Walau bagaimanapun, bukti dari analisis urutan DNA moden dan algoritma komputer yang baru dikembangkan telah menimbulkan keraguan mengenai kesahan model pokok standard dalam komuniti saintifik.

Rajah ( PageIndex <1> ): Pokok kehidupan: (A) Konsep & ldquotree of life & rdquo kembali ke lakaran tahun 1837 oleh Charles Darwin. Seperti pokok ek (b) pohon oak, & ldquotree of life & rdquo mempunyai batang tunggal dan banyak cabang.

Pemikiran klasik mengenai evolusi prokariotik, termasuk dalam model pokok klasik, adalah bahawa spesies berkembang secara klon. Maksudnya, mereka menghasilkan keturunan dengan hanya mutasi acak yang menyebabkan keturunan menjadi pelbagai spesies moden dan pupus yang diketahui oleh sains. Pandangan ini agak rumit pada eukariota yang membiak secara seksual, tetapi undang-undang genetik Mendel menjelaskan variasi keturunan, sekali lagi, menjadi akibat mutasi dalam spesies. Konsep gen yang dipindahkan antara spesies yang tidak berkaitan tidak dianggap sebagai kemungkinan sehingga baru-baru ini. Pemindahan gen mendatar (HGT), juga dikenali sebagai pemindahan gen lateral, adalah pemindahan gen antara spesies yang tidak berkaitan. HGT telah terbukti menjadi fenomena yang selalu ada, dengan banyak evolusionis berpendapat peranan utama untuk proses ini dalam evolusi, sehingga menyulitkan model pohon sederhana. Gen telah terbukti disebarkan antara spesies yang hanya berhubungan jauh menggunakan filogeni standard, sehingga menambahkan lapisan kerumitan untuk memahami hubungan filogenetik. Akhirnya, sebagai contoh pemindahan gen utama, teori penyatuan genom antara organisma simbiotik atau endosimbiotik telah diusulkan untuk menjelaskan peristiwa yang sangat penting: evolusi sel eukariotik pertama, tanpanya manusia tidak mungkin wujud.


Panduan lapangan untuk Pohon Kehidupan yang baru

Sekiranya anda seorang pecandu berita sains, mungkin anda melihatnya semasa menelusuri suapan berita anda: Pohon Kehidupan yang baru. Bulan lalu, para penyelidik mengumumkan bahawa mereka telah menggunakan urutan genetik untuk membina gambaran yang lebih inklusif mengenai Pohon Kehidupan. Pokoknya unik kerana merangkumi banyak spesies mikroba yang belum pernah dilihat oleh penyelidik, apalagi mengetahui cara tumbuh di makmal. Kami mengetahui garis keturunan ini secara eksklusif dari sekeping DNA yang telah dipecah oleh para penyelidik dari pelbagai persekitaran & mdash dari padang rumput California hingga sistem geyser. Sebilangan DNA bahkan dikumpulkan dari bahagian dalam mulut lumba-lumba! Para penyelidik menyatukan bit DNA itu bersama-sama seperti teka-teki sehingga mereka mendapat genom lengkap organisma misteri ini dan menggunakan maklumat tersebut untuk mencari cawangan mereka di atas pokok. Semua itu menarik & mdash tetapi apabila anda menggali dan mula melihat pokok baru ini, anda tidak akan salah kerana bertanya-tanya, "Eh, di mana pohon itu di sini?" Pohon Kehidupan yang baru, sebenarnya, lebih mirip dengan bunga api yang meletup daripada oak atau elm. Di sini, kami akan meneroka alat yang dapat membantu anda menafsirkan pelbagai jenis pokok evolusi (iaitu, filogeni) yang mungkin anda lihat dalam talian, dalam buku teks, atau di pameran muzium.

Di mana evolusi?

Sekilas melihat pohon baru ini cenderung memberi banyak persoalan. Di manakah akar pokoknya? Mengapa beberapa cawangan tumbuh ke bawah? Mengapa semua warna berbeza? Mengapa beberapa cawangan lebih panjang daripada yang lain? Apa maksud titik merah? Dan yang paling penting, bagaimana saya dapat mengetahui garis keturunan mana yang paling berkaitan satu sama lain?

Klik untuk melihat versi yang lebih besar.

Panduan Lapangan untuk Pohon Evolusi adalah ciri interaktif yang dapat membantu memahami pokok yang membingungkan. Ini adalah sebahagian daripada bidang pemahaman Evolution baru yang dikhaskan untuk filogenetik yang dipanggil The Tree Room. Mari gunakan Panduan Lapangan untuk mentafsirkan pokok baru ini. Anda boleh mengikutinya menggunakan Panduan Lapangan untuk diri sendiri sekiranya anda mahu.

Untuk menggunakan Panduan Lapangan, pertama anda harus memutuskan gaya pokok mana yang paling menyerupai Pohon Kehidupan yang baru. Semua pokok di Panduan Lapangan (ditunjukkan di bawah di sebelah kiri) menggambarkan perkara yang sama & hubungan evolusi mdash & mdash tetapi mereka menggunakan gaya garis yang berbeza untuk melakukannya, sering kali menghasilkan pokok yang kelihatan sangat berbeza antara satu sama lain tetapi menunjukkan maklumat yang sama. Pokok berbentuk bintang yang melintang (dilingkari di bawah) kelihatan sangat mirip dengan Pohon Kehidupan yang baru.

Mulakan dengan memilih pokok dari Panduan Lapangan yang paling menyerupai pokok yang anda minati. Pokok yang dilingkari adalah pohon yang paling mirip dengan Pohon Kehidupan yang baru.

Mengklik pada pokok starburst membawa pengguna ke halaman Panduan Medan ini yang menerangkan ciri-ciri asas pokok starburst.

Mengklik pada pokok starburst membawa anda ke versi mudah jenis pokok ini (di atas kanan) yang menunjukkan hanya empat taksa. Dengan mengklik butang dan tanda tanya di halaman ini, anda dapat menjawab beberapa soalan penting mengenai Tree of Life yang baru, termasuk:

  • Di manakah akar pokok dan mengapa beberapa dahan tumbuh ke bawah? Pokok ini tidak mempunyai akar kerana saintis tidak pasti salasilah mana yang paling tua dan keturunan mana yang paling tidak berkaitan dengan yang lain. Kajian yang menghasilkan pokok ini tidak dirancang untuk mencari akar Pokok Kehidupan tetapi untuk mengkaji kepelbagaian kehidupan di Bumi hari ini. When a tree is unrooted, scientists often arrange the lineages arbitrarily in a starburst pattern to save space and to reinforce the message that they are not making a claim about where the root of the tree is. Even so, these trees are usually arranged so that the branches most likely to attach to the root are towards the center of the diagram (as shown below at left). On a starburst tree like this one, time generally flows from the center area of the tree outwards in all directions. Older, ancestral lineages connect with one another in the middle of the diagram.

In starburst style trees, like the new Tree of Life, time generally flows from the center of the diagram outwards in all directions.

This branch of the new Tree of Life has been labeled to show how to interpret closeness of evolutionary relationships on a starburst style tree. The Gammaproteobacteria and Betaproteobacteria are more closely related to each other than either is to the Acidithiobacillia.

  • How can I tell which lineages are most closely related to one another? To figure this out, you need to look at the points on the tree where two branches meet (i.e., the nodes of the tree). Nodes represent the common ancestors of lineages at the tips of the tree. The more recently two lineages share a common ancestor, the more closely related they are. So, for example, if you look at the left side of the new Tree of Life (shown above at right), you'll see that the Gammaproteobacteria and Betaproteobacteria are more closely related to each other than either is to the Acidithiobacillia because their most recent common ancestor is younger than the ancestor each shares with the Acidithiobacillia.

To answer the other questions about this tree, you'll need to click on the "advanced tree features" button in the Field Guide. Then, by clicking on the question marks on this more complex tree, you can answer other questions about the new Tree of Life, including:

  • Why all those different colors? On this tree, the colors designate different named groups. Just look for colors on the branches that match the font colors the names are written in. If you scan the perimeter of the tree, you'll see many unfamiliar groups (Aenigmarchaeota, anyone?) and a few old friends &mdash or enemies as the case may sometimes be (Amoebozoa, Chlamydiae!). Incidentally, all of plant, fungal, and animal life (including we humans) is represented by two thin slivers of the mint green Eukaryote branch in the lower right part of the diagram (shown below) &mdash Opisthokonta (animals and fungi) and the Archaeoplastida (plants).

Animals, fungi, and plants represent a tiny fraction of the diversity shown on the new Tree of Life.

  • Why are some branches longer than others? On this tree, branch length represents amount of evolutionary change as reflected in differences among the organisms' DNA sequences. Along longer branches, more sequence change has occurred than along shorter branches. So, for example, the Eukaryote/DPANN/Archaea/TACK lineage sits at the end of a very long branch (as shown below). That means that there are many genetic differences between the organisms in this group and other organisms on the tree. To figure out exactly how much change is occurring, you'd have to use the scale bar, which reads 0.4, meaning that for each segment of branch of that length, 0.4 nucleotide substitutions per site occurred in the genes used to generate this tree.

In the new Tree of Life, branch length indicates the number of nucleotide substitutions that have accumulated along that branch.

Tree diagrams sometimes add labels or symbols to highlight particular features of the tree, in this case red dots. The caption for the tree in the original scientific paper describes what the red dots mean. Each of these dots represents a lineage that no scientist has ever actually seen and that is known only from DNA. In fact, the scientists working on this study discovered 1011 separate organisms this way! Many of these newly discovered lineages are thought to be symbionts &mdash members of other species' microbiomes. While this is impressive, it almost certainly represents a small portion of the microbial diversity still waiting to be discovered. For this study, DNA was collected from six very different environments, but this variation doesn't come close to encompassing the full range of environments on Earth, nearly all of which are inhabited by different sorts of microbes. As scientists use genetic tools to dig deeper and deeper into the full scope of life's diversity, they will surely be adding new explosions to this already lavish fireworks display! And as these new branches are grafted onto the tree and this information is displayed in different ways, you'll be able to return to the Field Guide and Tree Room for help figuring out what it all means.

Understanding Evolution resources:

Discussion and extension questions

Use the Field Guide to answer questions about this tree, which shows the same relationships depicted in the new Tree of Life, but in a different format.


Tonton videonya: Cara Mudah Rekonstruksi Pohon Filogenetik Step-by-Step (Disember 2021).