Maklumat

15: Modul 15- Pengelasan dan Pemikiran Pokok - Biologi


15: Modul 15- Pengelasan dan Pemikiran Pokok

Menggunakan Inkuiri dan Pemikiran Pohon untuk "March Through the Animal Phyla": Mengajar Biologi Perbandingan Pengantar dalam Konteks Evolusi

Keanekaragaman hayati pada mulanya diajar dalam kursus Biologi Organismal Pengantar kami di Michigan State University (jurusan LB144 mahasiswa baru) dengan menghafal fakta-fakta terpencil mengenai organisma. Ketika kami beralih ke kerangka makmal berdasarkan penyelidikan untuk meningkatkan pedagogi, hasil yang tidak disengaja dan tidak dijangka adalah kehilangan banyak kajian kami mengenai biodiversiti. Dalam makalah ini, kami menerangkan penyusunan semula LB144 untuk memulihkan kajian mengenai biodiversiti dan kumpulan organisma sambil mengekalkan manfaat pendekatan berdasarkan penyelidikan. Intervensi kurikulum dicapai melalui penciptaan dan pelaksanaan aliran makmal Biologi Perbandingan selama empat minggu. Semasa aliran ini, pasukan penyelidik pelajar merakam dan mengatur pemerhatian yang mereka buat pada pelbagai organisma dan menganalisis data mereka dalam kerangka filogenetik. Semasa arus berlangsung, pelajar kami menjalani satu set latihan yang dirancang untuk membantu mereka belajar membaca, mentafsir, dan memanipulasi pokok filogenetik. Kami memberi penekanan khusus pada konsep bahawa pokok filogenetik adalah hipotesis hubungan yang dapat diuji dengan data saintifik. Penggabungan filogeni dan analisis filogenetik, atau "pemikiran pokok," ke dalam karya pelajar kami memberikan kerangka evolusi sintetik eksplisit untuk kajian biodiversiti perbandingan mereka. Produk akhir aliran merangkumi latihan analisis filogenetik pasukan dan persembahan lisan biologi perbandingan individu.


Menyusun Kerang Laut

Modul interaktif ini membolehkan pelajar membandingkan ciri morfologi kerang laut dan membina pokok evolusi.

Taksonomi adalah disiplin ilmu yang berkaitan dengan pengelompokan spesies dengan sifat umum. Dalam Click & amp Learn ini, pelajar meneroka beberapa prinsip taksonomi dengan mengelompokkan kerang laut berdasarkan bentuk, struktur, dan ciri-ciri lain.

Pelajar memeriksa gambar 20 cengkerang yang berbeza. Mengklik pada setiap gambar akan membuka penerangan ringkas dan paparan 3D di mana cengkerang dapat diputar dan diperbesar. Dengan memutuskan cengkerang mana yang lebih serupa antara satu sama lain, pelajar secara beransur-ansur membina pohon filogenetik spesies kerang laut.

“Lembaran Kerja Pelajar” yang disertakan membimbing penerokaan pelajar dan dimulakan dengan aktiviti kad langsung yang boleh digunakan sebelum Klik & Belajar. "Bahan Pendidik" merangkumi maklumat latar belakang dan cadangan pelaksanaan. Dokumen "Shell Cards" adalah untuk aktiviti kad dan sesuai dengan pilihan pencetakan yang berbeza (warna atau hitam-putih satu-sisi atau percetakan dua sisi).

Pautan "Folder Google Sumber" mengarahkan ke folder Google sumber dokumen sumber dalam format Dokumen Google. Tidak semua dokumen yang boleh dimuat turun untuk sumber mungkin tersedia dalam format ini. Folder Google Drive ditetapkan sebagai "Hanya Lihat" untuk menyimpan salinan dokumen dalam folder ini ke Google Drive anda, buka dokumen itu, lalu pilih Fail → "Buat salinan." Dokumen-dokumen ini dapat disalin, diubah, dan diedarkan secara dalam talian mengikut Syarat Penggunaan yang tercantum di bahagian "Perincian" di bawah, termasuk mengkredit BioInteractive.


Domain Pengelasan Carl Woese

1. Domain Archaea

  • Mereka adalah sel prokariotik tanpa membran nuklear.
  • Archaea mempunyai biokimia yang berbeza, dan penanda RNA dari bakteria.
  • Mereka mempunyai lipid isterrenoid gliserol atau lipid tetlyether diglycerol di membrannya.
  • Mereka mengandungi rRNA purba.
  • Archaea kekurangan peptidoglikan di dinding sel mereka.
  • Mereka tidak sensitif terhadap antibiotik tersebut, yang digunakan untuk rawatan bakteria. Tetapi mereka sensitif terhadap beberapa antibiotik yang mempengaruhi Eukarya.
  • Archaea mengandungi kaitan eter dalam membran mereka, yang terbentuk antara rantai hidrokarbon bercabang dan gliserol.
  • Mereka boleh berkembang dalam persekitaran yang melampau seperti suhu tinggi, suhu rendah, kepekatan asid yang lebih kuat, dan lain-lain kerana mereka mempunyai kaitan eter yang lebih stabil jika dibandingkan dengan yang mengandungi ester hubungan di Bakteria dan Eukarya

Eter dan Ester Linkage dalam membran bakteria dan Archaea

Phyla of Archaea

Archaea mempunyai tiga filum utama seperti

  1. Crenarchaeota
  • Filum ini terdiri daripada mikroorganisma yang hidup di dalamnya suhu yang sangat tinggi dan suhu yang sangat rendah.
  • Sebilangan Crenarchaeota dapat berkembang di atas titik didih air yang juga disebut hipertermofilik seperti Sulfolobus, Acidianus, Pyrolobus.
  • Sebahagian dari Crenarchaeota dapat hidup di perairan dingin seperti mikroorganisma yang tinggal di Antartika.
  1. Euryarchaeota
  • Euryarchaeota mendiami persekitaran yang melampau antara satu sama lain.
  • Sebahagian daripada mereka adalah sangat halofil, yang bermaksud mereka dapat hidup atau menghambat persekitaran yang sangat masin. Contoh halofil yang sangat tinggi adalah Halobacterium.
  • Sebahagian daripada mereka membantu dalam pengeluaran metana, mereka disebut bakteria penghasil metana seperti Methanobacterium, Methanosarcina.
  • Beberapa Euryarchaeota dapat menghambat persekitaran yang sangat berasid yang disebut sebagai acidophilic, seperti Thermoplasma, Ferroplasma dan Picrophilus

Catatan! Euryarchaeote baru telah diasingkan dari Ace Lake of Antarctica yang disebut Methanogenium

  1. Konarchaeota
  • Fila ini belum dikenali secara rasmi secara taksonomi.
  • Konarchaeota mengandungi organisma yang dijumpai dari satu sumber air panas, Kolam Obsidian, yang terdapat di Taman Nasional Yellowstone (AS).
  • Budaya makmal campuran Konarchaeota menunjukkan bahawa mereka hipertermofilik.

2. Bakteria Domain

  • Ini adalah sel prokariotik.
  • Mereka juga mengandungi inti tanpa membran.
  • Ini juga dikenali sebagai eubakteria atau "Bakteria sejati"
  • Membran mereka mengandungi lipid diester gliserol diester.
  • Semua bakteria tidak patogen beberapa di antaranya memainkan peranan bermanfaat dengan menghasilkan antibiotik dan makanan.
  • Mereka mengandungi perkaitan ester di membran mereka. Perkaitan ini terbentuk antara rantai asid lemak tanpa cabang dan gliserol.
  • Tidak seperti Archaea dan Eukarya, dinding sel bakteria mengandungi peptidoglycan.
  • Mereka sensitif terhadap semua ubat antibakteria tetapi tahan terhadap kebanyakan antibiotik yang mempengaruhi Eukarya.
  • Mereka mengandungi rRNA bakteria unik yang berbeza dengan rRNA Archaea dan Eukarya.

Phyla of Bakteria

  1. Proteobakteria: Merangkumi semua bakteria Enterik seperti E. coli, Salmonella typhus, Legionella, Heliobacter pylorii (penyebab banyak ulser), Neisseria gonorrhea (penyebab gonorea). Ini berkait rapat dengan mitokondria eukariotik.
  2. Cyanobacteria: Ini termasuk semua bakteria 'biru-hijau' Fotosintetik yang menghasilkan gas O2.
  3. Eubacteria: Ini termasuk Clostridium (tetanus, botulism), Bacillus, mycoplasma (pneumonia berjalan).
  4. Chlamydias: Ini termasuk Parasit: Giardia, Chlamydia (STD).
  5. Spirochaetes: Ini termasuk bakteria Spiral yang menyebabkan sifilis, penyakit Lyme.

3. Domain Eukarya

  • Mereka adalah sel eukariotik.
  • Eukarya mengandungi inti membran yang membran.
  • Eukarya berisi perkaitan ester di membran mereka. Perkaitan ini terbentuk di antara rantai asid lemak tanpa cabang dan gliserol.
  • Dinding sel Eukarya tidak mengandungi peptidoglikan.
  • Mereka boleh menghalang antibiotik antibakteria tetapi sensitif terhadap antibiotik yang mempengaruhi sel eukariotik.

Kerajaan Eukarya

Eukarya mempunyai empat kerajaan, seperti,

  1. Protista: Ini adalah eukariota bersel tunggal yang terdapat di darat, di air, atau tinggal di dalam organisma lain. Protista merangkumi Euglena, Amoeba, Paramecium dll.
  2. Kulat: Ini adalah organisma uniselular atau multiselular dengan jenis sel eukariotik. Cara pemakanan mereka adalah penyerapan. Kulat merangkumi Cendawan, acuan roti, acuan air, ragi, dll.
  3. Plantae: Mereka adalah sel multiselular dan eukariotik. Plantae merangkumi tanaman berbunga, gymnosperma (konifer), pakis, lumut, dll.
  4. Animalia: Animalia adalah sel multiselular dan eukariotik. Ini termasuk span, ubur-ubur, karang, ikan, cacing, serangga, dan vertebrata, dll.

Aduan DMCA

Sekiranya anda percaya bahawa kandungan yang tersedia melalui Laman Web (seperti yang ditentukan dalam Syarat Perkhidmatan kami) melanggar satu atau lebih hak cipta anda, harap maklumkan kepada kami dengan memberikan pemberitahuan bertulis ("Pemberitahuan Pelanggaran") yang mengandungi maklumat yang dijelaskan di bawah ini kepada yang ditentukan ejen yang disenaraikan di bawah. Sekiranya Varsity Tutor mengambil tindakan sebagai tindak balas terhadap Pemberitahuan Pelanggaran, ia akan berusaha dengan niat baik untuk menghubungi pihak yang menyediakan kandungan tersebut melalui alamat e-mel terbaru, jika ada, yang diberikan oleh pihak tersebut kepada Varsity Tutor.

Pemberitahuan Pelanggaran Anda boleh dikemukakan kepada pihak yang menyediakan kandungan tersebut atau kepada pihak ketiga seperti ChillingEffects.org.

Harap maklum bahawa anda akan bertanggungjawab atas ganti rugi (termasuk kos dan yuran pengacara) jika anda secara salah menyatakan bahawa produk atau aktiviti melanggar hak cipta anda. Oleh itu, jika anda tidak yakin kandungan yang terdapat di atau dihubungkan oleh Laman Web melanggar hak cipta anda, anda harus mempertimbangkan untuk menghubungi pengacara terlebih dahulu.

Ikuti langkah-langkah ini untuk mengemukakan notis:

Anda mesti memasukkan perkara berikut:

Tanda tangan fizikal atau elektronik pemilik hak cipta atau orang yang diberi kuasa untuk bertindak bagi pihaknya Pengenalan hak cipta yang didakwa telah dilanggar Keterangan mengenai sifat dan lokasi sebenar kandungan yang anda tuntut melanggar hak cipta anda, cukup perincian untuk membolehkan Varsity Tutor mencari dan mengenal pasti kandungan itu secara positif. Contohnya, kami memerlukan pautan ke soalan tertentu (bukan hanya nama soalan) yang mengandungi kandungan dan keterangan bahagian tertentu dari soalan - gambar, pautan, teks, dll - aduan anda merujuk kepada nama, alamat, nombor telefon dan alamat e-mel Anda dan pernyataan oleh anda: (a) bahawa anda percaya dengan niat baik bahawa penggunaan kandungan yang anda tuntut melanggar hak cipta anda adalah tidak dibenarkan oleh undang-undang, atau oleh pemilik hak cipta atau ejen pemilik tersebut (b) bahawa semua maklumat yang terkandung dalam Pemberitahuan Pelanggaran anda adalah tepat, dan (c) di bawah hukuman sumpah palsu, bahawa anda sama ada pemilik hak cipta atau orang yang diberi kuasa untuk bertindak bagi pihaknya.

Hantarkan aduan anda kepada ejen kami yang dilantik di:

Pengajar Charles Cohn Varsity LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Louis, MO 63105


Ilmu Pengkhianat! ubah hala

Rancangan pelajaran langkah demi langkah dan alat penilaian

Ilmu Pengkhianat! pelajar akan meneroka, mengalami, mengamati, dan mengumpulkan data pokok untuk mengembangkan pemahaman tentang bagaimana pokok tumbuh, peranan pokok dalam sistem ekologi, dan cara bagaimana pokok dan manusia berinteraksi.

Tahap Gred: K – 2

Penjajaran Piawaian: NGSS dan Common Core State Standards for English Language Arts, C3 Framework for Social Studies

Pelan pembelajaran

$ 40 | Pokok Pembelajaran Projek


Kandungan

Data molekul berbanding morfologi Edit

Ciri-ciri yang digunakan untuk membuat cladogram secara kasar dapat dikategorikan sebagai morfologi (tengkorak sinapsid, berdarah hangat, notochord, uniselular, dll.) Atau molekul (DNA, RNA, atau maklumat genetik lain). [7] Sebelum kedatangan penjujukan DNA, analisis cladistic terutama menggunakan data morfologi. Data tingkah laku (untuk haiwan) juga boleh digunakan. [8]

Oleh kerana penjujukan DNA menjadi lebih murah dan mudah, sistematik molekul menjadi kaedah yang lebih popular untuk membuat kesimpulan hipotesis filogenetik. [9] Menggunakan kriteria parsimoni adalah salah satu daripada beberapa kaedah untuk menyimpulkan filogeni dari data molekul. Pendekatan seperti kemungkinan maksimum, yang menggabungkan model evolusi urutan eksplisit, adalah cara bukan Hennigian untuk menilai data urutan. Kaedah lain yang kuat untuk membina semula filogeni adalah penggunaan penanda retrotransposon genom, yang dianggap kurang rentan terhadap masalah pembalikan yang menimpa data urutan. Mereka juga pada umumnya dianggap memiliki kejadian homoplasi yang rendah kerana pernah difikirkan bahawa penyatuan mereka ke dalam genom secara rawak sepenuhnya, namun kadang-kadang kadang-kadang tidak demikian.

Plesiomorphies dan synapomorphies Edit

Penyelidik mesti memutuskan keadaan watak mana yang "leluhur" (plesiomorphies) dan yang diturunkan (sinapomorf), kerana hanya keadaan watak sinapomorfik yang memberikan bukti pengelompokan. [10] Penentuan ini biasanya dilakukan dengan membandingkan keadaan watak satu atau lebih kumpulan luar. Negeri yang dikongsi antara kumpulan luar dan beberapa anggota dalam kumpulan adalah keadaan symplesiomorphies yang hanya terdapat dalam subkumpulan dalam kumpulan adalah sinapomorf. Perhatikan bahawa keadaan watak yang unik untuk terminal tunggal (autapomorphies) tidak memberikan bukti pengelompokan. Pemilihan kumpulan luar adalah langkah penting dalam analisis cladistic kerana kumpulan luar yang berbeza dapat menghasilkan pokok dengan topologi yang sangat berbeza.

Edit Homoplasies

Homoplasy adalah keadaan watak yang dikongsi oleh dua atau lebih taksa kerana beberapa sebab yang lain daripada keturunan biasa. [11] Dua jenis utama homoplasy adalah penumpuan (evolusi watak "sama" dalam sekurang-kurangnya dua keturunan yang berbeza) dan pembalikan (kembalinya ke keadaan watak leluhur). Karakter yang jelas homoplastik, seperti bulu putih dalam garis keturunan mamalia Artik, tidak boleh dimasukkan sebagai watak dalam analisis filogenetik kerana mereka tidak menyumbang apa-apa kepada pemahaman kita mengenai hubungan. Walau bagaimanapun, homoplasi seringkali tidak dapat dilihat dari pemeriksaan watak itu sendiri (seperti dalam urutan DNA, misalnya), dan kemudian dikesan oleh ketidaksesuaiannya (sebaran tidak berasas) pada cladogram yang paling parsimonis. Perhatikan bahawa watak yang homoplastik mungkin masih mengandungi isyarat filogenetik. [12]

Contoh homoplasy yang terkenal kerana evolusi konvergen adalah watak, "kehadiran sayap". Walaupun sayap burung, kelelawar, dan serangga berfungsi sama, masing-masing berkembang secara bebas, seperti yang dapat dilihat oleh anatomi mereka. Sekiranya burung, kelelawar, dan serangga bersayap dicetak untuk karakter, "kehadiran sayap", homoplasi akan diperkenalkan ke dalam kumpulan data, dan ini berpotensi membingungkan analisis, yang mungkin menghasilkan hipotesis hubungan yang salah. Sudah tentu, satu-satunya sebab homoplasy dikenali sejak awal adalah kerana terdapat watak lain yang menyiratkan corak hubungan yang memperlihatkan sebaran homoplastiknya.

Apa itu bukan Edit cladogram

Kladogram adalah hasil gambarajah dari analisis, yang mengelompokkan taksa berdasarkan sinapomorfik sahaja. Terdapat banyak algoritma filogenetik lain yang memperlakukan data dengan agak berbeza, dan menghasilkan pohon filogenetik yang kelihatan seperti cladogram tetapi bukan cladogram. Contohnya, algoritma fenetik, seperti UPGMA dan Neighbor-Joining, mengelompokkan dengan kesamaan keseluruhan, dan memperlakukan kedua sinapomorf dan simplesiomorf sebagai bukti pengelompokan, Diagram yang dihasilkan adalah fenogram, bukan cladogram, Begitu juga dengan hasil kaedah berasaskan model (Maksimum Pendekatan Likelihood atau Bayesian) yang mempertimbangkan susunan percabangan dan "panjang cabang", menghitung kedua sinapomorfik dan autapomorphi sebagai bukti untuk atau menentang pengelompokan, Diagram yang dihasilkan dari analisis semacam itu juga bukan cladogram. [13]

Pilihan Cladogram Edit

Terdapat beberapa algoritma yang tersedia untuk mengenal pasti cladogram "terbaik". [14] Sebilangan besar algoritma menggunakan metrik untuk mengukur seberapa konsisten calon cladogram dengan data. Sebilangan besar algoritma cladogram menggunakan teknik matematik pengoptimuman dan pengurangan.

Secara umum, algoritma penjanaan cladogram mesti dilaksanakan sebagai program komputer, walaupun beberapa algoritma dapat dilakukan secara manual ketika set data sederhana (misalnya, hanya beberapa spesies dan beberapa ciri).

Sebilangan algoritma hanya berguna apabila data ciri bersifat molekul (DNA, RNA) algoritma lain hanya berguna apabila data ciri tersebut bersifat morfologi. Algoritma lain boleh digunakan apabila data ciri merangkumi data molekul dan morfologi.

Algoritma untuk cladogram atau jenis pohon filogenetik lain merangkumi petak paling sedikit, jiran yang bergabung, parsimoni, kemungkinan maksimum, dan kesimpulan Bayesian.

Ahli biologi kadang-kadang menggunakan istilah parsimony untuk jenis algoritma penjanaan cladogram tertentu dan kadang-kadang sebagai istilah payung untuk semua algoritma filogenetik. [15]

Algoritma yang melakukan tugas pengoptimuman (seperti membuat cladogram) dapat peka dengan urutan penyampaian data input (senarai spesies dan ciri-cirinya). Memasukkan data dalam pelbagai pesanan boleh menyebabkan algoritma yang sama menghasilkan cladogram "terbaik" yang berbeza. Dalam situasi seperti ini, pengguna harus memasukkan data dalam pelbagai pesanan dan membandingkan hasilnya.

Menggunakan algoritma yang berbeza pada satu set data kadang-kadang dapat menghasilkan cladogram "terbaik" yang berbeza, kerana setiap algoritma mungkin mempunyai definisi unik tentang apa yang "terbaik".

Kerana bilangan astradikal cladogram yang mungkin, algoritma tidak dapat menjamin bahawa penyelesaiannya adalah penyelesaian terbaik secara keseluruhan. Cladogram yang tidak optimum akan dipilih jika program tersebut diselesaikan pada minimum lokal dan bukan minimum global yang diinginkan. [16] Untuk membantu menyelesaikan masalah ini, banyak algoritma cladogram menggunakan pendekatan penyepuhlindapan simulasi untuk meningkatkan kemungkinan cladogram yang dipilih adalah yang optimum. [17]

Kedudukan basal adalah arah dasar (atau akar) pokok filogenetik berakar atau cladogram. Clade basal adalah clade paling awal (dari peringkat taksonomi tertentu [a]) untuk bercabang dalam clade yang lebih besar.

Ujian perbezaan panjang inkongruen (atau ujian homogenitas partisi) Edit

Ujian perbezaan panjang inkongruen (ILD) adalah pengukuran bagaimana gabungan set data yang berbeza (mis. Gen morfologi dan molekul, plastid dan nuklear) menyumbang kepada pokok yang lebih panjang. Ia diukur dengan mengira terlebih dahulu jumlah panjang pokok setiap partisi dan menjumlahkannya. Kemudian ulangan dibuat dengan membuat partisi yang dipasang secara rawak yang terdiri daripada partisi asal. Panjangnya dijumlahkan. Nilai p 0.01 diperoleh untuk 100 ulangan sekiranya 99 ulangan mempunyai panjang panjang gabungan.

Mengukur suntingan homoplas

Beberapa langkah berupaya mengukur jumlah homoplasi dalam set data dengan merujuk pada pohon, [18] walaupun tidak semestinya jelas dengan tepat sifat apa yang dimaksudkan oleh pengukuran ini [19]

Indeks Ketekalan Edit

Indeks konsistensi (CI) mengukur konsistensi pokok ke sekumpulan data - ukuran jumlah minimum homoplasy yang disiratkan oleh pokok. [20] Dikira dengan menghitung jumlah minimum perubahan dalam set data dan membaginya dengan jumlah perubahan yang sebenarnya diperlukan untuk cladogram. [20] Indeks ketekalan juga dapat dikira untuk watak individu i, dilambangkan ci.

Selain mencerminkan jumlah homoplas, metrik juga mencerminkan jumlah taksa dalam set data, [21] (pada tahap yang lebih rendah) jumlah watak dalam set data, [22] sejauh mana setiap watak membawa maklumat filogenetik, [ 23] dan fesyen di mana watak aditif dikodkan, menjadikannya tidak sesuai dengan tujuan. [24]

ci merangkumi jarak antara 1 hingga 1 / [n.taxa/ 2] dalam aksara binari dengan pemerataan keadaan genap, nilai minimumnya lebih besar apabila keadaan tidak tersebar secara merata. [23] [18] Secara umum, untuk watak binari atau bukan binari dengan n. s t a t e s < displaystyle n.states>, ci menduduki julat dari 1 hingga (n. negeri - 1) / (n. taksa - ⌈ n. taksa / n. negeri ⌉) < displaystyle (n.states-1) / (n.taxa- lceil n.taxa /n.states ceil)>. [23]

Indeks pengekalan Edit

Indeks pengekalan (RI) diusulkan sebagai peningkatan CI "untuk aplikasi tertentu" [25] Metrik ini juga bermaksud mengukur jumlah homoplasi, tetapi juga mengukur seberapa baik sinapomorfik menjelaskan pokok tersebut. Ia dihitung dengan mengambil (jumlah perubahan maksimum pada pohon dikurangi jumlah perubahan pada pohon), dan dibahagi dengan (jumlah perubahan maksimum pada pohon tolak jumlah minimum perubahan dalam set data).

Indeks konsistensi yang diselamatkan (RC) diperoleh dengan mengalikan CI dengan RI kerana ini membentangkan julat CI sehingga nilai teorinya yang minimum dapat dicapai kembali ke 0, dengan maksimumnya tetap pada 1. [18] [25] Indeks homoplasy (HI) hanyalah 1 - CI.

Edit Nisbah Lebihan Homoplas

Ini mengukur jumlah homoplasy yang diperhatikan pada pokok berbanding dengan jumlah maksimum homoplasy yang secara teorinya boleh hadir - 1 - (kelebihan homoplasy yang diperhatikan) / (kelebihan homoplasy maksimum). [22] Nilai 1 menunjukkan tidak ada homoplasy 0 yang menunjukkan homoplasy sebanyak yang terdapat dalam set data rawak sepenuhnya, dan nilai negatif menunjukkan lebih banyak homoplasi masih (dan cenderung hanya berlaku dalam contoh yang dibuat). [22] The HER disajikan sebagai ukuran homoplasy terbaik yang ada sekarang. [18] [26]


Catatan

Perbincangan kaedah filogenetik jauh di luar ruang lingkup artikel ini. Pengenalan kepada aspek teknikal analisis filogenetik diberikan oleh Hillis et al. (1996), Page dan Holmes (1998), Nei dan Kumar (2000), Felsenstein (2003), Salemi dan Vandamme (2003), dan Hall (2007).

Kuiz yang digunakan oleh Meir et al. (2007) tersedia untuk tenaga pengajar atas permintaan melalui e-mel ([email protected]). Lihat juga kuiz tambahan "Cabaran Berfikir Pokok" oleh Baum et al. (2005).

Untuk tujuan perbincangan ini dan tanpa mengira sama ada ini akan mengganggu beberapa pakar, "pohon evolusi", "pohon filogenetik", dan "filogeni" digunakan secara bergantian.

Pelajar (termasuk banyak siswazah) kadang-kadang menunjukkan kekeliruan mengenai bentuk istilah tunggal dan jamak seperti ini. "Spesies" adalah tunggal dan jamak ("spesies" bukan istilah biologi - ini merujuk kepada duit syiling). "Genus" adalah tunggal, sedangkan "genera" adalah jamak. "Filum" adalah tunggal dan "fila" adalah jamak. Syarat minat lain termasuk "takson" (tunggal) dan "taksa" (jamak) dan "data" yang disalahgunakan secara meluas, yang merupakan bentuk jamak dari "datum." Dalam topik ini, disebutkan bahawa satu manusia masih disebut sebagai Homo sapiens, yang bermaksud "orang bijak" dan tidak mewakili jamak dari "Homo sapien."

Sudah tentu, seseorang tidak boleh menganggap analogi ini terlalu jauh. Keturunan manusia mempunyai dua orang tua, empat datuk nenek, dan seterusnya, sedangkan setiap spesies di pohon filogenetik biasanya dianggap berasal dari satu spesies induk tunggal melalui peristiwa percabangan (spesiasi). Dengan cara ini, analogi yang lebih tepat adalah silsilah yang menunjukkan hanya lelaki atau wanita betina sahaja atau pokok keluarga organisma individu yang berkembang biak melalui pembelahan aseksual atau pemula.


Maklumat pengarang

Gabungan

Jabatan Sains Data Bioperubatan dan Mikrobiologi, Pusat Perubatan Universiti Leiden, Leiden, Belanda

Fakulti Bioengineering dan Bioinformatika, Universiti Negeri Lomonosov Moscow, Moscow, Rusia

Unit Virologi Archaeal, Institut Pasteur, Paris, Perancis

Bahagian Biosains Molekul dan Selular, Yayasan Sains Nasional, Alexandria, VA, Amerika Syarikat

Jabatan Sains Makanan dan Patobiologi, University of Guelph, Guelph, Ontario, Kanada

Sekolah Perubatan Selular dan Molekul, University of Bristol, Bristol, UK

The Biodesign Center for Fundamental and Applied Microbiomics, Center for Evolution and Medicine, School of Life Sciences, Arizona State University, Tempe, AZ, Amerika Syarikat

MRC – Pusat Penyelidikan Virus Universiti Glasgow, Glasgow, UK

Biologi Teori dan Bioinformatik, Sains untuk Kehidupan, Universiti Utrecht, Utrecht, Belanda

Institut Penyelidikan Perubatan Veterinar, Pusat Penyelidikan Pertanian, Budapest, Hungary

Makmal Biokontrol dan Tingkah Laku Serangga Invasif, Jabatan Pertanian AS - Perkhidmatan Penyelidikan Pertanian, Beltsville, MD, Amerika Syarikat

Institut Virologi, Charité - Universitätsmedizin Berlin, ahli korporat Free University Berlin, Humboldt-University Berlin dan Berlin Institute of Health, Berlin, Jerman

Institut Pirbright, Pirbright, UK

Andrew M. Q. King & amp J. J. Knowles

Jabatan Mikrobiologi, Universiti Alabama di Birmingham, Birmingham, AL, Amerika Syarikat

Jabatan Mikrobiologi, Institut Blavatnik, Sekolah Perubatan Harvard, Boston, MA, Amerika Syarikat

Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante, Majlis Penyelidikan Nasional Itali, Bari, Itali

Jabatan Biokimia, Biologi Molekul, Entomologi dan Patologi Tumbuhan, Mississippi State University, Mississippi State, MS, USA

Pusat Penyelidikan dan Pembangunan Summerland, Pertanian dan Agri-Makanan Kanada, Summerland, British Columbia, Kanada

Jabatan Perubatan Nuffield, University of Oxford, Oxford, UK

Pusat Pengajian Kimia dan Biosains Molekul, Universiti Queensland, St Lucia, Queensland, Australia

Departamento de Fitopatologia / BIOAGRO, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, Brazil

Kemudahan Penyelidikan Bersepadu di Fort Detrick (IRF-Frederick), Institut Alergi Nasional dan Penyakit Berjangkit, Institut Kesihatan Nasional, Frederick, MD, Amerika Syarikat


138 Ciri-ciri yang Digunakan untuk Mengelaskan Haiwan

Pada akhir bahagian ini, anda akan dapat melakukan perkara berikut:

  • Jelaskan perbezaan rancangan badan haiwan yang menyokong klasifikasi asas haiwan
  • Bandingkan dan bezakan perkembangan embrio protostom dan deuterostom

& lt! & # 8211 & ltanchor telah mengembangkan skema klasifikasi yang mengkategorikan semua anggota kerajaan haiwan, walaupun ada pengecualian untuk kebanyakan "peraturan" yang mengatur klasifikasi haiwan ((Gambar)). Haiwan secara tradisional diklasifikasikan mengikut dua ciri: pelan badan dan jalur perkembangan. Ciri utama rancangan badan adalah simetri: bagaimana bahagian badan diedarkan di sepanjang paksi badan utama. Haiwan simetri boleh dibahagikan kepada bahagian yang kira-kira setara di sepanjang sekurang-kurangnya satu paksi. Ciri-ciri perkembangan merangkumi jumlah lapisan tisu kuman yang terbentuk semasa perkembangan, asal mulut dan dubur, kehadiran atau ketiadaan rongga badan dalaman, dan ciri lain perkembangan embrio, seperti jenis larva atau sama ada tempoh pertumbuhan atau tidak diselingi dengan molting.


Pernyataan berikut yang manakah salah?

  1. Eumetazoans mempunyai tisu khusus dan parazoans tidak.
  2. Lophotrochozoa dan Ecdysozoa kedua-duanya adalah Bilataria.
  3. Acoela dan Cnidaria kedua-duanya mempunyai simetri radial.
  4. Arthropoda lebih berkait rapat dengan nematoda daripada pada annelid.

Pencirian Haiwan Berdasarkan Simetri Badan

Pada tahap klasifikasi yang sangat asas, haiwan sejati dapat dibahagikan kepada tiga kumpulan berdasarkan jenis simetri pelan badan mereka: simetri radial, simetri bilateral, dan tidak simetri. Asimetri dilihat dalam dua kelompok moden, Parazoa ((Gambar)a) dan Placozoa. (Walaupun kita harus perhatikan bahawa fosil leluhur Parazoa nampaknya menunjukkan simetri dua hala.) Satu klade, Cnidaria ((Gambar)b, c), menunjukkan simetri radial atau biradial: Ctenophores mempunyai simetri putaran ((Rajah)e). Simetri dua hala dilihat pada kluster terbesar, Bilateria ((Gambar)d) namun Echinodermata bersifat dua hala sebagai larva dan metamorfosa sekunder menjadi dewasa radial. Semua jenis simetri sangat sesuai untuk memenuhi tuntutan unik gaya hidup haiwan tertentu.

Simetri radial adalah susunan bahagian badan di sekitar paksi pusat, seperti yang dilihat pada roda basikal atau pai. Ini mengakibatkan haiwan mempunyai permukaan atas dan bawah tetapi tidak ada sisi kiri dan kanan, atau depan atau belakang. Sekiranya haiwan yang bersimetri secara radikal dibahagikan ke arah mana pun di sepanjang paksi lisan / aboral (sisi dengan mulut adalah "sisi lisan", dan sisi tanpa mulut adalah "sisi aboral"), kedua-dua bahagian akan menjadi gambar cermin. Bentuk simetri ini menandakan rancangan tubuh banyak haiwan di phyla Cnidaria, termasuk ubur-ubur dan anemon laut dewasa ((Gambar)b, c). Simetri radial melengkapkan makhluk laut ini (yang mungkin tidak bergerak atau hanya mampu bergerak perlahan atau melayang) untuk mengalami persekitaran sama dari semua arah. Haiwan simetri dua hala, seperti rama-rama ((Gambar)dhanya mempunyai satu satah di mana badan boleh dibahagikan kepada bahagian yang setara. The Ctenophora ((Gambar)e, walaupun kelihatan serupa dengan ubur-ubur, dianggap mempunyai simetri putaran daripada simetri radial atau biradial kerana pembahagian badan menjadi dua bahagian di sepanjang paksi lisan / aboral membahagikannya kepada dua salinan separuh yang sama, dengan satu salinan dipusingkan 180 o, bukannya dua gambar cermin.


Simetri dua hala melibatkan pembahagian haiwan melalui satah tengah, sehingga menghasilkan dua gambar cermin dangkal, bahagian kanan dan kiri, seperti rama-rama ((Gambar)d), ketam, atau badan manusia. Haiwan dengan simetri dua hala mempunyai "kepala" dan "ekor" (anterior vs posterior), depan dan belakang (punggung vs ventral), dan sisi kanan dan kiri ((Gambar)). Semua Eumetazoa kecuali yang mempunyai simetri radial sekunder adalah simetris secara dua hala. Evolusi simetri dua hala yang memungkinkan pembentukan anterior dan posterior (kepala dan ekor) mendorong fenomena yang disebut cephalization, yang merujuk kepada pengumpulan sistem saraf yang teratur di hujung anterior haiwan. Berbeza dengan simetri radial, yang paling sesuai untuk gaya hidup gerakan pegun atau terhad, simetri dua hala memungkinkan pergerakan yang diselaraskan dan terarah. Dari segi evolusi, bentuk simetri sederhana ini mendorong mobiliti arah aktif dan terkawal dan peningkatan kecanggihan hubungan mencari sumber dan mangsa.


Haiwan dalam filum Echinodermata (seperti bintang laut, dolar pasir, dan landak laut) memaparkan simetri radial yang diubah sebagai orang dewasa, tetapi seperti yang telah kita maklum, tahap larva mereka (seperti bipinnaria) pada awalnya menunjukkan simetri dua hala sehingga metamorfosa pada haiwan dengan simetri radial (ini disebut simetri radial sekunder). Echinoderm berkembang dari haiwan simetris secara dua hala sehingga, mereka diklasifikasikan sebagai simetri dua sisi.

Tonton video ini untuk melihat lakaran ringkas mengenai pelbagai jenis simetri badan.

Pencirian Haiwan Berdasarkan Ciri-ciri Perkembangan Embriologi

Sebilangan besar spesies haiwan mengalami pemisahan tisu menjadi lapisan kuman semasa perkembangan embrio. Ingat bahawa lapisan kuman ini terbentuk semasa gastrulasi, dan bahawa setiap lapisan kuman biasanya menimbulkan jenis tisu dan organ embrio tertentu. Haiwan mengembangkan dua atau tiga lapisan kuman embrio ((Gambar)). Haiwan yang menunjukkan simetri radial, biradial, atau putaran mengembangkan dua lapisan kuman, lapisan dalaman (endoderm atau mesendoderm) dan lapisan luar (ektoderm). Haiwan ini disebut diploblas, dan mempunyai lapisan tengah yang tidak hidup antara endoderm dan ectoderm (walaupun sel individu boleh diedarkan melalui lapisan tengah ini, tidak ada koheren lapisan ketiga tisu). Keempat-empat kumpulan yang dianggap diploblastik mempunyai tahap kerumitan yang berbeza dan jalur perkembangan yang berbeza, walaupun terdapat sedikit maklumat mengenai pembangunan di Placozoa. Haiwan yang lebih kompleks (biasanya mereka yang mempunyai simetri dua hala) mengembangkan tiga lapisan tisu: lapisan dalaman (endoderm), lapisan luar (ectoderm), dan lapisan tengah (mesoderm). Haiwan dengan tiga lapisan tisu dipanggil triploblas.


Manakah antara pernyataan berikut mengenai diploblas dan triploblas yang salah?

  1. Haiwan yang hanya memaparkan simetri radial sepanjang hayatnya adalah diploblas.
  2. Haiwan yang menunjukkan simetri dua hala adalah triploblas.
  3. Endoderm menimbulkan lapisan saluran pencernaan dan saluran pernafasan.
  4. Mesoderm menimbulkan sistem saraf pusat.

Masing-masing dari tiga lapisan kuman diprogram untuk menghasilkan jaringan dan organ tubuh tertentu, walaupun ada variasi pada tema ini. Secara umum, endoderm menimbulkan lapisan saluran pencernaan (termasuk perut, usus, hati, dan pankreas), serta lapisan trakea, bronkus, dan paru-paru saluran pernafasan, bersama dengan beberapa struktur lain. Ectoderm berkembang menjadi penutup epitel luar permukaan badan, sistem saraf pusat, dan beberapa struktur lain. Mesoderm adalah lapisan kuman ketiga yang terbentuk antara endoderm dan ectoderm dalam triploblas. Lapisan kuman ini menimbulkan semua tisu otot khusus (termasuk tisu jantung dan otot usus), tisu penghubung seperti kerangka dan sel darah, dan kebanyakan organ viseral lain seperti ginjal dan limpa. Haiwan diploblastik mungkin mempunyai jenis sel yang melayani pelbagai fungsi, seperti sel epiteliomuskular, yang berfungsi sebagai sel penutup dan juga sel kontraktil.

Kehadiran atau Ketiadaan Coelom

Pembahagian haiwan yang lebih jauh dengan tiga lapisan kuman (triploblas) mengakibatkan pemisahan haiwan yang dapat mengembangkan dalaman rongga badan berasal dari mesoderm, disebut coelom, dan yang tidak. Sel epitelium ini dilapisi sel rongga coelomik, biasanya dipenuhi dengan cecair, terletak di antara organ viseral dan dinding badan. Ia menempatkan banyak organ seperti sistem pencernaan, kencing, dan pembiakan, jantung dan paru-paru, dan juga mengandungi arteri dan urat utama sistem peredaran darah. Pada mamalia, rongga badan dibahagikan kepada rongga toraks, yang menempatkan jantung dan paru-paru, dan rongga perut, yang menempatkan organ pencernaan. Di rongga toraks subdivisi lebih lanjut menghasilkan rongga pleura, yang menyediakan ruang untuk paru-paru mengembang semasa bernafas, dan rongga perikardial, yang memberikan ruang untuk pergerakan jantung. Evolusi coelom dikaitkan dengan banyak kelebihan fungsi. Contohnya, koelom memberikan pelindung dan penyerapan kejutan untuk sistem organ utama yang dilampirkannya. Sebagai tambahan, organ yang berada di dalam koelom dapat tumbuh dan bergerak dengan bebas, yang mendorong pengembangan dan penempatan organ yang optimum. Coelom ini juga menyediakan ruang untuk penyebaran gas dan nutrien, serta kelenturan badan, yang mendorong peningkatan pergerakan haiwan.

Triploblas yang tidak mengembangkan coelom disebut acoelomates, dan kawasan mesodermanya sepenuhnya dipenuhi dengan tisu, walaupun mereka masih mempunyai rongga usus. Contoh acoelomates termasuk haiwan dalam filum Platyhelminthes, juga dikenali sebagai cacing pipih. Haiwan dengan coelom sejati disebut eucoelomates (atau coelomates) ((Gambar)). Dalam kes seperti itu, koelom sejati timbul sepenuhnya di dalam lapisan kuman mesoderm dan dilapisi oleh membran epitelium. Membran ini juga meluruskan organ-organ di dalam koelom, menghubungkan dan menahannya pada kedudukan sambil membiarkan mereka kebebasan bergerak. Annelid, moluska, arthropoda, echinoderma, dan chordate semuanya adalah eucoelomates. Kumpulan ketiga triploblas mempunyai koelom yang sedikit berbeza yang dilapisi sebahagian oleh mesoderm dan sebahagiannya oleh endoderm. Walaupun masih berfungsi sebagai coelom, ini dianggap sebagai coelom "palsu", dan oleh itu kami memanggil haiwan ini sebagai pseudocoelomates. The phylum Nematoda (roundworms) is an example of a pseudocoelomate. True coelomates can be further characterized based on other features of their early embryological development.


Embryonic Development of the Mouth

Bilaterally symmetrical, tribloblastic eucoelomates can be further divided into two groups based on differences in the origin of the mouth. When the primitive gut forms, the opening that first connects the gut cavity to the outside of the embryo is called the blastopore. Most animals have openings at both ends of the gut: mouth at one end and anus at the other. One of these openings will develop at or near the site of the blastopore . In Protostomes (“mouth first”), the mouth develops at the blastopore ((Figure)). In Deuterostomes (“mouth second”), the mouth develops at the other end of the gut ((Figure)) and the anus develops at the site of the blastopore. Protostomes include arthropods, mollusks, and annelids. Deuterostomes include more complex animals such as chordates but also some “simple” animals such as echinoderms. Recent evidence has challenged this simple view of the relationship between the location of the blastopore and the formation of the mouth, however, and the theory remains under debate. Nevertheless, these details of mouth and anus formation reflect umum differences in the organization of protostome and deuterostome embryos, which are also expressed in other developmental features.

One of these differences between protostomes and deuterostomes is the method of coelom formation, beginning from the gastrula stage. Since body cavity formation tends to accompany the formation of the mesoderm, the mesoderm of protostomes and deuterostomes forms differently. The coelom of most protostomes is formed through a process called schizocoely . The mesoderm in these organisms is usually the product of specific letupan, which migrate into the interior of the embryo and form two clumps of mesodermal tissue. Within each clump, cavities develop and merge to form the hollow opening of the coelom. Deuterostomes differ in that their coelom forms through a process called enterocoely . Here, the mesoderm develops as pouches that are pinched off from the endoderm tissue. These pouches eventually fuse and expand to fill the space between the gut and the body wall, giving rise to the coelom.

Another difference in organization of protostome and deuterostome embryos is expressed during cleavage. Protostomes undergo spiral cleavage , meaning that the cells of one pole of the embryo are rotated, and thus misaligned, with respect to the cells of the opposite pole. This is due to the oblique angle of cleavage relative to the two poles of the embryo. Deuterostomes undergo radial cleavage , where the cleavage axes are either parallel or perpendicular to the polar axis, resulting in the parallel (up-and-down) alignment of the cells between the two poles.


A second distinction between the types of cleavage in protostomes and deuterostomes relates to the fate of the resultant letupan (cells produced by cleavage). In addition to spiral cleavage, protostomes also undergo determinate cleavage . This means that even at this early stage, the developmental fate of each embryonic cell is already determined. A given cell does not have the ability to develop into any cell type other than its original destination. Removal of a blastomere from an embryo with determinate cleavage can result in missing structures, and embryos that fail to develop. In contrast, deuterostomes undergo indeterminate cleavage , in which cells are not yet fully committed at this early stage to develop into specific cell types. Removal of individual blastomeres from these embryos does not result in the loss of embryonic structures. In fact, twins (clones) can be produced as a result from blastomeres that have been separated from the original mass of blastomere cells. Unlike protostomes, however, if some blastomeres are damaged during embryogenesis, adjacent cells are able to compensate for the missing cells, and the embryo is not damaged. These cells are referred to as undetermined cells. This characteristic of deuterostomes is reflected in the existence of familiar embryonic stem cells, which have the ability to develop into any cell type until their fate is programmed at a later developmental stage.

The Evolution of the Coelom One of the first steps in the classification of animals is to examine the animal’s body. One structure that is used in classification of animals is the body cavity or coelom. The body cavity develops dalam the mesoderm, so only triploblastic animals can have body cavities. Therefore body cavities are found only within the Bilateria. In other animal clades, the gut is either close to the body wall or separated from it by a jelly-like material. The body cavity is important for two reasons. Fluid within the body cavity protects the organs from shock and compression. In addition, since in triploblastic embryos, most muscle, connective tissue, and blood vessels develop from mesoderm, these tissues developing within the lining of the body cavity can reinforce the gut and body wall, aid in motility, and efficiently circulate nutrients.

To recap what we have discussed above, animals that do not have a coelom are called acoelomates. The major acoelomate group in the Bilateria is the flatworms, including both free-living and parasitic forms such as tapeworms. In these animals, mesenchyme fills the space between the gut and the body wall. Although two layers of muscle are found just under the epidermis, there is no muscle or other mesodermal tissue around the gut. Flatworms rely on passive diffusion for nutrient transport across their body.

Dalam pseudocoelomates, there is a body cavity between the gut and the body wall, but only the body wall has mesodermal tissue. In these animals, the mesoderm forms, but does not develop cavities within it. Major pseudocoelomate phyla are the rotifers and nematodes. Animals that have a true coelom are called eucoelomates all vertebrates, as well as molluscs, annelids, arthropods, and echinoderms, are eucoelomates. The coelom develops within the mesoderm during embryogenesis. Of the major bilaterian phyla, the molluscs, annelids, and arthropods are schizocoels, in which the mesoderm splits to form the body cavity, while the echinoderms and chordates are enterocoels, in which the mesoderm forms as two or more buds off of the gut. These buds separate from the gut and coalesce to form the body cavity. In the vertebrates, mammals have a subdivided body cavity, with the thoracic cavity separated from the abdominal cavity. The pseudocoelomates may have had eucoelomate ancestors and may have lost their ability to form a complete coelom through genetic mutations. Thus, this step in early embryogenesis—the formation of the coelom—has had a large evolutionary impact on the various species of the animal kingdom.

Ringkasan Bahagian

Organisms in the animal kingdom are classified based on their body morphology, their developmental pathways, and their genetic affinities. The relationships between the Eumetazoa and more basal clades (Ctenophora, Porifera, and Placozoa) are still being debated. The Eumetazoa (“true animals”) are divided into those with radial versus bilateral symmetry. Generally, the simpler and often nonmotile animals display radial symmetry, which allows them to explore their environment in all directions. Animals with radial symmetry are also generally characterized by the development of two embryological germ layers, the endoderm and ectoderm, whereas animals with bilateral symmetry are generally characterized by the development of a third embryologic germ layer, the mesoderm. Animals with three germ layers, called triploblasts, are further characterized by the presence or absence of an internal body cavity called a coelom. The presence of a coelom affords many advantages, and animals with a coelom may be termed true coelomates or pseudocoelomates, depending the extent to which mesoderm lines the body cavity. Coelomates are further divided into one of two groups called protostomes and deuterostomes, based on a number of developmental characteristics, including differences in zygote cleavage, the method of coelom formation, and the rigidity of the developmental fate of blastomeres.


Tonton videonya: VIDIO MODUL PENGELASAN LOGAM (Disember 2021).