Sisältö
- Luokittelujärjestelmien varhainen historia
- 2000-luvun luokittelujärjestelmät
- Kladistiikan esiintyminen
- Mikä on fylogeneettinen systematiikka?
- Kladistiikan määritelmä
- Kladistisen luokituksen perusoletukset
- Mikä on Cladogram?
- Esimerkkejä kladistiikasta
- Kladistinen luokitteluterminologia
- Organismien luonnetilat
- Kladistiikan menetelmät
- Perinteinen evoluutioluokitus
- Moderni kladistinen luokittelu
- Kladistiikan tulevaisuuden suunnat
Miljoonia vuosia sitten, yksi solu aloitti evoluution, joka antoi elämäpuulle ja sen kolmelle pääalueelle: Archaea, bakteerit ja Eukaryota.
Jokainen haara on esimerkki: haaran. Klade edustaa ryhmää, joka sisältää yhteisen esi-isän ja kaikki jälkeläisiä. Cladistics on nykyaikainen muoto taksonomia joka asettaa organismit haarautuneeseen kaavioon, jota kutsutaan a: ksi cladogram (kuten sukupuu), joka perustuu piirteisiin, kuten DNA: n samankaltaisuuksiin ja fylogeenisuuteen.
Luokittelujärjestelmien varhainen historia
Biologian alalla kladistiikka on taksonomiajärjestelmä johon sisältyy organismien luokittelu ja järjestäminen fylogeneettinen elämäpuu. Ennen DNA-analyysiä luokittelu perustui suuresti samanlaisten ja erilaisten piirteiden ja käyttäytymisen havaintoihin.
Länsimaiset yhteiskunnat ovat käyttäneet luokitusta Aristoteleen päivistä antiikin Kreikassa, jolloin elävät organismit jaettiin tutkimustarkoituksiin vain kasvi- ja eläinryhmiin.
1700-luvulla Carolus (Carl) Linnaeus kehitti systemaattisen biologian taksonomian, joka perustuu organismien luokitteluun ulkoasujen ja yhteisten piirteiden perusteella. Hän kehitti kaavion organismin sijoittamiseksi a hierarkkinen taksi (ryhmä; yksittäinen), joka sisälsi useita taksonit (ryhmät; monikko). Linnaeus kehitti myös binomiaalisen nimikkeistön - järjestelmän, jolla nimetään tieteellisiä nimiä Homo sapiens (ihmisen) organismeille.
Charles darwin ja Alfred Russel Wallace ehdotti luonnollisen valinnan ideaa, ja Darwin muotoili evoluutioteorian 1800-luvun puolivälissä. Darwinin Lajien alkuperästä järkytti tiedeyhteisöä ehdottamalla, että kaikki organismit ovat syntyneet yhdestä esi-isästä ja että ne voidaan luokitella evoluutiosuhteidensa perusteella.
2000-luvun luokittelujärjestelmät
Lintutieteilijä Ernst Mayr oli 1900-luvun ensisijainen evoluutiobiologi, joka opiskeli laajasti lintujen taksonomiaa matkoillaan ja työskenteli kuraattorina New Yorkin American Museum of Natural Historyssa. Hänen uraauurtava kirja Systematiikka ja lajien alkuperä julkaistiin vuonna 1942 Columbia University Press.
Mayr tunnetaan työstään eristettyjen alueiden geeneistä, perinnöllisyydestä, variaatiosta ja populaatioiden spesifikaatiosta, joita voidaan käyttää luokitteluun.
Kladistiikan esiintyminen
Kladistiikka on biologinen luokitusjärjestelmä, joka perustuu ominaisuuksien, geenimallien tai fysiologian analysointiin, jotka jaettiin yhteisen esi-isän kanssa, kunnes tapahtui jonkinlainen eroavuus, joka tuotti uusia lajeja. Saksalainen taksonomisti Willi Hennig jumpstarted kladistinen luokittelu vuonna 1950, kun hän kirjoitti kirjansa fylogeneettinen systematiikka.
Kirja käännettiin myöhemmin englanniksi ja luettiin laajalti Amerikassa julkaistuaan University of Illinois Press vuonna 1966.
Hennigin fylogeneettisen systematiikan teoria haastoi Darwinin ja Wallacen esittelemät nykyajan lähestymistavat taksonomiaan.
Hän väitti, että lajit olisi tunnistettava ja luokiteltava genetiikan ja kladosuhteiden perusteella, etenkin monofiiliset ryhmät. Hennig hioi äskettäisissä esi-isissä ja sellaisten organismien kehittyneiden, muunnettujen piirteiden tunnistamisessa, joilla oli suora suunta - vaikka johdetut ominaisuudet olisivat samanlaisia kuin yhteisellä esi-isällä.
Mikä on fylogeneettinen systematiikka?
phylogenetics on tunnettujen tai hypoteesissa olevien evoluutiosuhteiden tutkimus, joka perustuu fylogenia (suvut) ryhmiteltyjä organismeja. Fylogeneettinen elämäpuu kuvaa, kuinka taksot (organismiryhmät) kehittyivät tietyssä järjestyksessä elämän monipuolistuessa ja haarautuneena yhteisestä esi-isästä.
Evoluutioprosessin prosessi näyttää oksilta sukupuussa. Koska ei ole varmaa tapaa tietää, mitä niin kauan sitten tapahtui, tieteiden on tehtävä johtopäätöksiä siitä, kuinka elämä kehittyi fossiilitiedot, vertaileva anatomia, fysiologia, käyttäytyminen, embryologia ja molekyylitiedot. Evoluutiobiologia on dynaaminen ala, jolla tehdään jatkuvasti uusia löytöjä.
Kladistiikan määritelmä
Evoluutiobiologit päättelevät hypoteettiset evoluutiosuhteet taksonien välillä perustuen yksityiskohtaiseen vertailuun samanlaisista ja erilaisista ominaisuuksista.
Evolutionaarisen laskeutumisen opiskelu auttaa osoittamaan, milloin tietyt piirteet syntyivät ja siirtyivät seuraaville sukupolville. Kladistinen analyysi, kuten fylogeneettinen systematiikka, tutkii laskeutumisen evoluutiokuvioita, jotka auttavat yhdistämään lajien evoluutiohistorian ja selittävät samalla elämän monimuotoisuuden ja lajien sukupuuttoon kuolemat.
Kladistisen luokituksen perusoletukset
Cladistics toimii keskeisenä oletuksena siitä, että elämä maapallolla sai alkunsa vain kerran, mikä tarkoittaa, että koko elämä voidaan jäljittää ensimmäiseen esi-isien organismiin. Seuraava oletus on, että olemassa olevat lajit jakautuvat kahteen ryhmään, jotka rajaa puun oksan solmu. Viimeiseksi organismit luultavasti muuttuvat, mukautuvat ja kehittyvät.
eripiste edustaa kahden uuden suvun alkua, jotka haarautuvat ja muodostavat kaksi uutta lajia.
Mikä on Cladogram?
Cladogrammeja käytetään merkityksellisten vertailujen tekemiseen ryhmien välillä.
Biologiassa cladogram on visuaalinen esitys läheisistä ominaisuuksista eri organismeissa. Yleensä ryhmittely tehdään tiettyjen erityisten kiinnostavien ominaisuuksien mukaan. Eri datapisteitä voidaan kuitenkin yhdistää, jotta saadaan tarkempi evoluutiopuu, joka selittää monimutkaiset suhteet.
Cladogram ja fylogeneettinen puu voidaan erottaa toisistaan, mutta termejä käytetään myös toisinaan. Cladogrammit keskittyvät ominaisuuksiin makro- ja molekyylitasolla, jotka osoittavat sukulaisuutta. Cladogram viittaa todennäköisiin evoluutiosuhteisiin organismiryhmien tai taksonien välillä, jotka voivat olla pieniä tai suuria:
Esimerkkejä kladistiikasta
Monisoluiset eukaryootit tuottivat runsaasti yhä monimutkaisempia organismeja.
Esimerkiksi kalat ja ihmiset jäljittävät yhteisen esi-isän miljoonia vuosia sitten. Tuo monimutkainen suhde voidaan kuvata yksinkertaisella kladistisella suhteella. Aloita kuvaamalla esi-ikäinen eukaryootti puun juureen.
Yhteisen esi-isän kehittyessä yksi puun solmu haarautui veden selkärankaisiin kuten leuaton kala. Seuraavassa solmussa haara hajosi nelijalkaisiksi tetrapodoiksi.
Seuraava solmu osoittaa eroa, kun eläimillä kehittyi amnioottisia munia, mitä seuraa jako, kun eläimillä kehittyi turkista tai hiuksia. Paljon myöhemmin ihmiset ja kädelliset poikkesivat ja kehittyivät erillisillä poluilla.
Kladistinen luokitteluterminologia
Cladistic-luokittelussa tarkastellaan tiettyjä organismien ominaisuuksia, jotka suoraan vaikuttavat esi-isien tilaan evoluutiobiologiassa. Hennig kehitti monia tieteellisiä termejä kuvaamaan lähestymistapaansa luokitteluun, jotka olivat avuksi hänen ideoilleen ja teorioilleen. Termit kuvaavat organismiryhmiä suhteessa fylogeneettisen puun tai kladogrammin tiettyyn solmuun:
Organismien luonnetilat
Merkkitilat ovat piirteitä, jotka on johdettu luonnollisen valinnan, sopeutumisen ja perinnöllisen varianssin kautta ja jotka johtavat biologiseen monimuotoisuuteen elämässä. Sinänsä vain synapomorphies ovat merkityksellisiä, kun havaitaan evoluutiosuhteita. Useita synapomorfioita organismeissa, joilla on jaettu esi-isä, ovat monophyletic:
Kladistiikan menetelmät
Tutkijat, joita kutsutaan kladisteiksi, järjestävät taksonit fylogeneettisessa puussa, mikä saattaa paljastaa uusia evoluutiosuhteita. Ryhmittelyt tehdään fyysisten, molekyylisten, geneettisten ja käyttäytymisominaisuuksien perusteella.
Kladogrammi, jota kutsutaan cladogrammaksi, näyttää sukulaisuuden aina, kun lajit haarautuvat yhteisestä esi-isästä evoluutiohistorian eri vaiheissa.
Cladogrammit ovat haarautuvia kaavioita cladistic tiedot jotka järjestävät tietyt ominaisuudet esimerkiksi vertailevien fysikaalisten tietojoukkojen tai molekyylitietojen avulla. Tutkijat käyttävät nykyään tietokoneohjelmia usein tietojoukkojen yhdistämiseen tarkempien cladogrammien luomiseksi, jotka osoittavat yhtenäisiä ja kattavia suhteita organismien välillä.
Perusmenetelmä ei ole vaikea, mutta jokainen vaihe on tehtävä huolellisesti:
Perinteinen evoluutioluokitus
Alkuperä perinteiset evoluutiomenetelmät luokituksen historia juontaa antiikin. Kaikkien elävien organismien oletettiin olevan kasveja tai eläimiä. Klassisilla menetelmillä ei tehty eroa siitä, perivätkö havaitut piirteet etäältä esi-isältä vai uudemmalta.
Tavoitteena oli laatia kartta siitä, kuinka elämä maapallolla on voinut kehittyä merestä.
Luokittelussa käytettävät ominaisuudet määrittelevät asiantuntijat, jotka tarkastelevat selviä eroja, kuten turkista, vaakoja tai höyheniä. Lähestymistapa toimi paremmin selkärankaisten luokittelussa kuin selkärangattomat. Evolutionaarinen luokittelu sijoittaa organismit pienentyvän kokoisiksi ryhmiksi kolmella verkkotunnuksella, jotka jaetaan edelleen valtakuntaan, turvapaikkaan / jakoon, luokkaan, järjestykseen, perheeseen, sukuun ja lajeihin.
Kladistiset menetelmät eivät ole sidoksissa Linnean-luokittelujärjestelmään, ja ne koettelevat syvemmälle yhteyksiä.
Perinteinen systematiikka järjestää organismit evoluutiopuulle sen mukaan, milloin ja miten laji muuttui sopeutumisena uuteen elämäntapaan tai elinympäristöön. Puu näyttää evoluution suunta ajallaan. Subjektiivinen ominaisuuksien ja ominaisuuksien arviointi perinteisissä menetelmissä voi johtaa virheellisiin tuloksiin ja tehdä tutkimuksesta vaikeaa tai mahdotonta toistaa.
Moderni kladistinen luokittelu
Kladistiset ja fylogeneettiset luokittelumenetelmät ovat nykyään parempia kuin perinteiset menetelmät luonnontieteissä. Uudempi lähestymistapa on tieteellisempi, näyttöön perustuva ja kiistaton. Esimerkiksi DNA: n ja RNA: n sekvensointia käytetään organismien tutkimiseen molekyylitasolla vivahteikas sijoittamiseksi kladogrammiin.
Organismit on järjestetty niiden mukaan jaetut johdetut ominaisuudet.
Kladistiikan tulevaisuuden suunnat
Biologian kladistiikka antaa tutkijoille mahdollisuuden tunnistaa mallit, muodostaa hypoteesin, testata hypoteesit ja tehdä ennusteita.
”Kladistiikka on siis keksintöä”, kuten nykyajan kladistit David M. Williams ja Malte C. Ebach kuvasivat vuonna 2018. Williams ja Ebach kuvittelevat kladistiikkaa luontaisesta luokitteluprosessista, joka ei vaadi evoluutioteorian pohjaa.
Teknologia lisää kladistiikkamenetelmien tarkkuutta ja hienostuneisuutta. Erityisesti geenien DNA-sekvensointi osoittaa sukulaisuussuhteen ja yhteisen esi-isän erittäin luotettavasti. DNA-erot voivat antaa käsityksen siitä, kuinka kauan sitten lajeilla oli yhteinen esi-isänsä.
Uudet havainnot voivat joko vahvistaa tai korjata aiemmat oletukset organismien kehityksestä ja auttaa luokittelemaan uusia lajeja löydettyään.