계통 발생 : 해석, 나무 유형, 응용 - 생물학 - 2025

계통은 , 진화 생물학, 하강의 라인과 그룹 사이의 친족 관계를 강조, 유기체 또는 종의 그룹의 진화 역사의 표현이다.

오늘날 생물 학자들은 주로 비교 형태와 해부학, 유전자 서열에서 얻은 데이터를 사용하여 수천 그루의 나무를 재구성했습니다.

출처 : Wilson JEM Costa, via Wikimedia Commons

이 나무는 지구에 서식하는 다양한 종의 동물, 식물, 미생물 및 기타 유기체의 진화 역사를 설명하려고합니다.

생명 나무와의 비유는 찰스 다윈 시대부터 시작되었습니다. 이 뛰어난 영국의 자연주의자는 걸작 "종의 기원"에서 공통 조상에서 시작하여 혈통의 파급 효과를 나타내는 "나무"라는 단일 이미지를 포착합니다.

계통 발생이란 무엇입니까?

생물학에 비추어 볼 때 가장 놀라운 사건 중 하나는 진화입니다. 시간에 따른 유기적 형태의 상기 변화는 계통 발생 수로 표현 될 수있다. 따라서 계통 발생은 혈통의 역사와 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지 표현합니다.

이 그래프의 직접적인 의미 중 하나는 공통 조상입니다. 즉, 오늘날 우리가 보는 모든 유기체는 과거 형태를 변형 한 후손으로 등장했습니다. 이 아이디어는 과학사에서 가장 중요한 아이디어 중 하나였습니다.

오늘날 우리가 인식 할 수있는 모든 생명체, 즉 미세한 박테리아, 식물 및 가장 큰 척추 동물은 연결되어 있으며 그 관계는 광대하고 복잡한 생명 나무에 나타납니다.

나무의 비유 내에서 오늘날 살고있는 종은 잎을 나타내고 나머지 가지는 진화의 역사를 나타냅니다.

계통 발생 수는 무엇입니까?

Metazoa의 단순화 된 계통 발생이 표시됩니다. 일부 그룹의 경우 표시 할 수있는 눈의 일부 유형 (컵, 조명 입력 구멍이있는 카메라, 렌즈가있는 카메라, 어 포지션 별 합성 및 중첩 별 구성)에 대한 도식 표현이 연결됩니다. Wikimedia Commons의 Laura bibiana

계통 발생 수는 유기체 그룹의 진화 역사를 그래픽으로 표현한 것입니다. 이러한 역사적 관계 패턴은 연구자들이 추정하려는 계통 발생입니다.

트리는 "분기"를 연결하는 노드로 구성됩니다. 각 분기의 말단 노드는 말단 분류군이며 데이터가 알려진 서열 또는 유기체를 나타냅니다. 이들은 살아 있거나 멸종 된 종일 수 있습니다.

내부 노드는 가상의 조상을 나타내며 트리의 루트에있는 조상은 그래프에 표시된 모든 시퀀스의 조상을 나타냅니다.

계통 발생 수는 어떻게 해석됩니까?

계통 발생 수를 표현하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 따라서 두 트리간에 관찰되는 이러한 차이가 서로 다른 토폴로지 (즉, 두 철자에 해당하는 실제 차이) 때문인지 아니면 단순히 표현 스타일과 관련된 차이인지를 인식하는 방법을 아는 것이 중요합니다.

예를 들어, 레이블이 상단에 나타나는 순서는 그래픽 표현의 의미, 일반적으로 다른 범주 중에서 종, 속, 가족의 이름을 수정하지 않고 다양 할 수 있습니다.

이것은 나무가 모빌과 닮았 기 때문에 발생하며, 나뭇 가지는 대표 종의 관계를 변경하지 않고 회전 할 수 있습니다.

이러한 의미에서 순서가 변경되거나 "매달려있는"객체가 회전하는 횟수는 중요하지 않습니다. 연결 방식을 변경하지 않기 때문입니다. 이것이 중요한 것입니다.

계통 발생은 어떻게 재구성됩니까?

계통 발생은 간접적 증거를 기반으로 공식화 된 가설입니다. 계통 발생을 밝히는 것은 범죄 현장의 단서를 따라 범죄를 해결하는 수사관의 업무와 비슷합니다.

생물 학자들은 종종 고생물학, 비교 해부학, 비교 발생학 및 분자 생물학과 같은 다양한 분야의 지식을 사용하여 계통 발생을 가정합니다.

화석 기록은 불완전하지만 종 그룹의 분기 시간에 대한 매우 중요한 정보를 제공합니다.

시간이 지남에 따라 분자 생물학은 언급 된 모든 분야를 능가했으며 대부분의 계통 발생은 분자 데이터에서 추론됩니다.

계통 발생 수 재건의 목표에는 여러 가지 주요 단점이 있습니다. 약 180 만 종의 지명 된 종이 설명되지 않고 더 많이 있습니다.

그리고 상당수의 과학자들이 종 간의 관계를 재구성하기 위해 매일 노력하고 있지만 아직 완전한 나무는 없습니다.

동종 캐릭터

생물 학자들이 두 구조 또는 과정 간의 유사성을 설명하고자 할 때 공통 조상 (상동), 유추 (기능) 또는 동 형성 (형태 적 유사)의 관점에서 그렇게 할 수 있습니다.

계통 발생을 재구성하기 위해 독점적으로 상동 문자가 사용됩니다. 상동 성은 유기체의 공통 조상을 적절하게 반영하기 때문에 진화와 종 간의 관계 재현에서 핵심 개념입니다.

새, 박쥐, 인간의 세 그룹의 계통 발생을 추론한다고 가정합니다. 목표를 달성하기 위해 우리는 관계의 패턴을 식별하는 데 도움이되는 특성으로 상지를 사용하기로 결정했습니다.

새와 박쥐는 비행을 위해 구조를 변경했기 때문에 박쥐와 새는 박쥐보다 인간과 더 관련이 있다고 잘못 결론을 내릴 수 있습니다. 왜 우리는 잘못된 결론에 도달 했습니까? 우리는 유사하고 비 동일한 성격을 사용했기 때문입니다.

올바른 관계를 찾으려면 머리카락, 유선, 중이에있는 세 개의 작은 뼈와 같은 상동적인 성격을 찾아야합니다. 그러나 상동 성은 진단하기 쉽지 않습니다.

나무의 종류

모든 나무가 동일하지는 않으며 그래픽 표현이 다르며 각 나무는 그룹 진화의 독특한 특성을 통합합니다.

가장 기본적인 나무는 분지도입니다. 이 그래프는 가장 최근의 공통 조상에 따라 공통 조상 측면에서 관계를 표시합니다.

추가 트리는 추가 정보를 포함하며 가지의 길이로 표시됩니다.

각 가지와 관련된 숫자는 유기체가 겪은 진화 적 변화의 양과 같은 시퀀스의 일부 속성에 해당합니다. "가산 트리"외에도 미터법 트리 또는 문양이라고도합니다.

dendograms라고도하는 울트라 메트릭 트리는 나무의 끝이 뿌리에서 나무까지 등거리에있는 가산 성 나무의 특별한 경우입니다.

이 마지막 두 가지 변형에는 분도도에서 찾을 수있는 모든 데이터와 추가 정보가 있습니다. 따라서 상호 보완 적이 지 않더라도 배타적이지 않습니다.

Politomias

많은 경우 나무의 노드가 완전히 해결되지 않았습니다. 시각적으로 새 가지에서 세 개 이상의 가지가 나올 때 다 절이 있다고합니다 (두 개 이상의 직계 후손에 대한 단일 조상이 있음). 다발성이없는 나무는 완전히 해결되었다고합니다.

다발성에는 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째는 "단단한"다형성입니다. 이들은 연구 그룹에 내재되어 있으며 후손이 동시에 진화했음을 나타냅니다. 또는 "부드러운"다형성은 데이터 자체로 인한 미해결 관계를 나타냅니다.

진화 적 분류

단계 계통

진화 생물 학자들은 그룹의 계통 발생 역사의 분기 패턴에 맞는 분류를 찾으려고합니다. 이 과정에서 진화 생물학에서 널리 사용되는 일련의 용어가 개발되었습니다 : 단일 계통, 파라 필레 틱 및 다 계통.

단일 계통 분류군 또는 혈통은 다른 종이 아닌 노드와 모든 자손에 표시되는 조상 종을 포함하는 분류군입니다. 이 그룹을 클레이 드라고합니다.

단계 계통은 분류 학적 계층의 각 수준에서 정의됩니다. 예를 들어, 고양이 (집 고양이 포함)를 포함하는 계통 인 Family Felidae는 단일 계통으로 간주됩니다.

마찬가지로 Animalia는 단일 계통의 분류군입니다. 보시다시피 Felidae 가족은 Animalia 내에 있으므로 monophyletic 그룹이 중첩 될 수 있습니다.

Paraphyletic 및 polyphyletic 계통

그러나 모든 생물학자가 분파 적 분류 사고를 공유하는 것은 아닙니다. 데이터가 완전하지 않거나 단순히 편의를위한 경우, 더 최근의 공통 조상을 공유하지 않는 다른 분류군 또는 더 높은 분류군의 종을 포함하는 특정 분류군이 명명됩니다.

이런 식으로 분류군은 다년생이고, 다른 계통의 유기체를 포함하는 그룹으로 정의되며 공통 조상을 공유하지 않습니다. 예를 들어, homeotherms 그룹을 지정하려면 새와 포유류가 포함됩니다.

대조적으로, paraphyletic 그룹은 가장 최근의 공통 조상의 모든 자손을 포함하지 않습니다. 즉, 그룹의 일부 구성원을 제외합니다. 가장 많이 사용되는 예는 파충류이며,이 그룹에는 가장 최근의 공통 조상 인 새의 모든 자손이 포함되어 있지 않습니다.

응용

생명의 나무를 밝히는 어려운 작업에 기여하는 것 외에도 계통 발생은 상당히 중요한 응용 프로그램을 가지고 있습니다.

의료 분야에서 계통 발생은 AIDS, 뎅기열, 인플루엔자와 같은 전염병의 기원과 전파율을 추적하는 데 사용됩니다.

그들은 또한 보존 생물학 분야에서 사용됩니다. 멸종 위기에 처한 종의 계통 발생에 대한 지식은 이종 교배 패턴과 개인 간의 교배 및 근친 교배 수준을 추적하는 데 필수적입니다.

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