계통 발생 나무 : 유형 및 특성, 예 - 생물학 - 2025

계통 발생 그룹, 인구, 종, 또는 다른 분류 학적 범주의 역사와 조상 - 후손 관계의 수학적 그래픽 표현입니다. 이론적으로 모든 계통 발생 나무는 생명 나무로 그룹화되어 보편적 나무를 구성 할 수 있습니다.

이러한 그래픽 표현은 종을 설정 및 정의하고, 다양한 진화 가설 (예 : 내 공생 이론)을 테스트하고, 질병 (예 : HIV)의 기원을 평가할 수 있기 때문에 진화 생물학 연구에 혁명을 일으켰습니다.

출처 : John Gould (1804 년 9 월 14 일-1881 년 2 월 3 일)

나무는 형태 학적 또는 분자 적 문자 또는 둘 다를 사용하여 재구성 할 수 있습니다. 마찬가지로, 그것들을 구축하는 다양한 방법이 있으며, 가장 일반적인 것은 클래 디스트 방법론입니다. 이것은 synapomorphy로 알려진 공유 파생 문자를 식별합니다.

형질

Charles Darwin이 개발 한 원칙 중 하나는 모든 살아있는 유기체의 공통 조상입니다. 즉, 우리 모두는 먼 조상을 공유합니다.

"종의 기원"에서 다윈은 "생명의 나무"에 대한 은유를 제기합니다. 사실, 그는 자신의 아이디어를 발전시키기 위해 가상의 그래픽 트리를 사용합니다 (이상하게도 이것이 Origin의 유일한 예시입니다).

이 은유의 표현은 특정 유기체 그룹의 역사와 관계를 그래픽으로 표시 할 수있는 계통 발생 수입니다.

계통 발생 수 구조

계통 발생 나무에서 우리는 식물 비유를 계속하면서 다음 부분을 구별 할 수 있습니다.

가지 : 나무의 선을 "가지"라고하며 시간에 따른 연구 모집단을 나타냅니다. 나무의 종류 (아래 참조)에 따라 가지의 길이에 의미가있을 수도 있고 없을 수도 있습니다.

가지 끝에서 우리가 평가하고 싶은 유기체를 찾습니다. 이들은 현재 살아있는 존재이거나 멸종 된 존재 일 수 있습니다. 종은 우리 나무의 잎이 될 것입니다.

뿌리 : 뿌리는 나무의 가장 오래된 가지입니다. 어떤 사람들은 그것을 가지고 있으며 뿌리 나무라고 부르는 반면 다른 사람들은 그렇지 않습니다.

노드 : 둘 이상의 계보에있는 분기 지점을 노드라고합니다. 점은 후손 그룹의 가장 최근 공통 조상을 나타냅니다 (이러한 조상은 가설 임에 유의하십시오).

노드의 존재는 종 분화 사건-새로운 종의 생성을 의미합니다. 그 후 각 종은 진화 과정을 따릅니다.

추가 용어

이 세 가지 기본 개념 외에도 계통 발생 나무와 관련하여 필요한 다른 용어가 있습니다.

Politomy : 계통 발생 나무가 노드에 두 개 이상의 가지를 가지고있을 때 polytomy가 있다고합니다. 이 경우 관련된 유기체 간의 관계가 명확하지 않기 때문에 계통 발생 수는 완전히 해결되지 않습니다. 이것은 종종 데이터 부족으로 인해 발생하며 연구원이 더 많이 축적 할 때만 수정할 수 있습니다.

외부 그룹 : 계통 발생 문제에서 외부 그룹 (외부 그룹이라고도 함)의 개념을 듣는 것이 일반적입니다. 이 그룹은 트리를 루트 할 수 있도록 선택됩니다. 이전에 연구 그룹에서 분리 된 분류군으로 선택되어야합니다. 예를 들어, 내가 극피 동물을 연구하고 있다면 바다 멍청이를 능가 할 수 있습니다.

종류

세 가지 기본 유형의 나무가 있습니다 : 분지도, 가산 성 나무 및 울트라 메트릭 나무.

Cladograms는 가장 단순한 나무이며 공통 조상 측면에서 유기체의 관계를 보여줍니다. 이러한 유형의 나무에 대한 정보는 가지의 크기에 추가적인 의미가 없기 때문에 가지 패턴에 있습니다.

두 번째 유형의 트리는 미터법 트리 또는 문양이라고도하는 첨가제입니다. 가지의 길이는 진화 적 변화의 정도와 관련이 있습니다.

마지막으로, 우리는 나무의 모든 끝이 같은 거리에있는 울트라 메트릭 나무 또는 dendograms를 가지고 있습니다. 가지의 길이는 진화 시간과 관련이 있습니다.

나무의 선택은 우리가 대답하고자하는 진화론 적 질문과 직접적으로 관련이 있습니다. 예를 들어, 우리가 개인 간의 관계에만 관심이 있다면 분광도가 연구에 충분할 것입니다.

계통 발생 수를 읽을 때 가장 흔한 실수

계통 발생 수는 진화 생물학 (및 일반 생물학)에서 종종 널리 사용되는 그래프이지만, 이러한 단순한 그래프가 독자에게 전달하려는 메시지를 잘못 해석하는 많은 학생과 전문가가 있습니다.

트렁크가 없습니다

첫 번째 실수는 진화가 진보를 의미한다고 가정하여 옆으로 읽는 것입니다. 진화 과정을 올바르게 이해한다면 조상 종은 왼쪽에 있고 더 발전된 종은 오른쪽에 있다고 생각할 이유가 없습니다.

나무의 식물 비유는 매우 유용하지만 더 이상 정확하지 않은 지점이 있습니다. 트리에 존재하지 않는 중요한 트리 구조 인 트렁크가 있습니다. 계통 발생 나무에서는 주요 가지를 찾을 수 없습니다.

특히, 어떤 사람들은 인간을 진화의 궁극적 인 "목표"로 간주 할 수 있으므로 호모 사피엔스 종은 항상 최종 개체로 위치해야합니다.

그러나이 견해는 진화론 적 원칙과 일치하지 않습니다. 계통 발생 나무가 이동 요소라는 것을 이해하면이 특성이 표현과 관련이 없기 때문에 Homo를 나무의 끝 위치에 배치 할 수 있습니다.

노드는 회전 가능

계통 발생 수에 대해 알아야 할 중요한 특징은 비 정적 그래프를 나타낸다는 것입니다.

그들 안에서,이 모든 가지들은 모바일이 할 수있는 것과 같은 방식으로 회전 할 수 있습니다. 어떤 움직임에는 나무의 패턴이나 토폴로지를 변경하는 것이 포함되기 때문에 우리가 가지를 마음대로 움직일 수 있다는 의미는 아닙니다. 회전 할 수있는 것은 노드입니다.

나무의 메시지를 해석하기 위해서는 가지의 끝 부분에 초점을 맞추지 말고 그래프의 가장 중요한 측면 인 가지 지점에 초점을 맞춰야합니다.

또한 나무를 그리는 방법에는 여러 가지가 있음을 명심해야합니다. 많은 경우 책이나 잡지의 스타일에 따라 다르며 가지의 모양과 위치의 변화는 우리에게 전달하려는 정보에 영향을 미치지 않습니다.

우리는 현재 조상 또는 "오래된"종의 존재를 추론 할 수 없습니다

현재 종을 언급 할 때 조상의 의미를 적용해서는 안됩니다. 예를 들어 침팬지와 인간의 관계를 생각할 때 침팬지가 우리 혈통의 조상이라는 오해를 할 수 있습니다.

그러나 침팬지와 인간의 공통 조상은 둘 다 아닙니다. 침팬지가 조상이라고 생각하는 것은 두 혈통이 분리되면 진화가 중단되었다고 가정하는 것입니다.

이러한 생각의 동일한 논리에 따라 계통 발생 수는 어린 종이 있는지 여부를 알려주지 않습니다. 대립 유전자 빈도가 지속적으로 변하고 시간이 지남에 따라 새로운 문자가 변하기 때문에 종의 나이를 결정하기가 어렵고 나무는 그러한 정보를 제공하지 않습니다.

"시간에 따른 대립 유전자 빈도의 변화"는 인구 유전학이 진화를 정의하는 방법입니다.

그들은 변경할 수 없습니다

계통 발생 수를 볼 때 우리는이 그래프가 단지 구체적인 증거로부터 생성 된 가설이라는 것을 이해해야합니다. 트리에 더 많은 문자를 추가하면 토폴로지가 수정 될 수 있습니다.

문제가되는 유기체의 관계를 설명하기 위해 최고의 캐릭터를 선택하는 과학자들의 전문 지식이 핵심입니다. 또한 연구원이 나무를 평가하고 가장 그럴듯한 나무를 선택할 수있는 매우 강력한 통계 도구가 있습니다.

예

생명의 세 영역 : 고세균, 박테리아 및 유카리 아

1977 년에 연구원 Carl Woese는 살아있는 유기체를 Archaea, Bacteria 및 Eukarya의 세 영역으로 그룹화하는 것을 제안했습니다. 이 새로운 분류 시스템 (이전에는 Eukaryota와 Prokaryota의 두 범주 만 있었음)은 리보솜 RNA 분자 마커를 기반으로했습니다.

박테리아와 진핵 생물은 널리 알려진 유기체입니다. Archaea는 종종 박테리아로 오인됩니다. 그러나 이들은 세포 구성 요소의 구조가 크게 다릅니다.

따라서 그들은 박테리아와 같은 미세한 유기체이지만 Archaea 도메인의 구성원은 더 가까운 공통 조상을 공유하기 때문에 진핵 생물과 더 밀접하게 관련되어 있습니다.

출처 : Mariana Gelambi 작성.

영장류의 계통 발생

진화 생물학에서 가장 논란이 많은 주제 중 하나는 인간의 진화입니다. 이 이론에 반대하는 사람들에게 현대인을 낳은 원숭이 같은 조상에서 시작된 진화는 논리적이지 않다.

핵심 개념은 우리가 현재의 유인원에서 진화 한 것이 아니라 그들과 공통 조상을 공유했다는 것을 이해하는 것입니다. 유인원과 인간의 나무에서 우리가 알고있는 "원숭이"는 인간을 배제하기 때문에 유효한 단일 계통 그룹이 아니라는 것이 두드러집니다.

출처 : Mariana Gelambi 작성.

세 타르 티오 닥틸 (Cetartiodactyla)의 계통 발생

진화론 적으로 고래류는 다른 포유류와의 관계가 명확하지 않은 척추 동물 그룹을 나타냅니다. 형태 학적으로 고래, 돌고래 및 기타 구성원은 다른 포유류와 거의 유사하지 않습니다.

현재 다양한 형태 및 분자 특성에 대한 연구 덕분에 큰 고래류의 자매 그룹이 artiodactyls에 의해 형성된다는 결론을 내릴 수 있습니다-심지어 발굽과 유제류.

출처 : Mariana Gelambi 작성.

참고 문헌

1. Baum, DA, Smith, SD 및 Donovan, SS (2005). 나무를 생각하는 도전. 과학, 310 (5750), 979-980.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). 생물학에 초대합니다. 맥밀란.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Homology : 비교 생물학의 계층 적 기초. 학술 보도.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). 동물학의 통합 원칙. McGraw – Hill.
5. Kardong, KV (2006). 척추 동물 : 비교 해부학, 기능, 진화. McGraw-Hill.
6. Kliman, RM (2016). 진화 생물학 백과 사전. 학술 보도.
7. Losos, JB (2013). 진화에 대한 프린스턴 가이드. 프린스턴 대학 출판부.
8. 페이지, RD 및 홈즈, EC (2009). 분자 진화 : 계통 발생적 접근. John Wiley & Sons.
9. 라이스, SA (2009). 진화의 백과 사전. Infobase 게시.
10. Starr, C., Evers, C. 및 Starr, L. (2010). 생물학 : 생리학이없는 개념과 응용. Cengage 학습.