Wat is fylogenie?

Phylogeny is de studie van relaties tussen verschillende groepen organismen en hun evolutionaire ontwikkeling. Fylogenie probeert de evolutionaire geschiedenis van al het leven op de planeet te achterhalen. Het is gebaseerd op de fylogenetische hypothese dat alle levende organismen een gemeenschappelijke afkomst hebben. De relaties tussen organismen worden weergegeven in een zogenaamde fylogenetische boom. Relaties worden bepaald door gedeelde kenmerken, zoals aangegeven door de vergelijking van genetische en anatomische overeenkomsten.

In moleculaire fylogenie, analyse van DNA en eiwitstructuur wordt gebruikt om genetische relaties tussen verschillende organismen te bepalen. De analyse van cytochroom C, een eiwit in cel-mitochondriën dat functioneert in het elektronentransportsysteem en energieproductie, wordt bijvoorbeeld gebruikt om de mate van verwantschap tussen organismen te bepalen op basis van overeenkomsten van aminozuursequenties in cytochroom C. Overeenkomsten in kenmerken van biochemische structuren, zoals DNA en eiwitten, worden vervolgens gebruikt om een fylogenetische boom te ontwikkelen op basis van geërfde gedeelde eigenschappen.

Belangrijkste afhaalrestaurants: wat is fylogenie?

Phylogeny is de studie van de evolutionaire ontwikkeling van groepen organismen. De relaties worden verondersteld op basis van het idee dat al het leven is afgeleid van een gemeenschappelijke voorouder.
Relaties tussen organismen worden bepaald door gedeelde kenmerken, zoals aangegeven door genetische en anatomische vergelijkingen.
Een fylogenie wordt weergegeven in een diagram dat bekend staat als a fylogenetische boom. De takken van de boom vertegenwoordigen voorouders en / of afstammelingen.
De verwantschap tussen taxa in een fylogenische boom wordt bepaald door afstamming van een recente gemeenschappelijke voorouder.
Fylogenie en taxonomie zijn twee systemen voor het classificeren van organismen in de systematische biologie. Hoewel het doel van fylogenie is om de evolutionaire levensboom te reconstrueren, gebruikt taxonomie een hiërarchisch formaat om organismen te classificeren, een naam te geven en te identificeren.

Fylogenetische boom

EEN fylogenetische boom, of cladogram, is een schematisch diagram dat wordt gebruikt als een visuele illustratie van voorgestelde evolutionaire relaties tussen taxa. Fylogenetische bomen worden in diagrammen gebaseerd op veronderstellingen van cladistiek of fylogenetische systematiek. Cladistics is een classificatiesysteem dat organismen categoriseert op basis van gedeelde eigenschappen, of synapomorphies, zoals bepaald door genetische, anatomische en moleculaire analyse. De belangrijkste veronderstellingen van cladistiek zijn:

Alle organismen stammen af van een gemeenschappelijke voorouder.
Nieuwe organismen ontwikkelen zich wanneer bestaande populaties in twee groepen worden gesplitst.
In de loop van de tijd ervaren lineages veranderingen in kenmerken.

Deze fylogenische boom vertoont fylogenie op basis van verschillen in de eiwitsequentie van cytochroom c in organismen variërend van Neurospora-schimmel tot mensen. Encyclopedie Britannica / UIG / Getty Image

Fylogenetische boomstructuur wordt bepaald door gedeelde eigenschappen tussen verschillende organismen. De boomachtige vertakking vertegenwoordigt afwijkende taxa van een gemeenschappelijke voorouder. Begrippen die belangrijk zijn om te begrijpen bij het interpreteren van een fylogenetisch boomdiagram zijn:

knooppunten: Dit zijn punten op een fylogenetische boom waar vertakking optreedt. Een knoop vertegenwoordigt het einde van het voorouderlijke taxon en het punt waar een nieuwe soort zich splitst van zijn voorganger.
branches: Dit zijn de lijnen op een fylogenetische boom die voorouders en / of afstammelingen vertegenwoordigen. Takken die voortkomen uit knopen vertegenwoordigen afstammelingensoorten die zich splitsen van een gemeenschappelijke voorouder.
Monophyletic Group (Clade): Deze groep is een enkele tak op een fylogenetische boom die een groep organismen vertegenwoordigt die afstammen van een meest recente gemeenschappelijke voorouder.
Taxon (pl.Taxa): Taxa zijn specifieke groepen of categorieën van levende organismen. De uiteinden van takken in een fylogenetische boom eindigen in een taxon.

Taxa die een recentere gemeenschappelijke voorouder delen, zijn nauwer verwant dan taxa met een minder recente gemeenschappelijke voorouder. In de bovenstaande afbeelding zijn paarden bijvoorbeeld nauwer verwant aan ezels dan aan varkens. Dit komt omdat paarden en ezels een recentere gemeenschappelijke voorouder delen. Bovendien kan worden vastgesteld dat paarden en ezels nauwer verwant zijn, omdat ze behoren tot een monofletische groep die geen varkens omvat.

Verkeerde interpretaties van taxa-verwantschap vermijden

Deze fylogenische boom vertoont fylogenie op basis van verschillen in de eiwitsequentie van cytochroom c in organismen. Encyclopedie Britannica / UIG / Getty Image

Verwantschap in een fylogenetische boom wordt bepaald door afstamming van een recente gemeenschappelijke voorouder. Bij het interpreteren van een fylogenetische boom is er een neiging om aan te nemen dat afstand tussen taxa kan worden gebruikt om verwantschap te bepalen. De nabijheid van de vertakkingstip is echter willekeurig gepositioneerd en kan niet worden gebruikt om de verwantschap te bepalen. In de bovenstaande afbeelding zijn de taktoppen inclusief pinguïns en schildpadden bijvoorbeeld dicht bij elkaar geplaatst. Dit kan onjuist worden geïnterpreteerd als een nauwe verwantschap tussen de twee taxa. Door naar de meest recente gemeenschappelijke voorouders te kijken, kan correct worden vastgesteld dat de twee taxa in de verte verwant zijn.

Een andere manier waarop fylogenetische bomen verkeerd kunnen worden geïnterpreteerd, is door het aantal knooppunten tussen taxa te tellen om de verwantschap te bepalen. In de bovenstaande fylogenetische boom worden varkens en konijnen gescheiden door drie knooppunten, terwijl honden en konijnen worden gescheiden door twee knooppunten. Het kan verkeerd worden geïnterpreteerd dat honden nauwer verwant zijn aan konijnen omdat de twee taxa door minder knopen worden gescheiden. Rekening houdend met de meest recente gemeenschappelijke voorouders, kan correct worden vastgesteld dat honden en varkens in gelijke mate verwant zijn aan konijnen.

Fylogenie versus taxonomie

Deze afbeelding toont de hiërarchische taxonimische categorisatie van een hond. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY 4.0

Fylogenie en taxonomie zijn twee systemen voor het classificeren van organismen. Ze vertegenwoordigen de twee hoofdgebieden van de systematische biologie. Beide systemen vertrouwen op kenmerken of eigenschappen voor het classificeren van organismen in verschillende groepen. In fylogenetica is het doel om de evolutionaire geschiedenis van soorten te traceren door te proberen de fylogenie van het leven of de evolutionaire levensboom te reconstrueren. taxonomie is een hiërarchisch systeem voor het benoemen, classificeren en identificeren van organismen. Fylogenische kenmerken worden gebruikt om taxanomische groeperingen te helpen vaststellen. De taxonomische organisatie van het leven classificeert organismen in drie domeinen:

Archaea: Dit domein omvat prokaryotische organismen (die een kern missen) die verschillen van bacteriën in membraansamenstelling en RNA.
bacteriën: Dit domein omvat prokaryotische organismen met unieke celwandsamenstellingen en RNA-types.
Eukarya: Dit domein omvat eukaryoten, of organismen met een echte kern. Eukaryotische organismen omvatten planten, dieren, protisten en schimmels.

Organismen in het domein Eukarya zijn verder onderverdeeld in kleinere groepen: Koninkrijk, Phylum, Klasse, Orde, Familie, Geslacht en Soort. Deze groepen zijn ook onderverdeeld in tussenliggende categorieën zoals subphyla, suborders, superfamilies en superklassen.

Taxonomie is niet alleen nuttig voor het categoriseren van organismen, maar heeft ook een specifiek naamgevingssysteem voor organismen. Bekend als binomiale nomenclatuur, dit systeem biedt een unieke naam voor een organisme dat bestaat uit een geslachtsnaam en soortnaam. Dit universele naamsysteem wordt wereldwijd erkend en voorkomt verwarring over de naamgeving van organismen.

bronnen

Dees, Jonathan et al. "Studentinterpretaties van fylogenetische bomen in een inleidende biologiecursus" CBE life sciences onderwijs vol. 13,4 (2014): 666-76.
"Reis naar fylogenetische systematiek." UCMP, www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html.

Wetenschap