Penafsiran filogeni, jenis pohon, aplikasi



Satu filogeni, dalam biologi evolusi, ini adalah representasi dari sejarah evolusi kelompok organisme atau spesies, menekankan garis keturunan dan hubungan kekerabatan antara kelompok.

Saat ini, para ahli biologi telah menggunakan data terutama dari morfologi dan anatomi komparatif, dan dari sekuens gen untuk merekonstruksi ribuan dan ribuan pohon..

Pohon-pohon ini berusaha menggambarkan sejarah evolusi berbagai spesies hewan, tumbuhan, mikroba, dan makhluk organik lainnya yang menghuni bumi..

Analogi dengan pohon kehidupan, berasal dari zaman Charles Darwin. Naturalis Inggris yang brilian ini merefleksikan mahakarya "The Origin of Species"Sebuah gambar tunggal:" pohon "yang mewakili percabangan garis silsilah, dimulai dari nenek moyang yang sama.

Indeks

  • 1 Apa itu filogeni?
  • 2 Apa itu pohon filogenetik?
  • 3 Bagaimana pohon filogenetik ditafsirkan?
  • 4 Bagaimana filogeni direkonstruksi?
    • 4.1 Karakter homolog
  • 5 Jenis pohon
  • 6 Politik
  • 7 Klasifikasi evolusi
    • 7.1 silsilah monofilik
    • 7.2 Silsilah paraphyletic dan polyphyletic
  • 8 Aplikasi
  • 9 Referensi

Apa itu filogeni??

Dalam terang ilmu biologi, salah satu peristiwa paling menakjubkan yang terjadi adalah evolusi. Kata perubahan bentuk organik dengan berlalunya waktu, dapat direpresentasikan dalam pohon filogenetik. Karena itu, filogeni mengungkapkan sejarah silsilah dan bagaimana mereka berubah dari waktu ke waktu.

Salah satu implikasi langsung dari grafik ini adalah leluhur bersama. Dengan kata lain, bahwa semua organisme yang kita lihat sekarang telah muncul sebagai keturunan dengan modifikasi bentuk masa lalu. Gagasan ini telah menjadi salah satu yang paling signifikan dalam sejarah sains.

Semua bentuk kehidupan yang dapat kita hargai hari ini - mulai dari bakteri mikroskopis, hingga tanaman dan vertebrata yang lebih besar - saling terhubung dan hubungan ini direpresentasikan dalam pohon kehidupan yang luas dan rumit..

Dalam analogi pohon, spesies yang hidup hari ini akan mewakili daun dan cabang-cabang lainnya akan menjadi sejarah evolusi mereka.

Apa itu pohon filogenetik?

Pohon filogenetik adalah representasi grafik dari sejarah evolusi sekelompok organisme. Pola hubungan historis ini adalah filogeni yang coba diperkirakan oleh para peneliti.

Pohon-pohon terdiri dari node yang terhubung ke "cabang". Node terminal dari masing-masing cabang adalah taksa terminal dan mewakili urutan atau organisme yang datanya diketahui - ini bisa spesies yang hidup atau punah.

Node internal mewakili leluhur hipotetis, sedangkan leluhur yang ditemukan di akar pohon mewakili leluhur semua urutan yang diwakili dalam grafik.

Bagaimana pohon filogenetik ditafsirkan?

Ada banyak cara untuk mewakili pohon filogenetik. Oleh karena itu, penting untuk mengetahui apakah perbedaan yang diamati antara dua pohon ini disebabkan oleh topologi yang berbeda - yaitu, perbedaan nyata sesuai dengan dua grafik - atau hanya perbedaan yang berkaitan dengan gaya representasi.

Misalnya, urutan label muncul di bagian atas dapat bervariasi, tanpa mengubah makna representasi grafik, biasanya nama spesies, genus, famili, di antara kategori lainnya..

Ini terjadi karena pohon menyerupai mobile, di mana dahan dapat berputar tanpa mengubah hubungan spesies yang diwakili.

Dalam pengertian ini, tidak masalah berapa kali urutan diubah atau objek yang "menggantung" diputar, karena itu tidak mengubah cara mereka terhubung - dan itu adalah hal yang penting.

Bagaimana filogeni direkonstruksi?

Filogeni adalah hipotesis yang dirumuskan berdasarkan bukti tidak langsung. Mengencerkan filogeni menyerupai pekerjaan penyelidik dalam menyelesaikan kejahatan dengan mengikuti jejak TKP.

Ahli biologi sering mendalilkan filogeni mereka menggunakan pengetahuan dari beberapa cabang, seperti paleontologi, anatomi komparatif, embriologi komparatif, dan biologi molekuler.

Catatan fosil, meskipun tidak lengkap, memberikan informasi yang sangat berharga tentang waktu divergensi kelompok spesies.

Dengan berlalunya waktu, biologi molekuler telah melampaui semua bidang yang disebutkan, dan sebagian besar filogeni disimpulkan dari data molekuler..

Tujuan merekonstruksi pohon filogenetik melibatkan serangkaian kelemahan utama. Ada sekitar 1,8 juta spesies bernama dan banyak lagi tanpa dijelaskan.

Dan, meskipun sejumlah besar ilmuwan berusaha setiap hari untuk membangun kembali hubungan antar spesies, kami masih belum memiliki pohon yang lengkap.

Karakter homolog

Ketika ahli biologi ingin menggambarkan kesamaan antara dua struktur atau proses, mereka dapat melakukannya dalam hal nenek moyang yang sama (homologi), analogi (fungsi) atau homoplasia (kemiripan morfologis)..

Untuk merekonstruksi filogeni, hanya karakter homolog yang digunakan. Homologi adalah konsep kunci dalam evolusi dan rekreasi hubungan antar spesies, karena hanya itu yang mencerminkan nenek moyang organisme secara umum..

Misalkan kita ingin menyimpulkan filogeni dari tiga kelompok: burung, kelelawar, dan manusia. Untuk memenuhi tujuan kami, kami memutuskan untuk menggunakan ekstremitas atas sebagai karakteristik yang membantu kami membedakan pola hubungan.

Karena burung dan kelelawar memiliki struktur yang dimodifikasi untuk terbang, kita dapat menyimpulkan, secara keliru, bahwa kelelawar dan burung lebih terkait daripada kelelawar dengan manusia. Mengapa kita sampai pada kesimpulan yang salah? Karena kami telah menggunakan karakter analog dan non-homolog.

Untuk menemukan hubungan yang tepat, saya harus mencari karakter yang homolog, seperti keberadaan rambut, kelenjar susu dan tiga tulang kecil di telinga tengah - hanya untuk menyebutkan beberapa. Namun, homologi tidak mudah didiagnosis.

Jenis-jenis pohon

Tidak semua pohon adalah sama, ada representasi grafik yang berbeda dan masing-masing mengelola untuk memasukkan beberapa ciri khas evolusi kelompok.

Pohon yang paling dasar adalah cladograms. Grafik-grafik ini menunjukkan hubungan dalam hal leluhur bersama (menurut leluhur umum terkini).

Pohon aditif mengandung informasi tambahan dan direpresentasikan dalam panjang cabang.

Angka-angka yang dikaitkan dengan setiap cabang berhubungan dengan beberapa atribut dalam urutan - seperti jumlah perubahan evolusi yang dialami organisme. Selain "pohon aditif", mereka juga dikenal sebagai pohon metrik atau filogen.

Pohon ultrametrik, juga disebut dendogram, adalah kasus khusus pohon aditif, di mana ujung pohon berjarak sama dari akar ke pohon.

Dua varian terakhir ini memiliki semua data yang dapat kita temukan dalam cladogram, dan informasi tambahan. Oleh karena itu, mereka tidak saling eksklusif, jika tidak saling melengkapi.

Politik

Sering kali, simpul pohon tidak sepenuhnya terselesaikan. Secara visual, dikatakan bahwa ada politik, ketika yang baru meninggalkan lebih dari tiga cabang (hanya ada satu leluhur untuk lebih dari dua keturunan langsung). Ketika sebuah pohon tidak memiliki polytomies, dikatakan telah sepenuhnya terselesaikan.

Ada dua jenis politisi. Yang pertama adalah politik "keras". Ini intrinsik untuk kelompok studi, dan menunjukkan bahwa keturunan berevolusi pada saat yang sama. Atau, "soft" politicies menunjukkan hubungan yang tidak terselesaikan yang disebabkan oleh data per se.

Klasifikasi evolusioner

Silsilah monofiletik

Ahli biologi evolusi berusaha menemukan klasifikasi yang sesuai dengan pola percabangan sejarah filogenetik kelompok. Dalam proses ini serangkaian istilah yang banyak digunakan dalam biologi evolusi telah dikembangkan: monofiletik, paraphyletic dan polyphyletic.

Takson atau garis keturunan monofiletik adalah yang terdiri dari spesies ancentral, yang diwakili dalam simpul, dan semua turunannya, tetapi tidak pada spesies lain. Pengelompokan ini disebut clade.

Silsilah monofiletik didefinisikan pada setiap tingkat hierarki taksonomi. Sebagai contoh, Keluarga Felidae, garis keturunan yang mengandung kucing (termasuk kucing rumah tangga), dianggap monofiletik..

Demikian pula, Animalia juga merupakan takson monofiletik. Seperti yang kita lihat keluarga Felidae berada di dalam Animalia, sehingga kelompok monofiletik dapat bersarang.

Silsilah paraphyletic dan polyphyletic

Namun, tidak semua ahli biologi berbagi pemikiran tentang klasifikasi cladistic. Dalam kasus di mana data tidak lengkap atau hanya untuk kenyamanan, taksa tertentu diberi nama yang mencakup spesies dengan clades berbeda atau taksa lebih tinggi yang tidak memiliki leluhur bersama yang lebih baru..

Dengan demikian, takson poliphyletic didefinisikan sebagai kelompok yang mencakup organisme dari berbagai clades, dan ini tidak memiliki nenek moyang yang sama. Sebagai contoh, jika kita ingin menunjuk sekelompok homeoterm, itu akan termasuk burung dan mamalia.

Sebaliknya, kelompok paraphyletic tidak mengandung semua keturunan leluhur bersama yang paling baru. Dengan kata lain, kecualikan salah satu anggota grup. Contoh yang paling banyak digunakan adalah reptil, kelompok ini tidak mengandung semua keturunan nenek moyang yang paling umum: burung.

Aplikasi

Selain berkontribusi pada tugas yang sulit untuk menjelaskan pohon kehidupan, filogeni juga memiliki beberapa aplikasi yang cukup signifikan..

Di bidang kedokteran, filogeni digunakan untuk melacak asal dan tingkat penularan penyakit menular, seperti AIDS, demam berdarah dan influenza.

Mereka juga digunakan di cabang biologi konservasi. Pengetahuan tentang filogeni spesies yang terancam punah sangat penting untuk melacak pola persilangan dan tingkat hibridisasi dan perkawinan sedarah antar individu..

Referensi

  1. Baum, D.A., Smith, S.D., & Donovan, S. S. (2005). Tantangan pemikiran pohon. Sains, 310(5750), 979-980.
  2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Undangan untuk biologi. Macmillan.
  3. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homologi: Dasar hierarki biologi komparatif. Pers Akademik.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Prinsip-prinsip zoologi yang terintegrasi. McGraw-Hill.
  5. Hinchliff, CE, Smith, SA, Allman, JF, Burleigh, JG, Chaudhary, R., Coghill, LM, Crandall, KA, Deng, J., Drew, BT, Gazis, R., Gude, K., Hibbett, DS, Katz, LA, Laughinghouse, HD, McTavish, EJ, Midford, PE, Owen, CL, Ree, RH, Rees, JA, Soltis, DE, Williams, T., ... Cranston, KA (2015). Sintesis filogeni dan taksonomi menjadi pohon kehidupan yang komprehensif. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat, 112(41), 12764-9.
  6. Kardong, K. V. (2006). Vertebrata: anatomi komparatif, fungsi, evolusi. McGraw-Hill.
  7. Page, R. D., & Holmes, E. C. (2009). Evolusi molekuler: pendekatan filogenetik. John Wiley & Sons.