Obsah
- Raná história klasifikačných systémov
- Klasifikačné systémy dvadsiateho storočia
- Vznik kladárstva
- Čo je fylogenetická systematika?
- Definícia kladistika
- Základné predpoklady kladistickej klasifikácie
- Čo je kladogram?
- Príklady kladárstva
- Terminológia cladistickej klasifikácie
- Charakteristické stavy organizmov
- Metódy kladívstva
- Tradičná evolučná klasifikácia
- Moderná kladistická klasifikácia
- Budúce smery v kladistike
Pred miliónmi rokov jedna bunka začala vývoj, ktorý dal vznik stromu života a jeho trom hlavným oblastiam: Archaea, Baktérie a Eukaryota.
Každá vetva je príkladom a Clad, Clade predstavuje skupinu, ktorá obsahuje spoločného predka a všetko potomkovia. kladistika je moderná forma taxonómie ktorý umiestňuje organizmy na rozvetvený diagram nazývaný a cladogram (ako rodokmeň) na základe vlastností, ako sú podobnosti DNA a fylogénia.
Raná história klasifikačných systémov
V oblasti biológie je kladistika a systém taxonómie ktorá zahŕňa klasifikáciu a usporiadanie organizmov na a fylogenetický strom života, Pred analýzou DNA sa klasifikácia vo veľkej miere spoliehala na pozorovanie podobných a odlišných znakov a správania.
Západné spoločnosti používajú klasifikáciu od čias Aristotela v starovekom Grécku, keď sa živé organizmy na účely štúdia jednoducho rozdelili do kategórií rastlín a zvierat.
V 17. storočí Carolus (Carl) Linnaeus vyvinula taxonómiu systematickej biológie založenú na klasifikácii organizmov podľa vonkajšieho vzhľadu a spoločných znakov. Vyvinul schému na umiestnenie organizmu do a hierarchický taxón (skupina; jednotné číslo), ktorá zahŕňala niekoľko taxóny (skupiny; množné číslo). Linnaeus tiež vyvinul binomickú nomenklatúru - systém prideľovania vedeckých mien ako Homo sapiens (ľudské) organizmom.
Charles Darwin a Alfred Russel Wallace navrhol myšlienku prirodzeného výberu a Darwin formalizoval teóriu evolúcie v polovici 18. storočia. Darwinova O pôvode druhov zasiahla vedeckú komunitu tým, že naznačila, že všetky organizmy pochádzajú od spoločného predka a dajú sa klasifikovať podľa ich evolučných vzťahov.
Klasifikačné systémy dvadsiateho storočia
ornitológ Ernst Mayr bol popredným evolučným biológom 20. storočia, ktorý intenzívne študoval vtáčiu taxonómiu na cestách a pracoval ako kurátor v Americkom prírodovednom múzeu v New Yorku. Jeho priekopnícka kniha Systematika a pôvod druhov bol publikovaný v roku 1942 vydavateľstvom Columbia University Press.
Mayr je známy svojou prácou v oblasti génov, dedičnosti, variácie a špekulácie populácií v izolovaných oblastiach, ktoré možno použiť na účely klasifikácie.
Vznik kladárstva
Cladistics je systém biologickej klasifikácie založený na analýze vlastností, genetického zloženia alebo fyziológie, ktoré boli zdieľané so spoločným predkom až do chvíle, keď sa vyskytne nejaký druh divergencie, a vyprodukuje nové druhy. Nemecký taxonom Willi Hennig jumpstarted kladistická klasifikácia v roku 1950, keď napísal svoju knihu fylogenetická systematika.
Kniha bola neskôr preložená do angličtiny a široko prečítaná v Amerike po vydaní University of Illinois Press v roku 1966.
Hennigova teória fylogenetickej systematiky spochybnila súčasné prístupy k taxonómii, ktoré zaviedli Darwin a Wallace.
Tvrdil, že druhy by sa mali identifikovať a klasifikovať na základe genetiky a vzťahov medzi mušmi, najmä monofyletických skupín. Hennig sa venoval nedávnemu predku a identifikácii vyvinutých, modifikovaných znakov organizmov, ktoré zdieľali priamu líniu - aj keď odvodené vlastnosti neboli ničím podobným ako vlastnosti predka.
Čo je fylogenetická systematika?
fylogenetika je štúdia známych alebo predpokladaných evolučných vzťahov založených na fylogenetický (línia) zoskupených organizmov. Fylogenetický strom života ukazuje, ako sa taxóny (skupiny organizmov) vyvíjali v špecifickom poradí, keď sa život diverzifikoval a odbočil od spoločného predka.
Proces evolučnej špekulácie vyzerá ako vetvy na rodokmeni. Pretože neexistuje istý spôsob, ako zistiť, čo sa stalo tak dávno, vedy musia vyvodiť závery o tom, ako sa život vyvíjal na základe fosílne záznamy, porovnávacia anatómia, fyziológia, správanie, embryológia a molekulárne údaje, Evolučná biológia je dynamické pole, v ktorom sa neustále objavujú nové objavy.
Definícia kladistika
Z toho vychádzajú evoluční biológovia hypotetické vývojové vzťahy medzi taxónmi na základe podrobného porovnania podobných a odlišných charakteristík.
Štúdium evolučného pôvodu pomáha určiť, kedy sa objavili určité črty a boli odovzdané ďalším generáciám. Cladistická analýza, podobne ako fylogenetická systematika, skúma vývojové vzorce zostupu, ktoré pomáhajú spojiť evolučnú históriu druhov a zároveň vysvetľujú rozmanitosť života a vyhynutie druhov.
Základné predpoklady kladistickej klasifikácie
Cladistika pracuje na ústrednom predpoklade, že život na Zemi vznikol iba raz, čo znamená, že všetok život možno vysledovať až k prvému pôvodnému organizmu. Ďalším predpokladom je, že existujúce druhy sa rozdelia do dvoch skupín vymedzených uzlom na vetve stromu. Nakoniec sa organizmy pravdepodobne menia, prispôsobujú a vyvíjajú.
bod divergencie predstavuje začiatok vetvenia dvoch nových línií a formovania dvoch nových druhov.
Čo je kladogram?
Kladkopisy sa používajú na zmysluplné porovnávanie skupín.
V biológii je kladogram a vizuálne znázornenie súvisiacich charakteristík v rôznych organizmoch. Zoskupovanie sa zvyčajne vykonáva podľa určitých špecifikovaných zvláštností. Rôzne dátové body však možno kombinovať a vytvoriť presnejší vývojový strom, ktorý vysvetľuje zložité vzťahy.
Rozlišuje sa medzi kladogramom a fylogenetickým stromom, ale pojmy sa občas používajú aj vzájomne zameniteľné. Kladkopisy sa zameriavajú na charakteristiky na makro a molekulárnej úrovni, ktoré naznačujú príbuznosť. Kladkogram naznačuje pravdepodobné vývojové vzťahy medzi skupinami organizmov alebo taxónov, ktoré môžu byť malé alebo veľké:
Príklady kladárstva
Mnohobunkové eukaryoty viedli k množstvu čoraz zložitejších organizmov.
Napríklad ryby a ľudia sa stopujú späť k spoločnému predku pred miliónmi rokov. Tento komplikovaný vzťah je možné znázorniť na jednoduchom kladive znázorňujúcom kladistické vzťahy. Začnite tým, že si na spodnej časti stromu zobrazíte eukaryota predkov.
Ako sa vyvinul spoločný predok, jeden uzol na strome sa rozvetvil na vodné stavovce ako ryby bez čeľuste. V nasledujúcom uzle sa vetva rozdelila na štvornohé tetrapody.
Ďalší uzol vykazuje divergenciu, keď sa u zvierat vyvinuli plodové vajíčka, po čom nasleduje rozdelenie, keď sa u zvierat vyvinula kožušina alebo srsť. Oveľa neskôr sa ľudia a primáti rozchádzali a vyvíjali sa po samostatných cestách.
Terminológia cladistickej klasifikácie
Cladistická klasifikácia sa zameriava na určité vlastnosti organizmov, ktoré sa priamo vyvíjajú na predkové stavy v evolučnej biológii. Hennig vyvinul mnoho vedeckých pojmov, aby opísal svoj prístup ku kategorizácii, ktoré boli nápomocné jeho predstavám a teóriám. Výrazy opisujú skupiny organizmov vo vzťahu k špecifickému uzlu na fylogenetickom strome alebo kladegrame:
Charakteristické stavy organizmov
Charakterové stavy sú črty odvodené z procesu prirodzeného výberu, adaptácie a zdedených rozdielov, ktoré vedú k biodiverzite v živote. Iba tak synapomorphies sú dôležité pri rozlišovaní evolučných vzťahov. Viacnásobné synapomorfie v organizmoch so spoločným predkom sú monophyletic:
Metódy kladívstva
Vedci nazývaní kladári usporiadajú taxóny do fylogenetického stromu, ktorý môže odhaliť nové vývojové vzťahy. Zoskupenia sa vyrábajú na základe fyzikálnych, molekulárnych, genetických a behaviorálnych charakteristík.
Schéma nazývaná kladogram zobrazuje príbuznosť vždy, keď sa druh rozvetví od spoločného predka v rôznych obdobiach evolučnej histórie.
Kladkopisy sú diagramy vetvenia kladistické údaje ktoré zaraďujú určité charakteristiky napríklad pomocou porovnávacích súborov fyzických údajov alebo molekulárnych údajov. Vedci dnes často používajú počítačové programy na kombináciu súborov údajov na vytvorenie presnejších kladkopisov, ktoré ukazujú súdržné a komplexné vzťahy medzi organizmami.
Základná metodika nie je náročná, ale každý krok sa musí robiť starostlivo:
Tradičná evolučná klasifikácia
Počiatky tradičné vývojové metódy stupňa utajenia sa datuje do staroveku. Predpokladalo sa, že všetky živé organizmy sú rastliny alebo zvieratá. Klasické metódy nerozlišovali medzi tým, či boli pozorované vlastnosti zdedené od vzdialeného predka alebo od novšieho.
Cieľom bolo navrhnúť mapu toho, ako sa mohol život na Zemi vyvinúť z mora.
Charakteristiky používané na klasifikáciu určujú odborníci, ktorí sa zameriavajú na zjavné rozdiely, ako sú kožušina, šupina alebo perie. Tento prístup fungoval lepšie pre klasifikáciu stavovcov ako bezstavovcov. Evolučná klasifikácia umiestňuje organizmy do skupín s klesajúcou veľkosťou do troch domén, ktoré sa ďalej delia na kráľovstvo, kmeň / divíziu, triedu, poriadok, rodinu, rod a druh.
Cladistické metódy nie sú viazané na linnský klasifikačný systém a zisťujú konektivitu hlbšie.
Napríklad tradičná systematika organizuje organizmy na evolučnom strome podľa toho, kedy a ako sa druh zmenil, napríklad v dôsledku prispôsobenia sa novému životnému štýlu alebo biotopu. Strom sa zobrazí smer vývoja na čas. Subjektívne hodnotenie vlastností a charakteristík v tradičných metódach môže potenciálne ovplyvniť výsledky a znemožniť opakovanie štúdie.
Moderná kladistická klasifikácia
Cladistické a fylogenetické metódy klasifikácie sa v súčasnosti uprednostňujú pred tradičnými metódami klasifikácie v prírodných vedách. Novší prístup je vedeckejší, založený na dôkazoch a nezvratný. Napríklad sekvenovanie DNA a RNA sa používa na štúdium organizmov na molekulárnej úrovni pre nuansové umiestnenie na kladogramu.
Organizmy sú usporiadané podľa ich zdieľané odvodené charakteristiky.
Budúce smery v kladistike
Cladistics v oblasti biológie umožňuje vedcom identifikovať vzory, vytvoriť hypotézu, testovať hypotézy a robiť predpovede.
„Cladistika je teda o objavovaní,“ ako opísali súčasní kladári, David M. Williams a Malte C. Ebach, v roku 2018. Williams a Ebach vnímajú klady ako proces prirodzenej klasifikácie, ktorý si nevyžaduje evolučnú teóriu.
Technológia dodáva kladistickým metódam úroveň presnosti a sofistikovanosti. Konkrétne, DNA sekvenovanie génov naznačuje stupeň príbuznosti a zdieľaného pôvodu s vysokou mierou istoty. Rozdiely v DNA môžu poskytnúť pohľad na to, ako dlho druhy zdieľali spoločného predka.
Nové objavy môžu potvrdiť alebo napraviť predchádzajúce predpoklady o vývoji organizmov a pomôcť klasifikovať nové druhy, keď sa objavia.