Informatie

Hoe bepalen we de gemeenschappelijke voorouder van een soort?


Ik heb veel artikelen over gemeenschappelijke voorouders gezien. Maar ik heb geen perfecte artikelen gevonden die zeiden over het bewijs van een gemeenschappelijke voorouder.


De meest definitieve conclusies over de gemeenschappelijke voorouder worden gemaakt door genetische sequenties van de organismen te vergelijken, waarvoor goed ontwikkelde wiskundige/computationele methoden bestaan, zie bijvoorbeeld Inferring Phylogenies of An Introduction to moleculaire evolutie en fylogenetica.

Voor verafgelegen soorten zijn de genomen zelden direct vergelijkbaar, zodat er enige onduidelijkheden kunnen bestaan. Daarom zijn de bestaande levensboom en soortclassificatie gebaseerd op een vergelijking van het ribosomale RNA, waarvan wordt aangenomen dat het redelijk geconserveerd is:

rRNA is een van de weinige genproducten die in alle cellen aanwezig zijn. Om deze reden worden genen die coderen voor het rRNA (rDNA) gesequenced om de taxonomische groep van een organisme te identificeren, verwante groepen te berekenen en de verschillen in soorten te schatten. Als gevolg hiervan zijn vele duizenden rRNA-sequenties bekend en opgeslagen in gespecialiseerde databases zoals RDP-II en SILVA.

Merk op dat dit nog steeds de virussen weglaat, die acellulair zijn en daarom geen eigen rRNA hebben.


Hoe is moleculaire biologie het bewijs van evolutie?

Met dit in het achterhoofd, hoe levert de moleculaire biologie bewijs voor evolutie?

moleculair overeenkomsten bieden bewijs voor de gedeelde voorouders van het leven. DNA-sequentievergelijkingen kunnen aantonen hoe nauw soorten verwant zijn. Biogeografie, de studie van de geografische verspreiding van organismen, voorziet in informatie over hoe en wanneer soorten kunnen zijn geëvolueerd.

Evenzo, hoe leveren fossielen bewijs voor evolutie? fossielen zijn belangrijk bewijs voor evolutie omdat ze laten zien dat het leven op aarde ooit anders was dan het leven dat tegenwoordig op aarde wordt aangetroffen. Paleontologen kunnen de leeftijd van fossielen met behulp van methoden zoals radiometrische datering en categoriseren ze om de evolutionair relaties tussen organismen.

Hiervan, waarom is moleculaire biologie belangrijk voor evolutie?

Een van de nuttigste vorderingen is de ontwikkeling van moleculaire biologie. Op dit gebied kijken wetenschappers naar de eiwitten en andere moleculen die levensprocessen beheersen. terwijl deze moleculen kan ontwikkelen net zoals een heel organisme dat kan, sommige belangrijke moleculen zijn sterk geconserveerd onder soorten.


De betekenis van soortvorming

Het resultaat van hoe soortvorming tot stand kan komen door de verschillende "krachten van evolutionaire verandering", die ik in de vorige lezing heb genoemd, geeft inzicht in hoe -meer dan miljarden jaren van verandering- organismen hebben geleid tot een wereld waarin de huidige levende organismen kunnen worden georganiseerd in miljoenen herkenbare soorten, elk aangepast aan het leven in een bepaalde omgeving en elk (nu) vooraf aangepast om de natuurlijke hulpbronnen op een bepaalde manier te gebruiken.

Bovendien, in de volle wetenschap dat er geen echt duidelijk omlijnde wetenschappelijke methode is die ALLE soorten zal definiëren. waar nemen we deze kennis mee? Hoe classificeren we deze geassorteerde "soorten"?

fylogenie: geschiedenis van afstamming van een gemeenschappelijke voorouder (phyl = dorp, gen = begin, of origen

Ondanks dat ze onvolledig zijn, bieden fossiele gegevens nuttige bronnen van bewijs van fysieke overeenkomsten die kunnen worden - en worden - gebruikt om te helpen bepalen of duidelijke morfologische overeenkomsten in verschillende organismen inderdaad voorouderlijke banden aantonen. In wezen bevestigen deze fossielenverslagen (en wijzigen ze soms ook) ons begrip dat de taxonomische systemen (post Linnaeus) nog steeds evolutionaire verwantschap weerspiegelen (post Darwin).

Om dit te doen zijn de verwante organismen nu gecategoriseerd als: knopen van een boom, waarvan de takken een indicatie geven van mogelijke relaties tussen en tussen de verschillende organismen waarvan de fehnotypes worden vergeleken. Om dit te doen worden de organismen in fylogenetische "familie"-bomen en de voortgang van de evolutionaire verandering wordt als DIVERTEND beschouwd, waarbij elk van de takken zich vertakt en een van de twee alternatieve paden inslaat.

Dergelijke bomen zijn vaak verder onderverdeeld in termen van: MONO- PARA- en POLY- fyletische taxa.

. waarin alle afstammelingen (mono-), of sommige afstammelingen (para-) van een (recente) enkel voorouder zijn inbegrepen

Om deze bomen te bouwen, gaan hedendaagse taxonomen ervan uit dat verschillende "kenmerken", die worden geërfd van een gemeenschappelijke voorouder, ofwel homoloog (kenmerken "gedeeld met" of "afstammend van" een gemeenschappelijke voorouder), of afgeleide eigenschappen (d.w.z. eigenschappen die nu verschillen van hun voorouderlijke vormen).

Om het probleem verder te verwarren, zien niet alle vergelijkbare kenmerken er hetzelfde uit - de bladeren op een cactus kunnen er heel anders uitzien dan bladeren op andere bomen, maar de visuele verschillen logenstraffen een vrij gelijkaardig genetisch erfgoed tussen de verschillende soorten planten. Zoals eerder vermeld, zijn enkele eigenschappen: voorouderlijk (gedeeld met alle leden van een "monofyletische groepen", terwijl anderen zijn afgeleid van (eigenschappen of kenmerken die aanwezig zijn in een of slechts enkele van de laatste dagen organismen die niet aanwezig zijn in hun voorouders) .

Om echte evolutionaire relaties te bepalen, moeten systematisten niet alleen onderscheid maken tussen voorouderlijk en afgeleide eigenschappen binnen een lijn, maar ook homoloog en homoplastisch eigenschappen (d.w.z. eigenschappen die om de een of andere reden vergelijkbaar zijn) ander dan erfenis).

Is er een ander voorbeeld van een homoplastische eigenschap die snel in je opkomt??

Het maken van een dergelijk onderscheid is best moeilijk, omdat uiteenlopende evolutie kan maken homologe eigenschappen lijken niet op elkaar, en convergente evolutie kan vaak maken homoplastische eigenschappen lijken nogal op elkaar.

Om deze reden moeten systematisten, wanneer ze fylogenetische bomen construeren, voorzichtig zijn met het gebruik van wat wordt genoemd "nuttig" kenmerken, vaak aangeduid als "operationele taxonomische eenheden" of "OTU's". Voor elke boom die wordt geconstrueerd, zullen deze OTU's variëren.

Naast al deze openlijke kenmerken, kunnen wetenschappers nu nog meer rigoureuze beoordelingen maken van evolutionaire veranderingen door gebruik te maken van enkele van de ultieme "moleculaire fossielen" die zijn vastgelegd.

. of de genetische blauwdruk van elk organisme. hun eiwit- of DNA-profielen.

Nu we dit allemaal hebben begrepen, en ook hoe we verschillende fylogenetische bomen kunnen maken met behulp van alle geschikte taxonomische eenheden enz., hoe gaan we om met enkele van de fundamentele zorgen die we mogelijk hebben met evolutie.

Ja, we hebben naar walvissen gekeken en we hebben gesuggereerd dat het overwicht van het bewijs in het voordeel is dat ze zijn geëvolueerd van een "wolfachtige" voorouder, maar als al deze ideeën over "associatie van eigenschappen" volledig moeten worden begrepen en volledig in overeenstemming moeten worden gebracht met de evolutietheorie, zouden er dan geen "verenigende thema's" moeten zijn die alle dieren, zo niet alle organismen met elkaar verbinden, die ze ALLEMAAL delen?

. en het blijkt dat die er zijn.

De genetische toolkit (film). Veel aspecten van deze film zullen veel later uitgebreid worden behandeld (nadat we Mendel en zijn multifunctionele erwten hebben behandeld). Toch zijn de ideeën in de film in dit stadium van de cursus nog steeds actueel, om tenminste enkele diepere overeenkomsten te suggereren die het evolutionaire denken echt ondersteunen.

OK., dus na het verleden te hebben behandeld, hoe zit het met de toekomst. Als bepaalde eigenschappen zijn afgeleid van, en dan -in feite- vervolgens "geperfectioneerd" door natuurlijke selectie. dan is er een potentieel probleem.

Een van de belangrijkste argumenten tegen een eenvoudig "selectief" mechanisme voor evolutionaire veranderingen is de vraag: hoe konden bepaalde, complexe organen evolueren, terwijl hun eigen functie al beschikbaar moest zijn om te kunnen worden geperfectioneerd.

H et zogenaamde probleem van de 'muisval'.

Hoe worden verschillende complexe structuren, zoals vleugels - bijvoorbeeld - ontwikkeld, terwijl ze - totdat ze functionele vleugels worden - in wezen een verspilling van aanhangsels zijn?

Tot op zekere hoogte kan de evolutie van de vleugel worden gezien als een aanpassing van aanhangsels aan verschillende gradaties van het vermogen van een dier om te glijden.

Maar hoe zit het met andere complexe organen, zoals het oog, die in verschillende vormen in het dierenrijk kunnen worden gezien, hoe zou zo'n complex orgaan helemaal opnieuw kunnen worden ontwikkeld?

Zelfs met zo'n waardering van overeenkomsten en verschillen -samen met potentiële variabelen van genetische verschillen binnen bepaalde populaties- gaan de fundamentele concepten die ik heb geprobeerd aan u over te brengen ervan uit dat een bepaalde soort in wezen een relatief stabiele poel is van inherente variabiliteit (allelen ) die in staat is om een ​​nieuwe eigenschap te verwerven van genenstroom en verliest of krijgt andere eigenschappen (vaker wel dan niet) door willekeurig verlies/verwerving. die we bellen.

Hoewel dit misschien ingewikkeld genoeg lijkt, is het in werkelijkheid een al te simplistische waardering van "soorten" en "populaties". Er zijn veel, veel meer extra lagen van complexiteit, sommige subtiel en sommige niet zo subtiel.

Heel vaak wedijveren ze om hulpbronnen en/of zijn ze op verschillende manieren met andere soorten verbonden, waarbij de interactie tussen prooi en roofdier het gemakkelijkst te begrijpen is.

Predator's8211prooi interacties interacties, die in de loop van de evolutionaire tijd zelfs voor verandering kan zorgen
Roofdieren zijn agenten van natuurlijke selectie en sterfte, omdat ze prooidieren niet willekeurig vangen. Daarom hebben prooisoorten veel aanpassingen ontwikkeld om ze moeilijker te vangen en te consumeren.

Giftige haren, taaie stekels en schadelijke chemicaliën zijn enkele voorbeelden van defensieve aanpassingen.

Camouflage, of zelfs Mimicry zijn beide geëvolueerde verdedigingsmechanismen, die uiteindelijk tot stand zijn gebracht om de acties van roofdieren te dwarsbomen:

Batesiaanse mimiek treedt op wanneer een niet-agressieve soort het uiterlijk van een agressievere en gevaarlijkere nabootst, of een smakelijkere soort een onsmakelijke of schadelijke soort nabootst.

Directionele selectie dan zorgt dit er mogelijk voor dat onsmakelijke soorten weg evolueren van hun nabootsers. Dit gebeurt omdat onsmakelijke individuen die het minst lijken op het "gemiddelde" roofdier en de nabootser meer zullen worden belaagd dan degenen die de nabootser meer lijkt.

Roofdieren kunnen op hun beurt effectievere middelen ontwikkelen om de verdediging van prooien te overwinnen.

Een, nogal ongebruikelijke interactie tussen roofdier en prooi, illustreert hoe verweven de roofdier-prooirelatie kan zijn: Giftige salamanders. (film)

Soorten die elkaars evolutie wederzijds beïnvloeden, zouden mede geëvolueerd.
In diffuse evolutie worden soortkenmerken beïnvloed door interacties met een grote verscheidenheid aan roofdieren, parasieten, prooien of mutualisten.

Populaties zijn daarom afhankelijk van hun omgeving - hun ecologie, maar er zijn ook inherente variabelen binnen een bepaalde populatie die we nog niet hebben besproken.

Andere factoren beïnvloeden ook evolutionaire verandering, zoals:

een) bevolkingsdichtheid (Individuen in een populatie kunnen uniform, willekeurig of samengeklonterd zijn) distributies)

B) Geboorten en sterfgevallen: Geboorten, sterfgevallen, immigratie en emigratie zorgen voor veranderingen in bevolkingsdichtheid en verspreiding.

N = N0 + B - D + I + E.

We kunnen nog een stap verder gaan. We kunnen een analyse maken cohort (of een subgroep van een populatie), gedefinieerd door een bepaalde leeftijdsbepaling.

C) leeftijdsverdeling binnen een populatie, die de recente geschiedenis van geboorten en sterfgevallen onthult. De timing hiervan kan de leeftijdsverdelingen gedurende vele jaren beïnvloeden.

Bovendien analyseren ecologen ook een categorie die overleving wordt genoemd, om te begrijpen hoe de verschillende individuen binnen een cohort in de omgeving overleven. Voor sommigen is de overleving uniform over de verschillende leeftijden binnen de populatie. Voor andere populaties is het verre van dat.

NS) Bevolkingsgroei "r" = gemiddeld aantal geboorten / gemiddeld aantal sterfgevallen x N (het aantal in de populatie).

Theoretisch is de trend voor een bevolkingsgroei - niet gehinderd door de omgeving, logaritmisch, maar wanneer beperkt door de omgeving kan de bevolkingsgroei variëren, afhankelijk van vele inherente factoren, het type organisme en de levensstijl die wordt onderzocht.

Er moeten echter andere externe factoren een rol gaan spelen, die aanleiding geven tot de meer sigmoïdale curve, die een maxima definieert, "K" of "draagvermogen' voor die specifieke populatie.

Wanneer de aantal in de bevolking = maximum of de ""draagkracht", de bevolkingsgroei stopt.

Bevolkingsaantallen worden hoofdzakelijk gereguleerd als reactie op de bevolkingsdichtheid, om verschillende redenen, zoals predatie, voedselvoorziening en/of mogelijke verspreiding van ziekten.

Bijgevolg kunnen catastrofes, ook al zijn ze op korte termijn, een populatieomvang beïnvloeden. op de lange termijn (ervan uitgaande dat de populatie overleeft), zal de populatie dichtheid zou moeten herstellen naar, wat wordt genoemd a dichtheidsevenwicht.

Omdat wij mensen ons hebben afgemeld voor het selectieve proces, explodeert onze bevolkingscurve nog steeds op een exponentiële manier.


Wat is een cladogram?

Laten we allereerst de definities van "cladogram" en bijbehorende termen verduidelijken. Wetenschappelijke woorden hebben specifieke betekenissen, en wanneer deze worden vertroebeld door onzorgvuldig gebruik, wordt lesgeven en leren belemmerd. Baum en Offner (2008) definieerden "cladogram" nogal dubbelzinnig als "ofwel een algemene term voor een boomdiagram, of een bepaalde stijl van een boomdiagram waarin noch de hoeveelheid verandering noch de tijd wordt weergegeven." Davenport et al. (2015a) hanteerden een meer algemene definitie: "Evolutionaire bomen, ook wel bekend als cladogrammen, fylogenieën, fylogenetische bomen en genetische bomen, zijn representaties van de werkhypothesen van biologen." Hoewel deze allemaal empirische hypothesen zouden moeten vertegenwoordigen (dat doen ze niet, altijd), zijn het geen synoniemen. De algemene term voor een vertakkingsdiagram dat relaties tussen taxa weergeeft, is: dendrogram. Een dendrogram dat wordt beschouwd als de evolutionaire geschiedenis van een groep, is een fylogenetische boom. Fylogenetische bomen (of "fylogenieën") kunnen weergaven zijn van feitelijke gegevens, kunnen zijn gebaseerd op het oordeel van niet-gespecificeerd bewijs door een taxonomische autoriteit (zoals vaak het geval was vóór de jaren zeventig), of kunnen picturale samenvattingen zijn van conventionele wijsheid met betrekking tot relaties tussen een groep, zoals vaak te vinden in schoolboeken. Een cladogram is een empirische fylogenetische boom die is gebaseerd op het minimaliseren van het aantal evolutionaire stappen dat wordt geïmpliceerd door de verdeling van karakterstatusverschillen tussen de waargenomen taxa. Het is dus een grafische weergave van een gegevensanalyse, geen afbeelding van een hypothetische evolutionaire kroniek. Zoals opgemerkt door Baum en Offner (2008), geeft een cladogram de vertakkingsvolgorde weer, geen absolute hoeveelheden evolutie langs de takken of tijd. Dit komt omdat groepen op cladogrammen worden gevormd op basis van gedeelde, afgeleide karaktertoestanden (kenmerken die uniek zijn voor een enkel taxon leveren geen bewijs van groepering). Verdere kenmerken van cladogrammen zijn dat alle waargenomen taxa aan de toppen van de takken verschijnen en dat de interne knooppunten geen enkele vorm van materiële "voorouders" vertegenwoordigen. Zie meer bespreking van de definitie van "cladogram" in Brower (2016).


Inhoud

Het project van een volledige beschrijving van de fylogenetische relaties tussen alle biologische soorten wordt de "levensboom" genoemd. Dit omvat de gevolgtrekking van leeftijden van divergentie voor alle veronderstelde clades, bijvoorbeeld de MRCA van alle Carnivora (dat wil zeggen de MRCA van "katten en honden") wordt geschat zo'n 42 miljoen jaar geleden te zijn gedivergeerd (Miacidae). [6]

Het concept van de laatste gemeenschappelijke voorouder vanuit het perspectief van de menselijke evolutie wordt beschreven voor een populair publiek in Het verhaal van de voorouders door Richard Dawkins (2004). Dawkins somt "concestors" van de menselijke afstamming op in volgorde van toenemende leeftijd, inclusief hominine (mens-chimpansee), hominine (mens-gorilla), hominide (mens-orang-oetan), hominoïde (mens-gibbon), enzovoort in 40 fasen in totaal tot aan de laatste universele voorouder (mens-bacteriën).

Het is ook mogelijk om de afstamming van individuele genen (of groepen genen, haplotypes) te beschouwen in plaats van een organisme als geheel. Coalescentietheorie beschrijft een stochastisch model van hoe de voorouders van dergelijke genetische markers overeenkomen met de geschiedenis van een populatie.

In tegenstelling tot organismen wordt een gen doorgegeven van een generatie organismen naar de volgende generatie, hetzij als perfecte replica's van zichzelf of als licht gemuteerd afstammeling genen. Terwijl organismen vooroudergrafieken en nakomelingengrafieken hebben via seksuele reproductie, heeft een gen een enkele keten van voorouders en een boom van afstammelingen. Een organisme dat voortkomt uit seksuele kruisbestuiving (allogamie) heeft minstens twee voorouders (zijn directe ouders), maar een gen heeft altijd één voorouder per generatie.

Mitochondriaal DNA (mtDNA) is bijna immuun voor seksuele vermenging, in tegenstelling tot het nucleaire DNA waarvan de chromosomen worden geschud en opnieuw gecombineerd in Mendeliaanse overerving. Mitochondriaal DNA kan daarom worden gebruikt om matrilineaire overerving te traceren en om de mitochondriale Eva (ook bekend als de Afrikaanse vooravond), de meest recente gemeenschappelijke voorouder van alle mensen via de mitochondriale DNA-route.

Evenzo is het Y-chromosoom aanwezig als een enkel geslachtschromosoom in het mannelijke individu en wordt het zonder recombinatie doorgegeven aan mannelijke nakomelingen. Het kan worden gebruikt om patrilineaire overerving te traceren en om de Y-chromosomale Adam, de meest recente gemeenschappelijke voorouder van alle mensen, te vinden via de Y-DNA-route.

Mitochondriale Eva en Y-chromosomale Adam zijn vastgesteld door onderzoekers met behulp van genealogische DNA-tests. Mitochondriale Eva leefde naar schatting ongeveer 200.000 jaar geleden. Een in maart 2013 gepubliceerd artikel stelde vast dat, met een betrouwbaarheid van 95% en mits er geen systematische fouten in de gegevens van het onderzoek zitten, Y-chromosomaal Adam tussen 237.000 en 581.000 jaar geleden leefde. [7] [8]

De MRCA van mensen die vandaag de dag leven, zou daarom recenter moeten hebben geleefd dan beide. [9] [noot 3]

Het is ingewikkelder om menselijke voorouders af te leiden via autosomale chromosomen. Hoewel een autosomaal chromosoom genen bevat die van ouders op kinderen worden doorgegeven via onafhankelijk assortiment van slechts één van de twee ouders, mengt genetische recombinatie (chromosomale crossover) genen van niet-zusterchromatiden van beide ouders tijdens meiose, waardoor de genetische samenstelling van het chromosoom.

Er wordt geschat dat verschillende soorten MRCA's in het verleden op verschillende tijdstippen hebben geleefd. Deze tijd tot MRCA (TMRCA) schattingen worden ook anders berekend, afhankelijk van het type MRCA dat wordt overwogen. Patrilineaire en matrilineaire MRCA's (Mitochondrial Eve en Y-chromosomale Adam) worden getraceerd door enkele genmarkers, dus hun TMRCA wordt berekend op basis van DNA-testresultaten en vastgestelde mutatiesnelheden zoals toegepast in genetische genealogie. Tijd tot genealogische MRCA van alle levende mensen wordt berekend op basis van niet-genetische, wiskundige modellen en computersimulaties.

Aangezien mitochondriale Eva en Y-chromosomale Adam worden getraceerd door enkele genen via een enkele voorouderlijke ouderlijn, zal de tijd tot deze genetische MRCA's noodzakelijkerwijs langer zijn dan die voor de genealogische MRCA. Dit komt omdat afzonderlijke genen langzamer samenvloeien dan het traceren van conventionele menselijke genealogie via beide ouders. De laatste beschouwt alleen individuele mensen, zonder rekening te houden met de vraag of een gen van de berekende MRCA daadwerkelijk overleeft in elke persoon in de huidige populatie. [11]

TMRCA via genetische markers

Mitochondriaal DNA kan worden gebruikt om de voorouders van een reeks populaties te traceren. In dit geval worden populaties gedefinieerd door de accumulatie van mutaties op het mtDNA en worden speciale bomen gemaakt voor de mutaties en de volgorde waarin ze in elke populatie voorkwamen. De boom wordt gevormd door het testen van een groot aantal individuen over de hele wereld op de aanwezigheid of het ontbreken van een bepaalde reeks mutaties. Als dit eenmaal is gedaan, is het mogelijk om te bepalen hoeveel mutaties de ene populatie van de andere scheiden. Het aantal mutaties, samen met de geschatte mutatiesnelheid van het mtDNA in de geteste regio's, stelt wetenschappers in staat om de geschatte tijd tot MRCA te bepalen (TMRCA) die de tijd aangeeft die is verstreken sinds de populaties voor het laatst dezelfde set mutaties deelden of tot dezelfde haplogroep behoorden.

In het geval van Y-chromosomaal DNA komt TMRCA op een andere manier tot stand. Y-DNA haplogroepen worden gedefinieerd door single-nucleotide polymorfisme in verschillende regio's van het Y-DNA. De tijd tot MRCA binnen een haplogroep wordt bepaald door de accumulatie van mutaties in STR-sequenties van het Y-chromosoom van alleen die haplogroep. Y-DNA-netwerkanalyse van Y-STR-haplotypes die een niet-sterrencluster vertonen, duidt op Y-STR-variabiliteit als gevolg van meerdere oprichtende individuen. Analyse die een sterrenhoop oplevert, kan worden beschouwd als een populatie die afstamt van een enkele voorouder. In dit geval kan de variabiliteit van de Y-STR-sequentie, ook wel de microsatellietvariatie genoemd, worden beschouwd als een maat voor de tijd die is verstreken sinds de voorouder deze specifieke populatie heeft gesticht. De afstammelingen van Genghis Khan of een van zijn voorouders vertegenwoordigt een beroemde sterrenhoop die teruggaat tot de tijd van Genghis Khan. [12]

TMRCA-berekeningen worden als cruciaal bewijs beschouwd bij het bepalen van migratiedata van verschillende populaties terwijl ze zich over de wereld verspreiden. Als er bijvoorbeeld wordt aangenomen dat een mutatie 30.000 jaar geleden heeft plaatsgevonden, dan moet deze mutatie worden gevonden onder alle populaties die na deze datum uiteenliepen. Als archeologisch bewijs wijst op culturele verspreiding en vorming van regionaal geïsoleerde populaties, dan moet dit worden weerspiegeld in de isolatie van daaropvolgende genetische mutaties in deze regio. Als genetische divergentie en regionale divergentie samenvallen, kan worden geconcludeerd dat de waargenomen divergentie het gevolg is van migratie, zoals blijkt uit de archeologische vondsten. Als de datum van genetische divergentie echter op een ander tijdstip valt dan het archeologische record, dan zullen wetenschappers naar alternatief archeologisch bewijs moeten kijken om de genetische divergentie te verklaren. De kwestie wordt het best geïllustreerd in het debat rond de demische diffusie versus culturele diffusie tijdens het Europese Neolithicum. [13]

TMRCA van alle levende mensen

De leeftijd van de MRCA van alle levende mensen is onbekend. Het is noodzakelijkerwijs jonger dan de leeftijd van ofwel de matrilineaire ofwel de patrilineaire MRCA, die beide een geschatte leeftijd hebben tussen ongeveer 100.000 en 200.000 jaar geleden. [14]

Een wiskundig, maar niet-genealogisch onderzoek door wiskundigen Joseph T. Chang, Douglas Rohde en Steve Olson berekende dat de MRCA opmerkelijk recentelijk heeft geleefd, mogelijk pas in 300 v.Chr. Dit model hield er rekening mee dat mensen niet echt willekeurig paren, maar dat mensen, zeker in het verleden, bijna altijd paren met mensen die in de buurt woonden, en meestal met mensen die in hun eigen stad of dorp woonden. Het zou bijzonder zeldzaam zijn geweest om te paren met iemand die in een ander land woonde. Chang et al. ontdekte dat een zeldzame persoon die paart met een persoon ver weg, na verloop van tijd de wereldwijde stamboom zal verbinden, en dat geen enkele populatie echt volledig geïsoleerd is. [noot 4]

De MRCA van alle mensen leefde vrijwel zeker in Oost-Azië, wat hen belangrijke toegang zou hebben gegeven tot extreem geïsoleerde populaties in Australië en Amerika. Mogelijke locaties voor de MRCA zijn plaatsen zoals de Chuckchi en Kamchatka schiereilanden die dicht bij Alaska liggen, plaatsen zoals Indonesië en Maleisië die dicht bij Australië liggen of een plaats zoals Taiwan of Japan die meer tussen Australië en Amerika ligt. De Europese kolonisatie van Amerika en Australië werd door Chang als te recent bevonden om een ​​substantiële invloed te hebben gehad op de leeftijd van de MRCA. Als Amerika en Australië nooit door Europeanen waren ontdekt, zou de MRCA slechts ongeveer 2,3% verder terug in het verleden zijn dan het is. [17] [18]

Merk op dat de leeftijd van de MRCA van een populatie niet overeenkomt met een populatieknelpunt, laat staan ​​een "eerste koppel". Het weerspiegelt eerder de aanwezigheid van een enkel individu met een hoog reproductief succes in het verleden, wiens genetische bijdrage in de loop van de tijd alomtegenwoordig is geworden in de hele populatie. Het is ook onjuist om aan te nemen dat de MRCA alle, of zelfs enige, genetische informatie aan elke levende persoon heeft doorgegeven. Door seksuele reproductie geeft een voorouder de helft van zijn of haar genen door aan elke afstammeling in de volgende generatie na meer dan 32 generaties. binnen het menselijk genoom. [19] [15]

De MRCA is de meest recente gemeenschappelijk voorouder gedeeld door alle individuen in de populatie in kwestie. Deze MRCA heeft misschien tijdgenoten die ook voorouders zijn van sommige, maar niet alle, bestaande bevolkingsgroepen. De identieke voorouders wijzen is een punt in het verleden dat verder weg ligt dan de MRCA, op welk moment er niet langer organismen zijn die voorouders zijn van sommige, maar niet alle, moderne bevolkingsgroepen. Als gevolg van de ineenstorting van de stamboom kunnen moderne individuen nog steeds clustering vertonen, vanwege enorm verschillende bijdragen van elk van de voorouderlijke populatie. [15]


  • Homologe structuren kunnen verschillende functies hebben, maar zijn fundamenteel en morfologisch vergelijkbaar, wat aangeeft dat de soort een gemeenschappelijke voorouder had - andere functie, maar dezelfde structuur
  • Analoge structuren voeren vergelijkbare functies uit die zijn geëvolueerd in soorten die niet noodzakelijkerwijs een gemeenschappelijke voorouder delen, vanwege vergelijkbare selectiedruk - dezelfde functie maar een andere structuur
  • Vestigiale structuren zijn structuren die in een organisme achterblijven en die een rol speelden in de voorouderlijke soorten, maar die nu functioneel nutteloos zijn
  • Ontwikkelingsbiologie is de studie van de processen die resulteren in de groei en ontwikkeling van organismen
  • Vergelijkende embryologie is waar organismen die een gemeenschappelijke voorouder delen een vergelijkbare embryologische ontwikkeling zullen vertonen. Staarten zijn bijvoorbeeld aanwezig in de meeste volwassen gewervelde dieren, maar niet bij volwassen foetussen en menselijke baby's, maar op een bepaald moment hebben we wel een primitieve staart in onze embryonale ontwikkeling

Let op: gratis VCE-notities zijn niet gelieerd aan VCAA of VTAC en zijn ook niet verantwoordelijk voor de inhoud die op deze website wordt weergegeven.
Voor al uw vragen, stuur ons een bericht op onze Facebook-pagina.


Gemeenschappelijke voorouders testen: het draait allemaal om de mutaties

Een vraag die vaak opkomt over evolutionaire biologie is of het echt neerkomt op speculatie en veronderstellingen. Het grootste deel van de evolutie vond immers in het verre verleden plaats. We beweren dat mensen en chimpansees bijvoorbeeld gedurende miljoenen jaren afstammen van een enkele voorouderlijke soort, maar niemand van ons was daar om dat proces te observeren. Voor een wetenschapper is de juiste vraag echter niet: "Was je daar?" maar eerder "Wat als?" Wat als we een gemeenschappelijke voorouder delen, wat moeten we dan zien? Hoe kunnen we een hypothese over het verre verleden testen?

Een manier om te testen op gedeelde voorouders met chimpansees, is door te kijken naar de genetische verschillen tussen de twee soorten. Als gedeelde voorouders waar zijn, zijn deze verschillen het gevolg van veel mutaties die zich in de loop van miljoenen jaren in de twee geslachten hebben opgehoopt. Dat betekent dat ze eruit moeten zien als mutaties. Aan de andere kant, als mensen en chimpansees door een speciale schepping zouden zijn verschenen, zouden we niet verwachten dat hun genetische verschillen de kenmerkende handtekening zouden dragen van afstamming van een gemeenschappelijke voorouder.

Hoe zien mutaties er dan uit? DNA bestaat uit een lange reeks van vier chemische basen, die we gewoonlijk A, C, G en T noemen (voor adenine, cytosine, guanine en thymine). Een mutatie is elke wijziging aan die string. Bij de eenvoudigste mutaties vervangt de ene base de andere wanneer DNA onjuist wordt gekopieerd of gerepareerd, bijvoorbeeld een C op een bepaalde plaats in een chromosoom wordt vervangen door een T, die vervolgens wordt doorgegeven aan het nageslacht. Deze vervangingen gebeuren niet allemaal in hetzelfde tempo, sommige komen vaker voor dan andere. C en T zijn bijvoorbeeld chemisch vergelijkbaar met elkaar, net als A en G, en chemisch vergelijkbare basen worden eerder met elkaar verward wanneer DNA wordt gekopieerd. We zien dus dat een A vaker een G wordt dan een T.

Dit betekent dat wanneer ze zich ophopen, mutaties een karakteristiek patroon van meer en minder voorkomende veranderingen creëren. Het is dat patroon waarnaar we kunnen zoeken om te zien of genetische verschillen veroorzaakt werden door mutaties. Om precies te bepalen wat het patroon is, kunnen we gewoon kijken naar genetische verschillen tussen individuele mensen, omdat deze mutaties vertegenwoordigen die zijn opgetreden sinds die twee mensen voor het laatst een gemeenschappelijke voorouder hadden. 1 Twaalf mogelijke substituties kunnen optreden (A→C, A→G, A→T, C→G, C→T, C→A, enz.), maar als we alleen kijken naar verschillen tussen twee kopieën van DNA, kan sommige vervangingen niet onderscheiden. Als ik bijvoorbeeld een A heb en jij hebt een C op een specifieke locatie, kunnen we, tenzij we het DNA van onze voorouders hebben om naar te kijken, niet zeggen of het oorspronkelijk een A was die in jouw DNA muteerde naar een C, of ​​dat het was oorspronkelijk een C die in mijn DNA muteerde naar een A. We moeten dus de twee mogelijkheden op één hoop gooien en gewoon het aantal plaatsen tellen waar de een een A heeft en de ander een C. Een extra complicatie: ons DNA heeft twee complementaire strengen en we weten niet op welke streng een mutatie is opgetreden. . Misschien was het niet echt de A van onze voorouder die in jouw C veranderde. Op de andere streng van zijn DNA werd de A gematcht door een T (de complementaire base voor A), misschien was dat de base die daadwerkelijk muteerde. Het komt erop neer dat er vier onderscheidbare substitutieklassen blijken te zijn: (1) Wat we 'overgangen' noemen, treden op tussen de chemisch vergelijkbare basen A en G, of C en T, deze veranderingen komen vaker voor dan de andere. (2) Een verschil tussen A en T (die ik A↔T zal noemen). (3) Een verschil tussen G en C (G↔C). (4) Een verschil tussen A en C of G en T (A↔C /G↔T).

Nu kunnen we testen of genetische verschillen tussen mensen en chimpansees op mutaties lijken. Om het patroon voor mutaties te bepalen, heb ik de tarieven voor de vier klassen berekend met behulp van menselijke diversiteitsgegevens (die online beschikbaar zijn). Vervolgens heb ik het patroon berekend dat ik zag bij het vergelijken van het DNA van mens en chimpansee, ook met behulp van openbare gegevens. De eerste grafiek is de verdeling voor mensen. Zoals verwacht komen overgangen het meest voor. Dat patroon is onze handtekening - het teken dat mutatie aan het werk is geweest.

De tweede grafiek is dezelfde verdeling voor verschillen tussen menselijk en chimpansee-DNA. De totale percentages zijn verschillend - er zijn 12 keer zoveel verschillen tussen menselijk en chimpansee-DNA als tussen DNA van twee mensen (let op de verschillende schaal op de y-as van de grafieken) - maar het patroon is bijna identiek.

Onthoud mijn openingsvraag: als mensen en chimpansees een gemeenschappelijke voorouder hadden, wat zouden we dan moeten zien? Wat we zouden moeten zien, is wat we wel zien: genetische verschillen tussen de soorten die er precies zo uitzien alsof ze door mutaties zijn geproduceerd. In wetenschappelijke termen had ik een hypothese over het verre verleden, ik testte de hypothese met gegevens, en het slaagde voor de test.

Nu, wanneer wetenschappers wijzen op overeenkomsten tussen menselijk en chimpansee-DNA, maken critici soms bezwaar dat overeenkomsten niet echt iets bewijzen, omdat ze even goed kunnen worden verklaard door een gemeenschappelijk ontwerpplan: de maker zou gelijkaardige stukken DNA kunnen gebruiken om uit te voeren vergelijkbare taken in afzonderlijk gecreëerde soorten. Dat bezwaar is hier echter niet van toepassing, omdat we kijken naar de verschillen tussen soorten. Ik kan geen enkele reden bedenken waarom een ​​ontwerper ervoor zou kiezen om de verschillen er precies uit te laten zien alsof ze het resultaat waren van veel mutaties. The obvious conclusion is that things are what they seem: humans and chimpanzees differ genetically in just this pattern because they have diverged from a single common ancestor.

We can make the same comparison for other pairs of species, all of which are thought to have common ancestry. Here is the breakdown for the differences between humans and some other primates, including apes and Old World monkeys, and some nonhuman comparisons as well. (In order to display the results on a single chart, I have rescaled the other distributions to have the same total rate as the human-human comparison.)

Everywhere we look, the pattern is the same. That’s true even though the overall rate of genetic difference ranges from less than 1% (human vs chimpanzee) to more than 5% (humans vs baboons). The genetic differences between species always look like mutations.

I also took a look at some species that are less similar to humans—mostly out of curiosity, since I was not sure exactly what to expect. Mutation patterns vary subtly even between human populations, probably because of small differences in some of the hundreds of proteins responsible for DNA replication and repair such variations are likely to become more pronounced as we look at more distantly related species. One thing I did expect, though, was still to see more transitions than other substitutions since that difference is rooted in the basic chemical similarity of some bases. The set shown here includes cats compared to dogs, cows compared to dolphins, a comparison between a couple of species of finch, and even two species of pufferfish.

There is one additional test we can make. When I made the plots above, I excluded a small part (approximately 1%) fraction of DNA because it is known to mutate much faster than the rest. The higher mutation rate occurs when a C is immediately followed by a G in the DNA sequence, a pairing known as a “CpG” (“p” stands for the phosphate group that links adjacent DNA bases). A wide range of animal species chemically modify the C when it occurs in a CpG. This has an interesting effect: modified C can spontaneously turn into a T. As a result, mutation is much more common at CpGs than for other DNA, especially for C mutating into T.

We can therefore define a more comprehensive signature of mutation by measuring the rates for the same categories as before, but now at CpG sites. (This adds three new categories rather than four, since A↔T cannot occur at a CpG site.) This signature is shown in the first plot, which once again comes from human diversity data. The second figure shows the same categories for human compared to chimpanzee DNA. Once again, the two line up almost perfectly. Even at these special sites, differences between species look exactly like they were caused by mutations.

This kind of thing is the reason that most geneticists have no doubt about common descent: it makes sense of everything we see. Even better, it makes predictions. When I started to put together this post, the only data I had seen was for humans and chimpanzees, but I still had a very good idea what I would see when I looked at other primates.

Of course, none of this says anything at all about God’s role in human origins, nor does it rule out miraculous intervention. But it does provide strong evidence that we share ancestry with other species.

Opmerkingen en referenties

1. Since we are comparing common descent with the special creation of a single ancestral couple, we also have to consider the possibility that some of the genetic variation that we inherit was already present in Adam and Eve and not the result of subsequent mutation. To avoid this possibility, I looked only at genetic variants that were seen in roughly 1% of the modern population any variant we inherit from Adam and Eve would be shared by a larger fraction of the population.

Gods Woord. Gods wereld. Bezorgd in je inbox.

BioLogos toont kerk en wereld de harmonie tussen wetenschap en bijbels geloof. Ontvang bronnen, updates en meer.


The Proof Is in the Proteins: Test Supports Universal Common Ancestor for All Life

Earth's first life-form, floating in the proverbial froth of the primordial seas that eventually gave rise to trees, bees and humans, is not just a popular Darwinian conceit but also an essential biological premise that many researchers rely on as part of the foundation of their work.

In the 19th century, Charles Darwin went beyond others, who had proposed that there might be a common ancestor for all mammals or animals, and suggested that there was likely a common ancestor for all life on the planet&mdashplant, animal and bacterial.

A new statistical analysis takes this assumption to the bench and finds that it not only holds water but indeed is overwhelmingly sound.

Was it not already obvious, from the discovery and deciphering of DNA, that all life forms are descended from a single common organism&mdashor at least a basal species? No, says Douglas Theobald, an assistant professor of biochemistry of Brandeis University and author of the new study, detailed in the May 13 issue of Natuur. (Wetenschappelijke Amerikaan is part of Nature Publishing Group.) In fact, he says, "When I went into it, I really didn't know what the answer would be."

Despite the difficulties of formally testing evolution&mdashespecially back across the eons to the emergence of life itself&mdashTheobald was able to run rigorous statistical analyses on the amino acid sequences in 23 universally conserved proteins across the three major divisions of life (eukaryotes, bacteria and archaea). By plugging these sequences into various relational and evolutionary models, he found that a universal common ancestor is at least 10^2,860 more likely to have produced the modern-day protein sequence variances than even the next most probable scenario (involving multiple separate ancestors).*

"Evolution does well where it can be tested," says David Penny, a professor of theoretical biology at the Institute of Molecular BioSciences at Massey University in New Zealand and co-author of an accompanying editorial. Yet, he notes that evolution can make "testable predictions about the past (especially quantitative ones)" tricky at best. "That Theobald could devise a formal test," he says, "was excellent&hellip. It will probably lead to a jump in what is expected of the formal evaluation of hypotheses, and that would help everybody."

Common ancestor acrimony

The mid-20th-century discoveries about the universality of DNA "really nailed it for people" in terms of establishing in popular&mdashand academic&mdashculture that there was a single universal common ancestor for all known life on Earth, Theobald says. And since then, "it's been widely assumed as true," he notes.

But in the past couple decades, new doubt has emerged in some circles. Microbiologists have gained a better understanding of genetic behavior of simple life forms, which can be much more amorphous than the typical, vertical transfer of genes from one generation to the next. The ability of microbes such as bacteria and viruses to exchange genes laterally among individuals&mdashand even among species&mdashchanges some of the basic structural understanding of the map of evolution. With horizontal gene transfers, genetic signatures can move swiftly between branches, quickly turning a traditional tree into a tangled web. This dynamic "throws doubt on this tree of life model," Theobald says. And "once you throw doubt on that, it kind of throws doubt on common ancestry as well."

With the discovery of archaea as the third major domain of life&mdashin addition to bacteria and eukaryotes&mdashmany microbiologists became more dubious of a single common ancestor across the board.

A test for evolution

Other researchers had put certain sections of life to the test, including a similar 1982 statistical analysis by Penny testing the relation of several vertebrate species. Theobald describes the paper as "cool, but the problem there is that they aren't testing universal ancestry." With advances in genetic analysis and statistical power, however, Theobald saw a way to create a more comprehensive test for all life.

In the course of his research, Theobald had been bumping against a common but "almost intractable evolutionary problem" in molecular biology. Many macromolecules, such as proteins, have similar three-dimensional structures but vastly different genetic sequences. The question that plagued him was: Were these similar structures examples of convergent evolution or evidence of common ancestry?

"All the classic evidence for common ancestry is qualitative and is based on shared similarities," Theobald says. He wanted to figure out whether focusing on those similarities was leading scientists astray.

Abandoned assumptions
Most people and even scientists operate under the premise that genetic similarities imply a common relation or ancestor. But as with similarities in physical appearance or structure, these assumptions "can be criticized," Theobald notes. Natural selection has provided numerous examples of convergent physical evolution, such as the prehensile tales of possums and spider monkeys or the long sticky insect-eating tongues of anteaters and armadillos. And with horizontal gene transfer on top of that, similar arguments could be made for genetic sequences.

"I really took a step back and tried to assume as little as possible in doing this analysis," Theobald says. He ran various statistical evolutionary models, including ones that took horizontal gene transfer into consideration and others that did not. And the models that accounted for horizontal gene transfer ended up providing the most statistical support for a universal common ancestor.

Murky origins
Theobald says his most surprising results were "how strongly they support common ancestry." Rather than being disappointed about simply backing up a long-held assumption, he says that at least, "it's always nice to know that we're on the right track."

These findings do not mean that a universal common ancestor establishes the "tree of life" pattern for early evolutionary dynamics. Nor, however, do they infer a "web of life" structure. The tree versus web debate remains "very controversial right now in evolutionary biology," Theobald says, reluctant to pick a side himself.

One of the other big unknowns remaining is just when this universal common ancestor lived and what it might have looked like&mdasha question that will take more than Theobald's statistical models to answer. Theobald also notes that the support for a universal common ancestor does not rule out the idea that life emerged independently more than once. If other, fully distinct lineages did emerge, however, they either went extinct or remain as yet undiscovered.

Research will likely push on into these dusky corners of early evolution, Penny notes, as "scientists are never satisfied." He expects that researchers will try to sort back even earlier, before DNA took over, and assess the early stages of evolution during the RNA days.

On a more foundational level, Penny says, the paper should not put an end to the assessment of ancestral assumptions. Instead it should be a reminder that "we have never thought of all possible hypotheses," he says. "So we should never stop considering some new approach we haven't thought of yet."

*Erratum (5/13/10): This sentence was changed after publication. It originally stated that a universal common ancestor is more than 10 times more likely.


How do we determine the common ancestor of a species? - Biologie

How to Draw a Phylogenetic Tree
(Using differences in molecular sequence)

A phylogenetic tree uses data to indicate relatedness of different species. This webpage explains how to construct a phylogenetic tree using differences in molecular sequences (such as differences in amino acids, or differences in nucleotides).

Numbers in the table below represent mutational differences in a particular gene. Higher numbers indicate more genetic differences between two species. The longer two species (or subspecies) are isolated, the more likely there will be an accumulation of mutational differences.

1. Identify the most different, or ancestral, species . This is the one that has the most mutational differences from the other species. In the chart above, the species with the most mutational differences (highest numbers) is Species A .

2. Select the next most different, or ancestral species, the one that shares a common ancestor with the previous species ( Species A ). To do this, look at the Species A column and look for the species that has the fewest mutational differences, which is Species B with 27.

3. Begin drawing the phylogenetic tree. This is commonly done by drawing a line with branches indicating a possible shared common ancestor. The break (or node) of a branch indicates a common ancestor, and the branch itself indicates speciation. In a phylogenetic tree, line length does not necessarily indicate the age of a species, just relatedness and ancestry.

4. Add the next organism . To do this, look at the second organism's data ( Species B ), and look for the most genetically similar organism (for that particular gene). From the table, Species B may share a common ancestor with Species C (13 differences).

5. Add the next organism. Looking at the Species C row and column, find the most genetically similar organism, which is Species D (3 differences).

6. Add the remaining organisms. Kijken naar Species D , the lowest number is still the "3" from the mutation differences with Species C . What this may indicate is that Species D shares a common ancestor with Species C , but not with the remaining species ( Species E en Species F ). Kijken naar Species E en Species F data, Species E is very similar to Species F , en Species E is similar to Species C . Dit suggereert dat Species E shared a common ancestor with Species C , niet Species D . Species F then shares a common ancestor with Species E .

7. Check to confirm that your phylogenetic tree matches the data in the table.


Biologie 171


This bee and Echinacea flower ((Figure)) could not look more different, yet they are related, as are all living organisms on Earth. By following pathways of similarities and changes—both visible and genetic—scientists seek to map the evolutionary past of how life developed from single-celled organisms to the tremendous collection of creatures that have germinated, crawled, floated, swum, flown, and walked on this planet.

Leerdoelen

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Discuss the need for a comprehensive classification system
  • List the different levels of the taxonomic classification system
  • Describe how systematics and taxonomy relate to phylogeny
  • Discuss a phylogenetic tree’s components and purpose

In scientific terms, phylogeny is the evolutionary history and relationship of an organism or group of organisms. A phylogeny describes the organisim’s relationships, such as from which organisms it may have evolved, or to which species it is most closely related. Fylogenetische relaties geven informatie over gedeelde voorouders, maar niet noodzakelijkerwijs over hoe organismen vergelijkbaar of verschillend zijn.

Phylogenetic Trees

Wetenschappers gebruiken een hulpmiddel dat een fylogenetische boom wordt genoemd om de evolutionaire paden en verbindingen tussen organismen te laten zien. A phylogenetic tree is a diagram used to reflect evolutionary relationships among organisms or groups of organisms. Wetenschappers beschouwen fylogenetische bomen als een hypothese van het evolutionaire verleden, aangezien men niet terug kan gaan om de voorgestelde relaties te bevestigen. In other words, we can construct a “tree of life” to illustrate when different organisms evolved and to show the relationships among different organisms ((Figure)).

Unlike a taxonomic classification diagram, we can read a phylogenetic tree like a map of evolutionary history. Veel fylogenetische bomen hebben een enkele afstamming aan de basis die een gemeenschappelijke voorouder vertegenwoordigt. Scientists call such trees rooted , which means there is a single ancestral lineage (typically drawn from the bottom or left) to which all organisms represented in the diagram relate. Merk in de gewortelde fylogenetische boom op dat de drie domeinen - Bacteria, Archaea en Eukarya - uit een enkel punt divergeren en vertakken. De kleine tak die planten en dieren (inclusief mensen) in dit diagram innemen, laat zien hoe recent en minuscuul deze groepen worden vergeleken met andere organismen. Unrooted trees do not show a common ancestor but do show relationships among species.


In a rooted tree, the branching indicates evolutionary relationships ((Figure)). The point where a split occurs, a branch point , represents where a single lineage evolved into a distinct new one. We call a lineage that evolved early from the root that remains unbranched a basal taxon . We call two lineages stemming from the same branch point sister taxa . A branch with more than two lineages is a polytomy and serves to illustrate where scientists have not definitively determined all of the relationships. Note that although sister taxa and polytomy do share an ancestor, it does not mean that the groups of organisms split or evolved from each other. Organisms in two taxa may have split at a specific branch point, but neither taxon gave rise to the other.


De bovenstaande diagrammen kunnen dienen als een pad om de evolutionaire geschiedenis te begrijpen. We can trace the pathway from the origin of life to any individual species by navigating through the evolutionary branches between the two points. Also, by starting with a single species and tracing back towards the “trunk” of the tree, one can discover species’ ancestors, as well as where lineages share a common ancestry. In addition, we can use the tree to study entire groups of organisms.

Een ander punt om te vermelden over de fylogenetische boomstructuur is dat rotatie op vertakkingspunten de informatie niet verandert. For example, if a branch point rotated and the taxon order changed, this would not alter the information because each taxon’s evolution from the branch point was independent of the other.

Many disciplines within the study of biology contribute to understanding how past and present life evolved over time these disciplines together contribute to building, updating, and maintaining the “tree of life.” Systematics is the field that scientists use to organize and classify organisms based on evolutionary relationships. Researchers may use data from fossils, from studying the body part structures, or molecules that an organism uses, and DNA analysis. By combining data from many sources, scientists can construct an organism’s phylogeny Since phylogenetic trees are hypotheses, they will continue to change as researchers discover new types of life and learn new information.

Beperkingen van fylogenetische bomen

Het is misschien gemakkelijk om aan te nemen dat nauwer verwante organismen meer op elkaar lijken, en hoewel dit vaak het geval is, is dit niet altijd waar. If two closely related lineages evolved under significantly varied surroundings, it is possible for the two groups to appear more different than other groups that are not as closely related. For example, the phylogenetic tree in (Figure) shows that lizards and rabbits both have amniotic eggs whereas, frogs do not. Yet lizards and frogs appear more similar than lizards and rabbits.


Een ander aspect van fylogenetische bomen is dat, tenzij anders aangegeven, de takken geen rekening houden met de tijdsduur, maar alleen met de evolutionaire volgorde. In other words, a branch’s length does not typically mean more time passed, nor does a short branch mean less time passed— unless specified on the diagram. For example, in (Figure), the tree does not indicate how much time passed between the evolution of amniotic eggs and hair. Wat de boom wel laat zien, is de volgorde waarin de dingen plaatsvonden. Again using (Figure), the tree shows that the oldest trait is the vertebral column, followed by hinged jaws, and so forth. Onthoud dat elke fylogenetische boom een ​​deel is van het grotere geheel, en net als een echte boom, groeit hij niet in slechts één richting nadat een nieuwe tak zich heeft ontwikkeld. Thus, for the organisms in (Figure), just because a vertebral column evolved does not mean that invertebrate evolution ceased. It only means that a new branch formed. Ook kunnen groepen die niet nauw verwant zijn, maar onder vergelijkbare omstandigheden evolueren, fenotypisch meer op elkaar lijken dan op een naast familielid.

Ga naar deze website om interactieve oefeningen te zien waarmee je de evolutionaire relaties tussen soorten kunt verkennen.

Classification Levels

Taxonomy (which literally means “arrangement law”) is the science of classifying organisms to construct internationally shared classification systems with each organism placed into increasingly more inclusive groupings. Think about a grocery store’s organization. One large space is divided into departments, such as produce, dairy, and meats. Then each department further divides into aisles, then each aisle into categories and brands, and then finally a single product. We call this organization from larger to smaller, more specific categories a hierarchical system.

The taxonomic classification system (also called the Linnaean system after its inventor, Carl Linnaeus, a Swedish botanist, zoologist, and physician) uses a hierarchical model. Moving from the point of origin, the groups become more specific, until one branch ends as a single species. For example, after the common beginning of all life, scientists divide organisms into three large categories called domains: Bacteria, Archaea, and Eukarya. Within each domain is a second category called a kingdom . After kingdoms, the subsequent categories of increasing specificity are: phylum , class , order , family , genus , and species ((Figure)).


The kingdom Animalia stems from the Eukarya domain. (Figure) above shows the classification for the common dog. Therefore, the full name of an organism technically has eight terms. For the dog it is: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis, en lupus. Notice that each name is capitalized except for species, and the genus and species names are italicized. Scientists generally refer to an organism only by its genus and species, which is its two-word scientific name, or binomial nomenclature . Therefore, the scientific name of the dog is Wolf. The name at each level is also a taxon . In other words, dogs are in order Carnivora. Carnivora is the name of the taxon at the order level Canidae is the taxon at the family level, and so forth. Organisms also have a common name that people typically use, in this case, dog. Note that the dog is additionally a subspecies: the “familiaris" in Canis lupus familiaris. Subspecies are members of the same species that are capable of mating and reproducing viable offspring, but they are separate subspecies due to geographic or behavioral isolation or other factors.

(Figure) shows how the levels move toward specificity with other organisms. Notice how the dog shares a domain with the widest diversity of organisms, including plants and butterflies. At each sublevel, the organisms become more similar because they are more closely related. Historically, scientists classified organisms using characteristics, but as DNA technology developed, they have determined more precise phylogenies.


At what levels are cats and dogs part of the same group?

Visit this website to classify three organisms—bear, orchid, and sea cucumber—from kingdom to species. To launch the game, under Classifying Life, click the picture of the bear or the Launch Interactive button.

Recent genetic analysis and other advancements have found that some earlier phylogenetic classifications do not align with the evolutionary past therefore, researchers must make changes and updates as new discoveries occur. Recall that phylogenetic trees are hypotheses and are modified as data becomes available. In addition, classification historically has focused on grouping organisms mainly by shared characteristics and does not necessarily illustrate how the various groups relate to each other from an evolutionary perspective. For example, despite the fact that a hippopotamus resembles a pig more than a whale, the hippopotamus may be the whale’s closest living relative.

Sectie Samenvatting

Scientists continually gain new information that helps understand the evolutionary history of life on Earth. Each group of organisms went through its own evolutionary journey, or its phylogeny. Each organism shares relatedness with others, and based on morphologic and genetic evidence, scientists attempt to map the evolutionary pathways of all life on Earth. Historically, scientists organized organisms into a taxonomic classification system. However, today many scientists build phylogenetic trees to illustrate evolutionary relationships.

Kunstverbindingen

(Figure) At what levels are cats and dogs considered part of the same group?

(Figure) Cats and dogs are part of the same group at five levels: both are in the domain Eukarya, the kingdom Animalia, the phylum Chordata, the class Mammalia, and the order Carnivora.

Beoordelingsvragen

What is used to determine phylogeny?

What do scientists in the field of systematics accomplish?

  1. discover new fossil sites
  2. organize and classify organisms
  3. name new species
  4. communicate among field biologists

Which statement about the taxonomic classification system is correct?

  1. There are more domains than kingdoms.
  2. Kingdoms are the top category of classification.
  3. Classes are divisions of orders.
  4. Subspecies are the most specific category of classification.

On a phylogenetic tree, which term refers to lineages that diverged from the same place?

Gratis antwoord

How does a phylogenetic tree relate to the passing of time?

The phylogenetic tree shows the order in which evolutionary events took place and in what order certain characteristics and organisms evolved in relation to others. It does not relate to time.

Some organisms that appear very closely related on a phylogenetic tree may not actually be closely related. Waarom is dit?

In most cases, organisms that appear closely related actually are however, there are cases where organisms evolved through convergence and appear closely related but are not.

List the different levels of the taxonomic classification system.

domain, kingdom, phylum, class, order, family, genus, species

Woordenlijst


How do we determine the common ancestor of a species? - Biologie

Understanding evolutionary relationships

So how do you tell which organisms on a tree are most closely related to one another? It's tempting to focus on the volgorde of the branch tips on a tree (i.e., which lineage goes to the right and which goes to the left), but in fact, this ordering is not meaningful at all. Instead, the key to understanding evolutionary relationships is common ancestry. Common ancestry refers to the fact that distinct descendent lineages have the same ancestral lineage in common with one another, as shown in the diagram below.

Any set of taxa has a most recent common ancestor — that is, the youngest common ancestor that they all have in common. To find the most recent common ancestor of a set of taxa on a phylogenetic tree, follow each taxon's lineage back in time (towards the base of the tree) until all the lineages meet up. That node represents their most recent common ancestor. Test your understanding of most recent common ancestors with the tree shown here. Which node represents the most recent common ancestor of the square taxon and the star taxon? Click the button to see the answer.

Taxa that share a meer recent common ancestor with one another are more closely related than are taxa whose most recent common ancestor is older. As shown in the diagram above, because the triangle taxon shares a more recent common ancestor with the square taxon than either does with the star taxon, we can say that the triangle and square taxa are more closely related to one another than either is to the star taxon.

Test your understanding of evolutionary relationships with the phylogenetic tree shown here. Which taxa are more closely related, the oval and the triangle or the triangle and the star? Click the button to see the answer.