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Phylogenie (von dem griechisch , phulè = 'Stamm') und γενεσις, Genesis = 'Werden') ist das Studium der Abstammungsgeschichte einer Gruppe Organismen. Eine Phylogenie ist die Beschreibung, wie sich eine Gruppe von Organismen aus einer anderen Gruppe entwickelt hat. Dies wird oft grafisch in a . dargestellt Stammbaum.
Die Phylogenie untersucht die Evolution dieser Organismen von gemeinsamen Vorfahren statt der Ähnlichkeiten zwischen verschiedenen Organismen. Kladistik ist eine wichtige analytische Methode zur Bestimmung der Phylogenie basierend auf Synapomorphien.
Methoden
Die Untersuchung gegen Beziehung erfolgt durch:
- vergleichen morphologisch und anatomische Merkmale von (heute) lebenden Arten und von Fossilien; Bei der Untersuchung biologischer Eigenschaften, die bei verschiedenen Arten vorkommen, ist es wichtig zu unterscheiden zwischen Homologien und Analogien;
- vergleiche die Entwicklungsbiologie und von der Lebenszyklus von lebenden Arten;
- Ermittlung Sequenzen im Makromoleküle, zuerst vor allem die Reihenfolge von Aminosäuren im Protein und später von Nukleotide im DNA und in RNA.
Der Eigenschaftsprozess, die Evolution, kann in der Regel nicht direkt beobachtet werden. Daher müssen manchmal Annahmen getroffen werden, um zu plausiblen Phylogenien zu gelangen. Abhängig von den untersuchten Merkmalen kann es zu Meinungsverschiedenheiten über diese Annahmen kommen, was zu unterschiedlichen phylogenetischen Stammbäumen führt.
Eine wichtige Annahme ist, dass Beziehungen zwischen Organismen nur anhand von gemeinsame abgeleitete Eigenschaften, und nicht aufgrund einer Vereinbarung in "primitive" Funktionen.
EIN Homologie zeigt an, dass eine Gleichheit vorliegt Bauplan oder ähnliche Struktur dank eines gemeinsamen Vorfahren. Beispielsweise, Flügel von Vögel homolog zu den Beinen von Reptilien. homolog Organe von zwei Typen können sehr unterschiedliche Funktionen haben. Der Grundriss des Skelett ist jedoch gleich, was nur mit einer Phylogenie erklärt werden kann. Homologien können biologisch unterteilt werden in Orthogenese (Abstammung von einem gemeinsamen Vorfahren) und Paralogien (Genduplikationen innerhalb einer Art).
An einer Analogie gibt es eine (oberflächliche) Ähnlichkeit in einem Merkmal zweier Arten, die nicht durch Verwandtschaft verursacht wird. Analoge Organe haben jedoch die gleiche Funktion. So geht's Augen von Wirbeltiere und Kopffüßer morphologisch sehen sie ähnlich aus und haben die gleiche Funktion. Nur bei genauem anatomischen Studium, z.B. unter a Mikroskop, stellt sich heraus, dass die Zellstruktur anders ist. Die Entwicklungsphysiologie zeigt, dass sie von anderen kommen Keimblätter in dem Embryo stammen. Eine Analogie ist im Gegensatz zu einer Homologie kein Beweis für einen gemeinsamen Vorfahren.
Kladistisch analytische Methoden werden in der systematisch weit verbreitet, um etwas über evolutionäre Beziehungen zu sagen. Eine wichtige Annahme ist maximal Sparsamkeit, die ein Minimum an evolutionären Veränderungen voraussetzt. Der Schwachpunkt bleibt immer, dass die Kladistik den lateralen Transfer von genetischem Material zwischen Organismen nicht berücksichtigen kann.
Historische Entwicklung der Phylogenie
Nach der Veröffentlichung von Darwins Buch Die Entstehung der Arten alle taxonomischen Systeme sind phylogenetischer Natur geworden. Gerade in der Anfangszeit war dies eher ein Ideal als eine harte Realität.
Am Ende von 19. Jahrhundert war das "Rekapitulationstheorie" von Ernst Häckel allgemein akzeptiert. Diese Theorie besagt, dass die Entwicklung eines Embryos die evolutionäre Entwicklung der Art widerspiegelt: "die Ontogenese ist eine Rekapitulation der Phylogenie". Die Theorie wurde später als eine zu starke Vereinfachung der Realität abgeschwächt, aber im Großen und Ganzen richtig. Heute gibt es unter Biologen verschiedene Verbindungen zwischen Entwicklungsphysiologie und Phylogenie bekannt. Diese werden in der Regel mit dem Evolutionstheorie oder umgekehrt als Beweis für diese Theorie angesehen.
Organismen können auf zwei Arten handeln Gene Übertragung aufeinander: durch Vererbung von Eltern zu Kind (vertikaler Gentransfer) oder weil Gene von einem (nicht verwandten) Organismus auf einen anderen springen (horizontaler oder lateraler Gentransfer). Dies ist üblich unter Prokaryoten. Horizontaler Gentransfer macht die Phylogenie nicht einfacher, denn es kann Netzwerkentwicklung.
Durch Recherche rRNA im Ribosomen empfohlen Carl Woese in dem siebziger Jahre dass alles Leben in drei Bereiche unterteilt ist: Eubakterien, Archeabakterien und Eukaryoten. Woese sah, dass die Gene, die die RNA in Ribosomen kodieren, in allen Organismen vorhanden sind, sodass sie als molekulare Uhr kann verwendet werden. Durch den Vergleich dieser Gene können Zweige in der Phylogenie relativ datiert werden. Dies war eine wichtige Entdeckung für die Phylogenie von Mikroorganismen.
Aufgrund der Entstehung von DNASequenzanalyse in dem Molekularbiologie Es ist einfacher geworden, große DNA-Mengen zu untersuchen, um Phylogenien zu konstruieren. Nicht alles Kerngenom, aber auch die mitochondriales Genom (Chondrom) und der Genom von Plastiden (Plastom) an einer solchen Untersuchung beteiligt sein können. Es ist besonders wichtig, dass viele verschiedene Arten untersucht werden, um die Phylogenie so zuverlässig wie möglich zu machen. Deshalb ist auch die Einbeziehung von Daten von Fossilien wichtig.
Ein wichtiger Schritt war die Entstehung der kladistisch, die einige direkt überprüfbare Methoden einführte. Von großer Bedeutung war auch der Einsatz von Computern mit begleitender Software, die die Verarbeitung großer Datenmengen erheblich erleichtert oder sogar ermöglicht hat.
Siehe auch
- Bioinformatik
- Netzwerkentwicklung
- kladistisch
- Klassifizierung und Evolution and
- systematisch
- Evolutionsbiologie
Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise
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