КЛАДОГРАМА: ДЛЯ ЧОГО ЦЕ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Кладограмма є розгалуженості діаграма , або схема характеристик , поділюваних групою організмів, що представляють найбільш імовірною еволюційної історії лінії. Реконструкція проводиться за методикою, запропонованою біологом Віллі Хеннігом.

Кладограми характеризуються групуванням таксонів на основі їх синапоморфій або похідних символів, які мають спільний характер.

Для чого це?

Кладограми дозволяють візуалізувати філогенетичні зв’язки між групою чи групами організмів, що представляють інтерес.

В еволюційній біології ці діаграми дозволяють розробити філогенетичні дерева і, отже, реконструювати еволюційну історію групи, допомагаючи визначити її класифікацію та таксономічний діапазон.

Крім того, це допомагає з'ясувати еволюційні механізми, вивчаючи спосіб зміни організмів у часі, напрямок цієї зміни та частоту, з якою вони це роблять.

Як розроблено?

Однією з головних цілей еволюційних біологів є пошук положення видів на «дереві життя». Для цього вони аналізують різні характеристики організмів, будь то морфологічні, екологічні, етологічні, фізіологічні чи молекулярні.

Морфологічні характеристики особин широко використовуються для встановлення їх класифікації; однак, настає момент, коли їх недостатньо для дискримінації на конкретних гілках дерева. У цьому випадку молекулярні засоби допомагають розпізнати ці відносини.

Після вибору ознаки гіпотези споріднених відносин між цікавими видами будуються та представляються схематично.

На цій діаграмі гілки представляють гіпотетичних предків, де відбулася подія кладогенезу або поділу еволюційних ліній. В кінці кожної гілки є кожен з таксонів, які були включені в початковий аналіз, незалежно від того, чи є вони видами, родами.

Гомології

Для встановлення зв’язків між групою організмів слід використовувати гомологічні символи; тобто дві характеристики, які поділяють спільного предка. Характер вважається гомологічним, якщо вони придбали свій сучасний стан безпосереднім успадкуванням.

Наприклад, верхні кінцівки людей, собак, птахів і китів гомологічні один одному. Хоча вони виконують різні функції і на перший погляд вони виглядають дуже по-різному, структурна структура кісток однакова в групах: у всіх вони мають плечову кістку, а за нею - радіус і ліктьову кістку.

На відміну від цього, крила кажанів і птахів (цього разу виходячи з будови для польоту) не є гомологічними, оскільки вони не набули цих споруд шляхом прямого успадкування. Загальний предок цих літаючих хребетних не представляв крил і обидві групи здобули його конвергентним способом.

Якщо ми хочемо вивести філогенетичні зв’язки, ці персонажі не є корисними, оскільки, хоч вони і схожі, вони не адекватно вказують на загальний походження організмів.

Спільні примітивні та похідні персонажі

Тепер, гомологічний характер усіх ссавців є хребтом. Однак ця структура не служить для розмежування ссавців від інших таксонів, оскільки інші групи - такі як риби та рептилії - мають кістяки. Кладистичною мовою цей тип символів називають примітивним спільним персонажем або симпліоморфією.

Якщо ми хочемо встановити філогенетичні зв’язки між ссавцями, використовуючи спинальний стовп як критерій, ми не можемо дійти жодного надійного висновку.

Що стосується волосся, це характеристика, яку поділяють всі ссавці, що не існує в інших групах хребетних. З цієї причини, це спільний похідний характер - синапоморфія - і вважається еволюційною новизною конкретного кладу.

Для розробки кладограми філогенетична систематика пропонує утворення таксономічних груп за допомогою спільних похідних символів.

Класифікація шкіл: кладизм

Для встановлення класифікації та філогенетичних зв’язків між організмами необхідно вдатися до об’єктивних норм, які використовують жорсткий метод для з'ясування цих закономірностей.

Щоб уникнути суб'єктивних критеріїв, виникають школи класифікації: традиційна еволюційна таксономія та кладизм.

Кладизм (від грецького clados, що означає «гілка») або філогенетична систематика був розроблений в 1950 році німецьким ентомологом Віллі Геннігом і широко прийнятий за його методичну суворість.

Класисти будують кладограми, які представляють генеалогічні зв’язки між видами та іншими кінцевими таксонами. Аналогічно вони шукають впорядковані набори спільних похідних символів або синапоморфії.

Ця школа не використовує спільних предків або симпліоморфії, а лише надає правомочності монофілетним групам; тобто угруповання, які включають останнього спільного предка та всіх нащадків.

Парафілетичні групи (угруповання організмів, які включають останнього спільного предка, виключаючи деяких їхніх нащадків) або поліфетики (групування організмів у різних предків) не є дійсними для кладистів.

Принцип парсимуції

Можливо, що при складанні кладограми виходить кілька графічних зображень, які показують різні еволюційні історії однієї групи організмів. У цьому випадку вибирається найбільш “парсимонійна” кладограма, яка містить найменшу кількість перетворень.

Зважаючи на парситизм, найкращим рішенням проблеми є той, який потребує найменших припущень. У галузі біології це трактується як менша кількість еволюційних змін.

Відмінності між кладограмами та філогенетичними деревами

Взагалі таксономісти прагнуть встановити технічні відмінності між кладограмою та філогенетичним деревом. Необхідно уточнити, що кладограма не є строго еквівалентною філогенетичному дереву.

Гілки кладограми є формальним способом позначення вкладеної ієрархії кладів, тоді як у філогенетичному дереві гілки є зображеннями родовищ, що мали місце в минулому. Іншими словами, кладограма не передбачає еволюційної історії.

Для отримання філогенетичного дерева необхідно додати додаткову інформацію: додаткові інтерпретації, що стосуються предків, тривалість ліній у часі та кількість еволюційних змін, що відбулися між вивченими лініями.

Тому кладограми є першими наближеннями для остаточного створення філогенетичного дерева, що вказує на можливу схему розгалуження.

Приклади

Амніоти

Кладограма амніотів представляє три групи хребетних тетрапод: плазуни, птахи та ссавці. Усе це характеризується наявністю чотирьох шарів (хоріона, алантоїса, амніона та жовткового мішка) в ембріоні.

Зауважимо, що поняття "рептилія" є парафілетичним, оскільки воно виключає птахів; з цієї причини його відкидають кладисти.

Мавпи

Кладограма мавп включає роди: Hylobates, Pongo, Gorilla, Pan, Homo. У народі поняття мавпа є парафілетичним, оскільки виключає рід Homo (ми люди).

Список літератури

1. Кемпбелл, штат NA, І Різ, JB (2007). Біологія. Panamerican Medical Ed.
2. Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
3. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Комплексні принципи зоології. Нью-Йорк: Макгров - Хілл.
4. Кардон, К. В. (2002). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
5. Солер, М. (2002). Еволюція: основи біології. Проект Південь.