Sadržaj
- Rana povijest klasifikacijskih sustava
- Sustavi klasifikacije dvadesetog stoljeća
- Nastanak kladistike
- Što je filogenetska sistematika?
- Definicija kladistike
- Osnovne pretpostavke kladističke klasifikacije
- Što je kladogram?
- Primjeri kladistike
- Kladistička klasifikacijska terminologija
- Karakteristična stanja organizama
- Metode kladistike
- Tradicionalna evolucijska klasifikacija
- Moderna kladistička klasifikacija
- Budući pravci u kladistici
Prije nekoliko milijuna godina, jedna je ćelija započela evoluciju koja je rodila drvo života i njegove tri glavne domene: Archaea, Bakterije i Eukaryota.
Svaka je grana primjer a clade, Klada predstavlja skupinu koja uključuje zajedničkog pretka i svi potomci. kladistika moderni je oblik taksonomija koji organizme postavlja na razgranati dijagram zvan a kladogram (poput obiteljskog stabla) na temelju osobina poput DNK sličnosti i filogenije.
Rana povijest klasifikacijskih sustava
U području biologije, kladistika je a sustav taksonomije To uključuje razvrstavanje i organiziranje organizama na a filogenetsko stablo života, Prije DNK analize, klasifikacija se u velikoj mjeri oslanjala na opažanja sličnih i različitih osobina i ponašanja.
Zapadna društva koristila su klasifikaciju još od vremena Aristotela u drevnoj Grčkoj, kada su živi organizmi za potrebe proučavanja jednostavno podijeljeni u kategorije biljaka i životinja.
1700. god. Carolus (Carl) Linnaeus razvio taksonomiju sustavne biologije temeljenu na klasifikaciji organizama prema vanjskim izgledima i zajedničkim osobinama. On je razvio shemu za smještanje organizma u a hijerarhijski takson (skupina; jednina) koja je uključivala nekoliko svojti (grupe; množina). Linnaeus je također razvio binomnu nomenklaturu - sustav dodjeljivanja znanstvenih imena poput Homo sapiens (ljudski) organizmima.
Charles Darwin i Alfred Russel Wallace predložio ideju prirodne selekcije, a Darwin je teoriju evolucije formalizirao sredinom 1800-ih. Darwin je O podrijetlu vrsta uzdrmao je znanstvenu zajednicu sugerirajući da svi organizmi potječu od zajedničkog pretka i da ih se može razvrstati u skladu s njihovim evolucijskim odnosima.
Sustavi klasifikacije dvadesetog stoljeća
Ornitolog Ernst Mayr bio je vrhunski evolucijski biolog 20. stoljeća koji je intenzivno proučavao taksonomiju ptica tijekom putovanja i radeći kao kustos u Američkom prirodoslovnom muzeju u New Yorku. Njegova revolucionarna knjiga Sistematika i porijeklo vrsta objavljeno je 1942. u časopisu Columbia University Press.
Mayr je poznat po svom radu na genima, nasljeđivanju, varijacijama i specifikaciji populacija u izoliranim područjima koja se mogu koristiti u svrhe klasifikacije.
Nastanak kladistike
Kladistika je biološki klasifikacijski sustav koji se temelji na analiziranju svojstava, genetskog sastava ili fiziologije koji su se dijelili sa zajedničkim pretkom dok se nije pojavila neka vrsta divergencije, stvarajući nove vrste. Njemački taksonomist Willi Hennig jumpstarted kladistička klasifikacija 1950. kada je napisao svoju knjigu o filogenetska sistematika.
Knjiga je kasnije prevedena na engleski jezik i široko je pročitana u Americi nakon što ju je objavilo University of Illinois Press 1966. godine.
Hennigova teorija filogenetske sistematike osporavala je suvremene pristupe taksonomiji koje su uveli Darwin i Wallace.
Ustvrdio je da vrste treba identificirati i klasificirati na temelju genetike i odnosa klada, posebno monofiletnih skupina. Hennig se nadao nedavnom rodu i identifikaciji evoluiranih, modificiranih osobina organizama koji su dijelili izravnu lozu - čak i ako izvedene karakteristike nisu nimalo nalik onim zajedničkog pretka.
Što je filogenetska sistematika?
filogenetike je proučavanje poznatih ili hipoteziziranih evolucijskih odnosa na temelju filogenija (roda) grupiranih organizama. Filogenetsko stablo života ilustrira kako su se svojte (grupe organizama) razvijale određenim redoslijedom, kao što su život diverzificirali i razgranjavali od zajedničkog pretka.
Proces evolucijske specifikacije izgleda kao grane na obiteljskom stablu. Jer ne postoji siguran način saznanja što se dogodilo tako davno, znanosti moraju izvući zaključke o tome kako se život razvijao na temelju fosilni zapisi, usporedna anatomija, fiziologija, ponašanje, embriologija i molekularni podaci, Evolucijska biologija dinamično je polje u kojem se neprestano rade nova otkrića.
Definicija kladistike
Evolucijski biolozi zaključuju hipotetski evolucijski odnosi između svojti na temelju detaljne usporedbe sličnih i različitih karakteristika.
Proučavanje evolucijskog porijekla pomaže u otkrivanju određenih osobina koje su se pojavile i prenijele na sljedeće generacije. Kladistička analiza, poput filogenetske sistematike, ispituje evolucijske obrasce silaska koji pomažu u objedinjavanju evolucijske povijesti vrsta, istovremeno objašnjavajući raznolikost života i izumiranja vrsta.
Osnovne pretpostavke kladističke klasifikacije
Kladistika djeluje na središnju premisu da je život na Zemlji nastao samo jednom, što znači da se sav život može pratiti do tog prvog organizma predaka. Sljedeća pretpostavka je da se postojeće vrste razdvajaju u dvije skupine razgraničene čvorom na grani drveća. I na kraju, organizmi se vjerojatno mijenjaju, prilagođavaju i razvijaju.
točka divergencije predstavlja početak dvije nove linije koje se razgranavaju i formiraju dvije nove vrste.
Što je kladogram?
Kladogrami se koriste za smislenu usporedbu skupina.
U biologiji je kladogram a vizualni prikaz srodnih karakteristika u raznim organizmima. Obično se grupiranje provodi prema određenim određenim osobinama interesa. Međutim, različite podatkovne točke mogu se kombinirati da bi se stvorilo preciznije evolucijsko stablo koje objašnjava složene odnose.
Između kladograma i filogenetskog stabla može se razlikovati, ali pojmovi se ponekad upotrebljavaju naizmjenično. Kladogrami se usredotočuju na karakteristike na makro i molekularnoj razini koje ukazuju na srodnost. Kladogram sugerira vjerojatne evolucijske odnose između grupa organizama ili svojti koje mogu biti male ili velike u broju:
Primjeri kladistike
Višećelijski eukarioti stvorili su obilje sve složenijih organizama.
Na primjer, riba i ljudi sežu do zajedničkog pretka prije milijuna godina. Taj se komplicirani odnos može prikazati na jednostavnom kladogramu koji ilustrira kladističke odnose. Započnite s prikazom eukariota predaka u dnu stabla.
Kako se zajednički predak razvijao, jedan se čvor na drvetu razgranao u vodene kralježnjake poput riba bez čeljusti. Na sljedećem čvoru grana se razišla u četveronožne tetrapode.
Sljedeći čvor pokazuje divergenciju kada su životinje razvile amnionska jaja, nakon čega slijedi razdjeljak kada životinje razviju krzno ili dlaku. Mnogo kasnije, ljudi i primati su se razišli i razvijali se zasebnim stazama.
Kladistička klasifikacijska terminologija
Kladistička klasifikacija razmatra određene karakteristike organizama koje izravno utječu na stanja predaka u evolucijskoj biologiji. Hennig je razvio mnoge znanstvene izraze kako bi opisao svoj pristup kategorizaciji, koji su bili od značaja za njegove ideje i teorije. Pojmovi opisuju skupine organizama u odnosu na određeni čvor na filogenetskom drvetu ili kladogramu:
Karakteristična stanja organizama
Karakteristična stanja su osobine dobivene procesom prirodne selekcije, prilagodbe i naslijeđene varijance koje vode biološkoj raznolikosti u životu. Kao takav, samo synapomorphies bitni su kad se razaznaju evolucijski odnosi. Mnogo je sinapomorfija u organizmima sa zajedničkim pretkom monophyletic:
Metode kladistike
Znanstvenici nazvani kladisti uređuju svojke u filogenetskom drvetu koje mogu otkriti nove evolucijske veze. Grupiranje se izrađuje na temelju fizičkih, molekularnih, genetskih i ponašajnih karakteristika.
Dijagram nazvan kladogram prikazuje srodnost, kad god se neke vrste odvoje od zajedničkog pretka u različitim trenucima evolucijske povijesti.
Cladogrami su granati dijagrami kladistički podaci koje određuju karakteristike koristeći, primjerice, usporedne skupove fizičkih podataka ili molekularne podatke. Danas istraživači često koriste računalne programe za kombiniranje skupova podataka kako bi stvorili preciznije kladograme koji prikazuju kohezivne i sveobuhvatne odnose između organizama.
Osnovna metodologija nije teška, ali svaki se korak mora učiniti pažljivo:
Tradicionalna evolucijska klasifikacija
Podrijetlo Hrvatske tradicionalne evolucijske metode klasifikacije datiraju još od antike. Za sve žive organizme se pretpostavljalo da su biljke ili životinje. Klasične metode nisu razlikovale jesu li promatrane osobine naslijeđene od dalekog pretka ili neke novije.
Cilj je bio osmisliti kartu kako se život na Zemlji možda razvijao iz mora.
Karakteristike korištene za razvrstavanje određuju stručnjaci koji gledaju na očite razlike poput krzna, ljuskica ili perja. Pristup je bolje funkcionirao za razvrstavanje kralježnjaka nego beskralješnjaka. Evolucijska klasifikacija organizme svrstava u skupine opadajuće veličine pod tri domena koja se dalje dijele na kraljevstvo, tipove / podjele, klasu, red, obitelj, rod i vrste.
Kladističke metode nisu vezane za Linneov klasifikacijski sustav i traže dublju povezanost.
Tradicionalna sistematika raspoređuje organizme na evolucijskom stablu u skladu s vremenom i načinom na koji se vrsta promijenila kao prilagodba novom načinu života ili staništu. Stablo pokazuje smjer evolucije na vrijeme. Subjektivne procjene osobina i karakteristika u tradicionalnim metodama mogu potencijalno pristraniti rezultatima i čine da se studija teško ili nemoguće ponoviti.
Moderna kladistička klasifikacija
Kladističke i filogenetske metode klasifikacije danas su u prednosti u odnosu na tradicionalne metode klasifikacije u prirodnim znanostima. Noviji pristup je znanstveniji, utemeljen na dokazima i neporeciv. Na primjer, sekvence DNA i RNA koriste se za proučavanje organizama na molekularnoj razini za nijansiranje položaja na kladogramu.
Organizmi su raspoređeni prema njihovom zajedničke izvedene karakteristike.
Budući pravci u kladistici
Kladistika u području biologije omogućava znanstvenicima da identificiraju obrasce, oblikuju hipotezu, testiraju hipoteze i daju predviđanja.
„Kladistika, dakle, govori o otkriću“, kako su to opisali suvremeni kladisti David M. Williams i Malte C. Ebach, 2018. Williams i Ebach predviđaju kladistiku kao proces prirodne klasifikacije koji ne zahtijeva utemeljenje u evolucijskoj teoriji.
Tehnologija dodaje metodu kladistike razinu preciznosti i sofisticiranosti. Konkretno, DNK sekvenciranje gena ukazuje na stupanj srodnosti i zajedničkoga podrijetla s visokim stupnjem pouzdanosti. Razlike u DNK mogu pružiti uvid u to koliko su davne vrste dijelile zajedničkog pretka.
Nova otkrića mogu ili potvrditi ili ispraviti prethodne pretpostavke o tome kako su se organizmi razvili i pomoći u razvrstavanju novih vrsta kako su otkrivene.