Հիմնական նյութ
Կենսաբանություն
Դասընթաց․ (Կենսաբանություն) > Բաժին 22
Դաս 3: Տեսակառաջացում և էվոլյուցիոն ծառերՖիլոգենետիկ ծառեր
Ինչ է ֆիլոգենետիկ ծառը։ Ինչպես կարդալ ֆիլոգենետիկ ծառերը և որոշել, թե որ տեսակներն են ամենաշատը կապված։
Հիմնական դրույթներ
- Տոհմածառը տրամագիր է, որը ներկայացնում է օրգանիզմների միջև առկա էվոլյուցիոն հարաբերությունները։ Տոհմածառերը հստակ փաստեր չեն, դրանք պարզապես հիպոթեզեր են։
- տոհմածառերում պատկերված ճյուղավորումների օրինակչափությունները արտացոլում են, թե ինչպես են տեսակները կամ այլ խմբերը զարգացել համընդհանուր նախնիներից։
- Այս ծառերում երկու տեսակներ կհամարվեն ավելի ազգակից, եթե դրանք ունեն ավելի ժամանակակից ըմդհանուր նախնի և կհամարվեն ավելի քիչ ազգակից, եթե դրանց ընդհանուր նախնին պակաս ժամանակակից է։
- Տոհմածառերը կարող ենք պատկերել տարբեր համարժեք ոճերով։ Ծառի ճյուղավորման կետերից կատարված պտտումները չեն փոխում դրանում զետեղված տեղեկատվությունը։
Ներածություն
Որպես խումբ մարդկանց մոտ բավականին լավ է ստացվում կազմակերպելն և համակարգելը։ Պարտադիր չէ, որ կազմակերպենք և համակարգենք պահարանների և սենյակների իրերը։ Օրինակ՝ ես այդքան էլ լավ չեմ կարողանում դասավորել և համակարգել իրերս։ Փոխարենը՝ մարդիկ հաճախ սիրում են խմբավորել և դասավորել իրենց շրջապատող աշխարհը։ Հույն փիլիսոփա Արիստոտելից սկսած դասակարգման այս ցանկությունը տարածվեց Երկիր մոլորակի վրա բնակվող շատ ու բազմազան օրգանիզմների վրա։
Դասակարգման ժամանակակից համակարգերի հիմնական մասը հիմնված են օրգանիզմների միջև փոխհարաբերությունների, այսինքն՝ դրանց ֆիլոգենիայի վրա։ Ֆիլոգենիայի վրա հիմնված դասակարգման համակարգերը կազմակերպում են տեսակները և օրգանիզմների այլ խմբերը այնպիսի եղանակներով, որոնք ցույց են տալիս, թե ինչպես են դրանք զարգացել իրենց ընդհանուր նախնիներից։
Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք տոհմածառերը՝ տրամագրեր, որոնք ներկայացնում են օրգանիզմների միջև առկա էվոլյուցիոն փոխհարաբերությունները։ Մենք կտեսնենք, թե հստակ ինչ կարող ենք (և չենք կարող) եզրակացնել տոհմածառերից , ինչպես նաև թե տոհմածառերի տեսանկյանունից օրգանիզմների համար ինչ է նշանակում ավելի շատ կամ պակաս ազգակից լինելը։
Տոհմածառերի կառուցվածքը
Երբ տոհմածառ ենք կառուցում, մենք ներկայացնում են մեր լավագույն հիպոթեզը այն մասին, թե ինչպես է տեսակների (կամ այլ խմբերի) հավաքականը զարգացել ընդհանուր նախնուցstart superscript, 1, end superscript։ Ինչպես մենք հետագայում կբացահայտենք կազմելով տոհմածառեր հոդվածում, այս հիպոթեզը հիմնված է տեսակների մեր հավաքականից հավաքած մեր տեղեկատվությունների վրա, այնպիսի հատկանիշներ ինչպիսիք են դրանց ֆիզիկական հատկանիշները և դրանցք գեներում ԴՆԹ-ի հաջորդականությունները։
Տոհմածառում մեզ հետաքրքրող տեսակները կամ խմբերը ներկայացվված են գծերի տեսքով, որոնք կոչվում են ճյուղեր։ Օրինակ՝ ստորև տոհմածառում ներկայացված են ճյուղերի ծայերում տեղակայված 5 տեսակների՝ Ա, Բ, Գ, Դ, Ե փոխհարաբերությունները։
Այն օրինաչափությունը, որով ճյուղերը կապակցվում են ներկայացնում է մեր պատկերացումները այն մասին, թե ինչպես են տոհմածառի տեսակները զարգանում մի քանի ընդհանուր նախնիներից։ Յուրաքանչյուր ճյուղավորման կետ (որը կոչվում է նաև ներքին հանգույց) ներկայացնում է տարամիտման իրադարձություն կամ մի տեսակի բաժանումից երկու նոր տեսակների առաջացում։
Ճյուղավորման կետերից յուրաքանչյուրում տեղակայված է տվյալ ճյուղավորման կետից զարգացող յբոլոր խմբերի ամենաժամանակակից ընդհանուր նախնին։ Օրինակ՝ Ա և Բ տեսակների ճյուղավորման կետում կարող ենք գտնել այդ երկու տեսակների ամենաժամանակակից ընդհանուր նախնուն։ Տոհմածառի արմատի հենց վերևում գտնվող ճյուղավորման կետում մենք կգտնենք տվյալ տոհմածառի բոլոր տեսակների (Ա, Բ, Գ, Դ, Ե) ամենաժամանակակից ընդհանուր նախնուն։
Տոհմածառում յուրաքանչյուր հորիզոնական գիծը ներկայացնում է նախնիների շարք, որը տանում է դեպի դրա ավարտին գտնվող տեսակներին։ Օրինակ՝ E տեսակին հանգեցնող գիծը ներկայացնում է տեսակների նախնիներին այն պահից սկսած, երբ այն տարամիտվել է տվյալ ծառի այլ տեսակներից։ Նույն կերպ արմատը ներկայացնում է նախնիների շարք, որոնք տանում են դեպի տվյալ ծառի բոլոր տեսակների ամենաժամանակակից ընդհանուր նախնուն։
Ո՞ր տեսակներն ունեն ավելի սերտ ազգակցական կապեր
Տոհմածառում երկու տեսակների ազգակցությունը շատ յուրահատուկ նշանակություն ունի։ Երկու տեսակները ավելի սերտ ազգակցական կապեր ունեն, եթե դրանք ունեն ավելի ժամանակակից ընդհանուր նախնի, և ավելի քիչ ազգակից են, եթե դրանց ընդհանուր նախնին ավելի քիչ ժամանակակից է։
Տեսակների յուրաքանչյուր զույգի կամ խմբի ամենաժամանակակից ընդհանուր նախնուն գտնելու համար կարող ենք օգտագործել բավականին պարզ ի եղանակ։ Այս եղանակով մենք սկսում ենք մեզ հետաքրքրող երկու տեսակները կրող ամենավերջին ճյուղավորման կետից և տոհմածառով <<քայլում ենք հետ>>, մինչև որ կգտնենք այն կետը, որտեղ տեսակների գծերը զուգամիտվում են։
Օրինակ՝ պատկերացրու՛՝ ցանկանում ենք հասկանալ՝ հետևյալ տեսակներից՝ Ա և Բ, Բ և Գ որոնք են ավելի սերտ ազգակիցներ։ Դրա համար մենք պետք է տոհմածառի վրա հետադարձ ընթացքով հետևենք երկու տեսակների գծերի ընթացքին։ Եվ քանի որ հետադարձ ընթացքով պարզվում է, որ Ա և Բ տեսակները առաջինն են ընդհանուր նախնու կետում զուգամիտվում, իսկ Բ-ն զուգամիտվում է Գ-ի հետ միայն Ա տեսակի հանգուցային կետից հետո, ապա կարող ենք ասել, որ Ա և Բ տեսակները ավելի սերտ ազգակցական կապեր ունեն, քան Բ և Գ տեսակները։
Կարևոր է հասկանալ, որ կան որոշ տեսակներ, որոնց ազգակցությունը չենք կարող համեմատել այս մեթոդով։ Օրինակ՝ չենք կարող հասկանալ Ա և Բ , թե Գ և Դ տեսակներն են ավելի սերտ հարաբերվում։ Դրա պատճառն այն է, որ ըստ նախնականի, ծառի հորիզոնական առանցքը ուղղակի ճանապարհով չի ներկայացնում ժամանակը։ Հետևաբար մենք կարող ենք համեմատել միայն այն ճյուղավորման իրադարձությունների ժամանակացույցը, որոնք տեղի են ունենում միևնույն տոհմում (տոհմածառի արմատներից սկսած միևնույն ուղիղ գծում), այլ ոչ թե տարբեր տոհմերում։
Տոհմածառերը վերծանելու համար որոշ խորհուրդներ
Կարող ես տարբեր ձևերով պատկերված տոհմածառերի հանդիպել։ Որոշները խցանման են, ինչպես օրինակ՝ ստորև ձախ կողմում պատկերված ծառը։ Մյուսներում պատկերված գծերը անկյունագծային են, ինչպես ցուցադրված է ստորև աջ կողմում պատկերված տոհմածառում։ Կարող ես հանդիպել նաև յուրաքանչյուր տեսակի ծառի հորիզոնական կամ տարբեր կողմերի պտտված տարբերակին, ինչպես ցուցադրված է խցանման ծառի օրինակով։
Վերոբերյալ երեք ծառերը ներկայացնում են Ա, Բ, Գ, Դ և Ե տեսակների միջև նույնական փոխհարաբերությունները։ Երևի թե կցանականաս մի պահ կանգ առնել և ինքդ համոզվել, որ այս երկու ծառերում ճյուղավորման օրինաչափությունների կամ ընդհանուրժամանակակից նախնիների միջև տարբերություններ չկան։ Տարբեր տեսք ունեցող այս ծառերում միանման տեղեկատվության առկայությունը հիշեցնում է մեզ, որ տիպիկ տոհմածառում կարևորը ճյուղավորման օրինաչափությունն է (այլ ոչ թե ճյուղերի երկարությունները)։
Այս տոհմածառերի վերաբերյալ մյուս կարևոր կետն այն է, որ եթե պտտես դրանց՝ ճյուղավորման կետերից մեկը որպես հենակետ օգտագործելով, ապա դրանց միջև փոխհարաբերությունները չեն փոխվի։ Հետևաբար վերոբերյալ երկու ծառերի նման, որոնք չնայած, որ այլ կերպ են ձևաչափված, ցույց են տալիս միևնույն փոխհարաբերությունները։ Ստորև պարկերված բոլոր տոհմածառերը ցուցադրում են 4 տեսակների միջև առկա միևնույն փոխհարաբերությունները։
Եթե անմիջապես չես տեսնում, որ մեր քննարկած փաստերը ճիշտ են, պարզապես տրամագրի գագաթային կետերում տեսակների (W, X, Y, and Z) դասավորմանն ուշադրություն դարձնելու փոխարեն կենտրոնացիր ճյուղավորման կետերի և դրանց փոխհարաբերությունների վրա։ Այդ դասավորությունը իրականում մեզ անհրաժեշտ տեղեկատվություն չի տալիս։ Փոխարենը՝ տոհմածառը ճիշտ հասկանալու համար մեզ օգնում է յուրաքանչյուր տրամագրի ճյուղավորման կառուցվածքը։
Մինչ այժմ այն բոլոր տոհմածառերը, որոնք մենք ուսումնասիրել ենք ունեցել են ճյուղավորման գեղեցիկ, մաքուր օրիաչափություններ, որոնցում յուրաքանչյուր ճյուղավորման կետից ծագել են երկուական տոհմեր։ Բայց դու կարող ես հանդիպել նաև պոլիտոմիա ունեցող ծառերի (պոլի՝ շատ տոմիա՝ կտրվածքներ), ինչը նշանակում է, որ այն կազմված է ճյուղավորման կետերից, որոնցից յուրաքանչյուրից առաջանում են երեք կամ ավելի տարբեր տեսակներsquared։ Ընդհանուր առմամբ պոլիտոմիան ցույց է տալիս, թե որ հատվածում չունենք բավականաչափ տեղեկատվություն ճյուղավորման հաջորդականությունը որոշելու համար։
Եթե հետագայում ավելի շատ տեղեկատվություն ստանաք տոհմածառում առկա տեսակների վերաբերյալ, ապա կկարողանանք նոր տեղեկատվության շնորհիվ տարրալուծել պոլիտոմիան։
Որտեղի՞ց են ծագել այս տոհմածառերը
Տոհմածառ ստեղծելու համար գիտնականները հաճախ համեմատում և վերլուծում են ուսումնասիրվող տեսակների կամ այլ խմբերի հատկանիշները։ Այս հատկանիշները կարող են ներառել արտաքին մորֆոլոգիան (ձևը կամ արտաքին տեսքը), ներքին անատոմիան, բարքը, կենսաքիմիական ուղիները, ԴՆԹ-ի և սպիտակուցների հաջորդականությունները և նույնիսկ բրածոների հատկանիշները։
Ճշգրիտ, իմաստալից տոհմածառեր կառուցելու համար կենսաբանները հաճախ օգտվում են մի շարք տարբեր հատկանիշներից (կրճատելով հավանականությունը, որ որևէ ոչ լիարժեք տեղեկատվությունը կարող է հանգեցնել սխալ տոհմածառի ստեղծման)։ Բայց միևնույն է տոհմածառերը հիպոթեզի բնույթ ունեն, դրանք հստակ պատասխաններ չեն, և դրանք կարող են այնքանով ճշգրիտ լինել, որքանով ճշգրիտ է դրանց ստեղծման համար օգտագործված տեղեկատվությունը։ Տոհմածառերը ժամանակի ընթացքում վերանայվում և թարմացվում են, քանի որ հայտնվող նոր տվյալները ևս կարող են ավելացվել վերլուծությանը։ Սա հատկապես վերաբերում է մեր օրերին, երբ ԴՆԹ-ի սեքվենավորումը բարելավում է տեսակների միջև գեները համեմատելու մեր կարողությունները։
Մյուս հոդվածում տոհմածառի կազմումը մենք կոնկրետ օրինակներով կտեսնենք, թե ինչպես են տարբեր տեսակի տվյալների կիրառմամբ տեսակները դասակարգվում տոհմածառերում։
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։