Informácie

Čo je fytogenetika?

Čo je fytogenetika?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Čo je fytogenetika? Hľadal som na google bez nájdenia definície. Je to vôbec definovaný pojem? Našiel som to v referencii týkajúcej sa genetického inžinierstva.


Fytogenetický je

prídavné meno

Botanika

O pôvode a vývoji rastlín.

(Zdroj: Oxford English Living Dictionary)


predpona. Phyto, alebo fyt, je definovaný ako rastlina. Príklad fyto použitého ako predpona je v slove fytol, čo znamená olejovitý alkohol, ktorý pochádza z kombinácie chlorofylu rastlín s inými látkami a používa sa na vytvorenie syntetických vitamínov. http://www.yourdictionary.com/phyto

podstatné meno. genetika, štúdium dedičnosti a variácie dedičných vlastností. https://www.merriam-webster.com/dictionary/genetics

Skúste google alebo navštívte miestnu knižnicu, keď budete mať najbližšie problémy so slovami. V minulosti to pre ľudí fungovalo celkom dobre!


Fylogenetika

Definícia
podstatné meno
(1) Štúdium fylogenézy
(2) Štúdium evolučnej príbuznosti medzi rôznymi skupinami organizmov prostredníctvom údajov molekulárneho sekvenovania a matíc morfologických údajov
Doplnok
Fylogenetika je vedecký výskum fylogenézy. Fylogenéza sa týka evolučnej histórie taxonomickej skupiny organizmov. Fylogenetika sa teda zaoberá najmä vzťahmi organizmu k iným organizmom podľa evolučných podobností a rozdielov. Fylogenetika je teda súčasťou biologickej systematiky, ktorá má širší záber. Ten zahŕňa nielen fylogenetiku organizmov, ale aj identifikáciu a klasifikáciu organizmov. Súvisí to aj s taxonómiou, ktorá je vedným odvetvím, ktoré sa zaoberá aj hľadaním, popisom, klasifikáciou a pomenovaním organizmov, vrátane štúdia vzťahov medzi taxónmi a princípmi, na ktorých je takáto klasifikácia založená. Fylogenetika poskytuje informácie taxonómii, pokiaľ ide o klasifikáciu a identifikáciu organizmov.
Vo fylogenetike sa na analýzu pozorovateľných dedičných znakov používajú metódy sekvenovania DNA. Využíva tiež fylogenetický strom, ktorý je diagramom na zobrazenie hypotetických evolučných dejín a vzťahov skupín organizmov na základe fylogenéz rôznych biologických druhov. Fylogenetický strom sa používa na pochopenie biodiverzity, genetiky, evolúcie a ekológie organizmov.
Pôvod slova: gréčtina z výrazov phyle/phylon (čo znamená “kmeň, rasa,”) a genetikos (čo znamená “vzťahujúci sa k narodeniu” od genézy (“narodenie”).
Pozri tiež:

Posledná aktualizácia 26. februára 2021


Fylogenetické stromy vznikajú postupnými udalosťami speciácie (vetvenia), pri ktorých z jedného druhu vznikajú dva.

„Fylogenetický vzťah“ sa vzťahuje na relatívne časy v minulosti, keď druhy mali spoločných predkov. Dva druhy (B & C) sú si navzájom užšie ako jeden z nich s tretím druhom (A), ak a len vtedy, ak majú medzi sebou novšieho spoločného predka (v Čase 2), ako majú tretí druh (v Čase 1).

Nižšie uvedený model ukazuje, že krokodíly a vtáky (sova) sú si navzájom užšie ako cicavce (gorila). prečo? Pretože vedci usúdili, že krokodíly a vtáky majú novšieho spoločného predka! Všimnite si, že bez ohľadu na to, ako otočíte vetvy tohto stromu, platia rovnaké vzťahy:

Informácie o vzťahoch nie sú v tom, kde druhy sedia vo vzájomnom vzťahu na koncoch vetiev, ktoré nečítame stromami hore zľava doprava. Namiesto toho čítame stromy smerom nadol od špičiek, pohybujúce sa dozadu v čase alebo nahor zdola, pohybujúce sa vpred v čase.

Napríklad od vtáka sa môžeme vrátiť v čase a opýtať sa, či sa vtáčia vetva spája najskôr s krokodílou vetvou alebo s vetvou cicavca. Počnúc zdola sa môžeme opýtať, ktorá udalosť vetvenia nastala ako prvá a ktorá nastala neskôr. Celý Strom života je vyrobený z malých stromov, ako je tento.

Niektoré vzťahy sa zdajú byť zrejmé: krava a ovca sú užšie príbuzné ako jeden alebo druhý so slnečnicou. Iné nie sú ani zďaleka také zrejmé. Je huba bližšie k človeku alebo k leknu? Prekvapivo sú nám huby bližšie ako rastlinám.

Organizmy, ktoré vyzerajú veľmi odlišne, môžu byť celkom blízko príbuzné, zatiaľ čo veľmi podobné organizmy môžu byť veľmi vzdialené. Pamätajte, že &ldquofylogenetický vzťah&rdquo sa nevzťahuje na podobnosti a rozdiely medzi organizmami, ale na relatívne časy, v ktorých mali v minulosti spoločných predkov.


História fylogenézy

Fylogenetika sa v tej či onej forme používa už viac ako storočie a pol. Darwin nakreslil do svojho poznámkového bloku v roku 1837 fylogenetický strom s upozornením „myslím“ napísaným na okraji.2 Prvé použitie slova fylogenetika sa objavilo v roku 1921 v článku o novozélandských kamienkoch.3 Fylogenetika nebola úplne kodifikovaná do klasifikačný systém do roku 1950, no myšlienka rozvetveného stromu života bola rozšírená už dávno predtým.

Darwinov strom nakreslený vo svojom zápisníku s dôležitým upozornením „Myslím“ vľavo hore. Fotografický kredit neznámy, prostredníctvom Wikipedia Commons

Muž, ktorý konečne kodifikoval fylogenetiku do podoby biologickej systematiky, bol Willi Hennig. Hennig bol nemecký entomológ, ktorý bojoval za Nemecko počas druhej svetovej vojny a bol zranený v Rusku. Pred vojnou v roku 1933 dobrovoľne vstúpil do SA, Hitlerove hnedé košele neslávne známe brutalizáciou a vraždením politických oponentov a neskôr Židov.4 Miera Hennigovej angažovanosti v domácej teroristickej organizácii nie je známa, ale jeho účasť bola dobrovoľná a naznačuje aspoň nejaké sympatie k nacistickým ideám. Je však možné, že Hennigove názory na nacizmus sa časom zmenili, keďže jeho osobné dokumenty neobsahujú veľa narážok na nacizmus, ani osobné listy neuzatváral očakávaným pozdravom Hitlerovi. Napriek jeho väzbám na hnedé košele bol Hennig po vojne ignorovaný, pravdepodobne kvôli jeho zameraniu na hmyzie štúdie, a nie na čokoľvek, čo by sa dalo považovať za bojové. Na základe svojich štúdií hmyzu a svojho darwinistického svetonázoru sa Hennig pokúsil vyriešiť taxonomické hádanky svojej doby návrhom fylogenetiky.

Hennigova kniha bola preložená do angličtiny v roku 1966. Dal jasne najavo, že jeho klasifikácia bola založená na jeho viere v darvinizmus. Pri opise východiskového bodu systematika Hennig napísal: „Oveľa lepším východiskovým bodom je uznať, že evolúcia je fakt a že jej priebeh a súlad so zákonom, ktorý ju riadi, sa musí preskúmať.“5 Inými slovami, Hennig predpokladal, že evolúcia musí byť pravdivá a svoj systém klasifikácie postavil na tomto predpoklade.


Vnútorná skupina je súbor taxónov, ktorý sa skúma z hľadiska evolučných vzťahov, zatiaľ čo vonkajšia skupina je referenčná skupina, ktorá je vzdialene príbuzná analyzovanej skupine. Toto je kľúčový rozdiel medzi vnútornou a externou skupinou v biológii. Okrem toho sa predpokladá, že taxóny vnútornej skupiny sú si navzájom užšie. Medzitým sa predpokladá, že taxón vo vonkajšej skupine je menej príbuzný každému z uvažovaných taxónov. Okrem toho taxóny vo vnútornej skupine, ktoré majú spoločného predka, zatiaľ čo mimoskupina nezdieľa spoločného predka s taxónmi v rámci skupiny.

Nižšie uvedená infografika sumarizuje rozdiel medzi internou a externou skupinou v biológii.


Obsah

Myšlienka „stromu života“ vznikla zo starodávnych predstáv o rebríkovom postupe z nižších do vyšších foriem života (ako napríklad vo Veľkej reťazi bytia). Skoré reprezentácie „vetvených“ fylogenetických stromov zahŕňajú „paleontologický diagram“ zobrazujúci geologické vzťahy medzi rastlinami a zvieratami v knihe. elementárna geológia, od Edwarda Hitchcocka (prvé vydanie: 1840).

Charles Darwin (1859) tiež vytvoril jednu z prvých ilustrácií a zásadným spôsobom popularizoval pojem evolučného „stromu“ vo svojej kľúčovej knihe. Pôvod druhov. O viac ako storočie neskôr evoluční biológovia stále používajú stromové diagramy na zobrazenie evolúcie, pretože takéto diagramy efektívne vyjadrujú koncept, že k speciácii dochádza prostredníctvom adaptívneho a polonáhodného rozdelenia línií. Postupom času sa klasifikácia druhov stala menej statickou a dynamickou.

Termín fylogenetické, alebo fylogenézu, pochádza z dvoch starovekých gréckych slov φῦλον ( phûlon ), čo znamená „rasa, rod“ a γένεσις ( génesis ), čo znamená „pôvod, zdroj“. [4] [5]

Zakorenený strom Upraviť

Zakorenený fylogenetický strom (pozri dva obrázky hore) je riadený strom s jedinečným uzlom – koreňom – zodpovedajúcim (zvyčajne pripočítanému) najnovšiemu spoločnému predkovi všetkých entít na listoch stromu. Koreňový uzol nemá nadradený uzol, ale slúži ako rodič všetkých ostatných uzlov v strome. Koreň je teda uzol stupňa 2, zatiaľ čo ostatné vnútorné uzly majú minimálny stupeň 3 (kde "stupeň" tu znamená celkový počet prichádzajúcich a odchádzajúcich okrajov).

Najbežnejšou metódou na zakorenenie stromov je použitie nekontroverznej mimoskupiny – dostatočne blízkej na to, aby bolo možné odvodiť z údajov o vlastnostiach alebo molekulárneho sekvenovania, ale dostatočne ďaleko na to, aby bola jasnou mimoskupinou.

Nekorenený strom Upraviť

Nezakorenené stromy ilustrujú príbuznosť listových uzlov bez toho, aby sa robili predpoklady o predkoch. Nevyžadujú, aby bol známy alebo odvodený koreň predkov. [7] Nekorenené stromy je možné vždy vygenerovať zo zakorenených jednoduchým vynechaním koreňa. Naproti tomu odvodenie koreňa nezakoreneného stromu vyžaduje určité prostriedky na identifikáciu predkov. Zvyčajne sa to robí zahrnutím vonkajšej skupiny do vstupných údajov, takže koreň je nevyhnutne medzi vonkajšou skupinou a zvyškom taxónov v strome, alebo zavedením ďalších predpokladov o relatívnych rýchlostiach evolúcie na každej vetve, ako je napríklad aplikácia hypotézy molekulárnych hodín. [8]

Bifurkácia verzus multifurcácia Edit

Zakorenené aj nezakorenené stromy môžu byť rozvetvené alebo viacvetvové. Zakorenený rozvetvený strom má práve dvoch potomkov pochádzajúcich z každého vnútorného uzla (to znamená, že tvorí binárny strom) a nezakorenený rozvetvený strom má podobu nezakoreneného binárneho stromu, voľného stromu s presne tromi susedmi v každom vnútornom uzle. Na rozdiel od toho, zakorenený mnohovetvový strom môže mať v niektorých uzloch viac ako dve deti a nezakorenený mnohovetvový strom môže mať v niektorých uzloch viac ako troch susedov.

Označené verzus neoznačené Upraviť

Zakorenené aj nezakorenené stromy môžu byť označené alebo neoznačené. Označený strom má svojim listom priradené špecifické hodnoty, zatiaľ čo neoznačený strom, niekedy nazývaný tvar stromu, definuje iba topológiu. Niektoré stromy založené na sekvencii postavené z malého genómového lokusu, ako je Phylotree, [9] majú vnútorné uzly označené odvodenými haplotypmi predkov.

Vyčíslenie stromov Edit

Počet možných stromov pre daný počet listových uzlov závisí od konkrétneho typu stromu, ale vždy je viac označených ako neoznačených stromov, viac rozvetvených ako rozdvojených stromov a viac zakorenených ako nezakorenených stromov. Posledný rozdiel je biologicky najrelevantnejší, pretože na nezakorenenom strome je veľa miest, kde je možné umiestniť koreň. V prípade rozvetvených označených stromov je celkový počet zakorenených stromov:

V prípade rozvetvených označených stromov je celkový počet nezakorenených stromov: [10]

Počítanie stromov. [10]
Označené
listy
Binárne
nezakorenené stromy
Binárne
zakorenené stromy
Multifurkácia
zakorenené stromy
Všetko možné
zakorenené stromy
1 1 1 0 1
2 1 1 0 1
3 1 3 1 4
4 3 15 11 26
5 15 105 131 236
6 105 945 1,807 2,752
7 945 10,395 28,813 39,208
8 10,395 135,135 524,897 660,032
9 135,135 2,027,025 10,791,887 12,818,912
10 2,027,025 34,459,425 247,678,399 282,137,824

Úprava dendrogramu

Dendrogram je všeobecný názov pre strom, či už fylogenetický alebo nie, a teda aj pre schematické znázornenie fylogenetického stromu. [11]

Cladogram Edit

Kladogram predstavuje iba vzor vetvenia, t. j. dĺžky jeho vetiev nepredstavujú čas alebo relatívne množstvo zmeny charakteru a jeho vnútorné uzly nepredstavujú predkov. [12]

Upraviť fylogram

Fylogram je fylogenetický strom, ktorý má dĺžku vetiev úmernú množstvu zmeny charakteru. [14]

Chronogram je fylogenetický strom, ktorý explicitne predstavuje čas prostredníctvom dĺžky jeho vetiev. [15]

Dahlgrenogram Edit

Dahlgrenogram je diagram predstavujúci prierez fylogenetického stromu

Fylogenetická sieť Edit

Fylogenetická sieť nie je striktne povedané strom, ale skôr všeobecnejší graf alebo orientovaný acyklický graf v prípade koreňových sietí. Používajú sa na prekonanie niektorých obmedzení, ktoré sú stromom vlastné.

Diagram vretena Upraviť

Vretenový diagram alebo bublinový diagram sa často nazýva romerogram po jeho popularizácii americkým paleontológom Alfredom Romerom. [16] Predstavuje taxonomickú diverzitu (horizontálna šírka) voči geologickému času (vertikálna os), aby odrážala variácie početnosti rôznych taxónov v čase. Vretenovitý diagram však nie je evolučný strom: [17] taxonomické vretienka zakrývajú skutočné vzťahy rodičovského taxónu k dcérskemu taxónu [16] a majú nevýhodu v tom, že zahŕňajú parafýliu rodičovskej skupiny. [18] Tento typ diagramu sa už nepoužíva v pôvodne navrhovanej forme. [18]

Coral of life Edit

Darwin [19] tiež spomenul, že koralový môže byť vhodnejšou metaforou ako strom. Fylogenetické koraly sú skutočne užitočné na zobrazenie minulého a súčasného života a oproti stromom majú určité výhody (povolené anastomózy atď.). [18]

Fylogenetické stromy zložené z netriviálneho počtu vstupných sekvencií sú konštruované pomocou výpočtových fylogenetických metód. Metódy vzdialenej matice, ako napríklad spájanie susedov alebo UPGMA, ktoré vypočítavajú genetickú vzdialenosť z viacerých sekvenčných zarovnaní, sú najjednoduchšie na implementáciu, ale nevyvolávajú evolučný model. Mnoho metód zarovnávania sekvencií, ako je ClustalW, tiež vytvára stromy pomocou jednoduchších algoritmov (t. j. tých, ktoré sú založené na vzdialenosti) konštrukcie stromu. Maximálna šetrnosť je ďalšou jednoduchou metódou odhadu fylogenetických stromov, ale zahŕňa implicitný model evolúcie (t. j. šetrnosť). Pokročilejšie metódy používajú kritérium optimality maximálnej pravdepodobnosti, často v rámci Bayesovho rámca, a aplikujú explicitný model evolúcie na odhad fylogenetického stromu. [3] Identifikácia optimálneho stromu pomocou mnohých z týchto techník je NP-ťažká, [3] preto sa používajú heuristické metódy vyhľadávania a optimalizácie v kombinácii s funkciami stromového bodovania na identifikáciu primerane dobrého stromu, ktorý vyhovuje údajom.

Metódy stavania stromov možno posúdiť na základe niekoľkých kritérií: [20]

  • efektívnosť (ako dlho trvá výpočet odpovede, koľko pamäte potrebuje?)
  • moc (využíva údaje správne alebo sa plytvá informáciami?)
  • konzistencia (bude konvergovať k rovnakej odpovedi opakovane, ak zakaždým dostane iné údaje pre ten istý modelový problém?)
  • robustnosť (dobre sa vyrovnáva s porušením predpokladov základného modelu?)
  • falzifikovateľnosť (upozorňuje nás, keď to nie je dobré použiť, t.j. keď sú porušené predpoklady?)

Techniky stavania stromov si získali pozornosť aj matematikov. Stromy môžu byť tiež postavené pomocou T-teórie. [21]

Formáty súborov Upraviť

Stromy môžu byť kódované v množstve rôznych formátov, pričom všetky musia predstavovať vnorenú štruktúru stromu. Môžu alebo nemusia kódovať dĺžky vetiev a ďalšie vlastnosti. Štandardizované formáty sú rozhodujúce pre distribúciu a zdieľanie stromov bez spoliehania sa na grafický výstup, ktorý je ťažké importovať do existujúceho softvéru. Bežne používané formáty sú

Hoci fylogenetické stromy produkované na základe sekvenovaných génov alebo genómových údajov u rôznych druhov môžu poskytnúť evolučný pohľad, tieto analýzy majú dôležité obmedzenia. Najdôležitejšie je, že stromy, ktoré vytvárajú, nemusia byť nevyhnutne správne – nemusia nevyhnutne presne reprezentovať evolučnú históriu zahrnutých taxónov. Ako každý vedecký výsledok, sú predmetom falšovania ďalším štúdiom (napr. zhromažďovaním ďalších údajov, analýzou existujúcich údajov pomocou vylepšených metód). Údaje, na ktorých sú založené, môžu byť hlučné [22] analýza môže byť zmätená genetickou rekombináciou, [23] horizontálnym prenosom génov, [24] hybridizáciou medzi druhmi, ktoré pred hybridizáciou neboli najbližšími susedmi stromu, konvergentným vývojom a konzervované sekvencie.

Problémy sú aj pri zakladaní analýzy na jedinom type znaku, ako je jeden gén alebo proteín alebo iba na morfologickej analýze, pretože takéto stromy vytvorené z iného nesúvisiaceho zdroja údajov sa často líšia od prvého, a preto je potrebná veľká pozornosť. pri vyvodzovaní fylogenetických vzťahov medzi druhmi. Najviac to platí pre genetický materiál, ktorý podlieha laterálnemu prenosu génov a rekombinácii, kde rôzne haplotypové bloky môžu mať rôznu históriu. Pri týchto typoch analýzy je výstupným stromom fylogenetickej analýzy jedného génu odhad fylogenézy génu (tj génový strom) a nie fylogenéza taxónov (tj strom druhov), z ktorých boli tieto znaky odobraté, hoci v ideálnom prípade by mali byť obe veľmi blízko. Z tohto dôvodu sa v serióznych fylogenetických štúdiách vo všeobecnosti používa kombinácia génov, ktoré pochádzajú z rôznych genómových zdrojov (napr. z mitochondriálnych alebo plastidových vs. jadrových genómov), [25] alebo génov, u ktorých by sa očakávalo, že sa budú vyvíjať v rôznych selektívnych režimoch, takže je nepravdepodobné, že by homoplázia (falošná homológia) bola výsledkom prirodzeného výberu.

Keď sú vyhynuté druhy zahrnuté ako koncové uzly v analýze (a nie napríklad na obmedzenie vnútorných uzlov), považujú sa za nepredstavujúce priamych predkov žiadneho existujúceho druhu. Vyhynuté druhy zvyčajne neobsahujú vysokokvalitnú DNA.

Rozsah užitočných DNA materiálov sa rozšíril s pokrokmi v extrakčných a sekvenčných technológiách. Vývoj technológií schopných odvodiť sekvencie z menších fragmentov alebo z priestorových vzorov produktov degradácie DNA by ďalej rozšíril rozsah DNA, ktorá sa považuje za užitočnú.

Fylogenetické stromy možno tiež odvodiť z radu iných typov údajov, vrátane morfológie, prítomnosti alebo neprítomnosti konkrétnych typov génov, udalostí vkladania a vymazania – a akéhokoľvek iného pozorovania, o ktorom sa predpokladá, že obsahuje evolučný signál.

Fylogenetické siete sa používajú, keď nie sú vhodné rozvetvené stromy kvôli týmto komplikáciám, ktoré naznačujú sieťovitejšiu evolučnú históriu vzorkovaných organizmov.


Stromové myslenie: Úvod do fylogenetickej biológie. David A. Baum a Stacey D. Smith.

David A. Morrison, Stromové myslenie: Úvod do fylogenetickej biológie. David A. Baum a Stacey D. Smith., Systematická biológia, zväzok 62, vydanie 4, júl 2013, strany 634 – 637, https://doi.org/10.1093/sysbio/syt026

Fylogenetika bola dlhé roky témou obmedzenou prevažne na systematiku. Po „molekulárnej revolúcii“ však fylogenézy začali prenikať takmer do všetkých odvetví biologických vied a odvtedy sa stali nástrojmi, ktoré sú bežné v bežnej biológii. Žiaľ, spolu s týmto posunom prišlo aj zistenie, že fylogenetické stromy sú náchylné na nesprávnu interpretáciu. Fylogenetický strom poskytuje konkrétny typ naratívnej reprezentácie evolučnej histórie (O'Hara 1992) a na správnu interpretáciu tejto formy rozprávania je potrebné pochopiť „stromové myslenie“.

Systematici majú tendenciu považovať to za samozrejmosť, že fylogenetický strom sa dá jednoducho interpretovať. Avšak v skutočnom svete to tak zjavne nie je a myslenie stromov nemožno považovať za samozrejmosť (Sandvik 2008). Ako uviedli David Baum a Stacey Smith vo svojej nedávnej knihe o Stromové myslenie (str. xv), základný problém je, že:

stromové myslenie je v rozpore so štandardným vnímaním evolúcie v populárnej kultúre. Nevieme, prečo by to tak malo byť, ale pri práci s tisíckami študentov sme sa naučili, že bez opačného školenia majú ľudia tendenciu mať jednorozmerný a progresívny pohľad na evolúciu. Evolúciu máme tendenciu rozprávať ako príbeh so začiatkom, stredom a koncom. V tomto kontexte sú fylogenetické stromy náročné, nie sú lineárne, ale vetvené a fraktálne, s jedným začiatkom a mnohými rovnako platnými koncami. Stromové myslenie je skrátka kontraintuitívne.

V poslednom desaťročí sa objavil celý domácky priemysel ľudí, ktorí študujú tento fenomén.

Osobitný záujem je, samozrejme, o vzdelávanie študentov. Veľký pokrok sa dosiahol v chápaní toho, ako a prečo študenti nesprávne chápu fylogenetické stromy a čo s tým môžeme robiť (Goldsmith 2003 Baum a kol. 2005 Meir a kol. 2007 Sandvik 2008 Catley a kol. 2010 Miesel 2010 Morabito a kol. a kol., 2010, 2011 Halverson a kol., 2011, Novick a Catley, 2013). Odkaz je jasný: zdá sa, že ľudia ľahko pochopia transformačnú evolúciu, ale nie variačnú evolúciu, pokiaľ sa nevynaloží špeciálne úsilie na ich výcvik (alebo vzdelávanie). Jeden citát z internetu ilustruje problém:

Úprimne povedané, keď som sa začal zaujímať o biológiu, nenávidel som fylogenetické stromy. Bolo nepríjemné sa na ne pozerať a nebolo možné ich rozlúštiť. Vedel som, že ukazujú evolučné vzťahy, ale nemal som potuchy o rôznych aplikáciách a otázkach, ktoré by sa dali zodpovedať pomocou týchto metód.

Ľudia vnášajú do akéhokoľvek vzdelávacieho prostredia určité predsudky, ktoré nemusia byť pre dané prostredie vhodné. Tieto prirodzené predsudky pochádzajú z ich predchádzajúceho školenia, sociálneho zázemia a vlastných osobných skúseností. To, čo sa učia, zapadne do ich už existujúcich myšlienkových procesov a to, čo sa im povie a ukáže, sa bude interpretovať vo svetle týchto predsudkov. Ako poznamenal Henshaw Ward (1925):

priemerný muž. . . si myslí, že evolúcia je „náuka, že človek pochádza z opíc“, a táto teória ho tak baví alebo uráža, že sa ňou zaoberá celá jeho myseľ. Jeho predstava je smiešne falošná. Kým John Doe nezahodí túto myšlienku a nezačne odznova, nikdy nepochopí túto tému.

Rovnako znepokojujúca je však zjavná neschopnosť mnohých profesionálnych biológov porozumieť stromom oveľa lepšie ako študenti (Krell a Cranston 2004 Crisp a Cook 2005 Gregory 2008 Omland a kol. 2008 Sandvik 2009). Nielenže to spôsobuje zmätok v rámci profesie, ale spôsobuje to aj komplikácie pri komunikácii s neodborníkmi. Mnoho ľudí skúmalo, ako dobre sa fylogenetika komunikuje v rôznych prostrediach, napríklad v triede, v učebniciach a v múzeách (Clark 2001 Catley a Novick 2008 Hellström 2011 MacDonald a Wiley 2012 Torrens a Barahona 2012), a novinky sú rovnomerne ponuré. Snáď najväčším problémom je nejednoznačnosť v spôsobe, akým sú fylogenetické stromy prezentované a opísané – pochopenie fylogenéz ako reprezentácií evolučnej príbuznosti je kognitívne zložitá úloha a nejednoznačnosť nemôže v tomto procese hrať žiadnu úlohu. Zdá sa, že dva najväčšie problémy spočívajú v tom, že (i) ľudia často venujú väčšiu pozornosť poradiu taxónov na špičkách fylogenézy ako poradiu vetvenia línií a (ii) nesprávne zdôrazňujú jednu líniu v fylogenézu, ktorú vidia ako „hlavnú vetvu“ stromu, pričom ostatné línie sú bočnými vetvami (a tiež niektoré vetvy sú „bazálne“ a iné nie).

Je teda jasné, že potrebujeme učebnicu pre študentov a laikov a Stromové myslenie: Úvod do fylogenetickej biológie má byť tou knihou. K dispozícii sú aj iné knihy, ktoré sú buď základnejšie (Hal 2011), alebo pokročilejšie (Lemey et al. 2009), a dokonca aj také, ktoré sú obšírne (Felsenstein 2004), ale v širokom strednom smere neexistuje skutočná konkurencia. Autori na tejto knihe pracovali už pomerne dlho, pričom svoje prvotné úvahy o probléme prezentovali Baum a spol. (2005), spolu s pridruženou webovou stránkou a novšími príspevkami od Bauma a Offnera (2008).

Táto kniha je jednoznačne učebnicou v tom, že je pedagogicky dôsledná, s počiatočným predbežným testom na posúdenie toho, ako študent vopred porozumel fylogenetickým stromom a ich interpretácii, a potom s kvízmi na konci každej kapitoly na posúdenie priebežného získavania vedomostí. Takáto kniha nie je nevyhnutne čitateľná ako zdrojová kniha pre profesionálov, ale dostatočne dosahuje svoj primárny cieľ ako inkluzívna kniha základnej úrovne.

Kniha sa veľmi zameriava na jednotlivcov a ich postavy. Začína diskusiou o stromovom myslení vo vzťahu k jednotlivcom a druhom, potom pokračuje úvahou o vývoji charakteru a potom rozvíja myšlienku génových stromov v rámci druhov stromov. Končí sa diskusiou o zvyčajných metódach odvodzovania stromov, ako je šetrnosť, minimálna vzdialenosť, maximálna pravdepodobnosť a Bayesovská metodológia, a nakoniec predstavuje testovanie štatistických hypotéz. Štýl písania je veľmi jasný, potenciálne zložité koncepty sú zvyčajne predstavené analógiou a biologické príklady, ktoré dopĺňajú kapitoly, sú vhodné.

Niektorým ľuďom sa môže zdať, že zameranie sa na jednotlivcov a ich postavy dáva knihe „šetrný“ pocit, pretože vývoj postavy sa najlepšie zavedie počítaním zmien charakteru a stavu. Toto je však jednoducho implementácia myšlienky, že Hennigovská logika je dobrým miestom na začatie porozumenia stromom – pomáha vám premýšľať o tom, čo stromy znamenajú. Na druhej strane molekulárni biológovia často zdôrazňujú množstvo fylogenetických metód a softvérových balíkov, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii, a zameriavajú svoje predstavenie na stromy na pokus pomôcť odborníkom pri navigácii v lese. Toto je veľmi odlišný pedagogický prístup k fylogenetike.

Toto rozlíšenie poukazuje na jednu možnú slabinu knihy v tom, že molekulárni biológovia, ktorí tvoria možno najväčšiu skupinu používateľov fylogenetických stromov, sa môžu cítiť trochu nepríjemne, keď sa zameriavajú na jednotlivcov. Ako poznamenali Yang a Rannala (2012, s. 303):

Okrem znázornenia vzťahov medzi druhmi na strome života sa fylogenézy používajú na opis vzťahov medzi paralógmi v génovej rodine, histórie populácií, evolučnej a epidemiologickej dynamiky patogénov, genealogického vzťahu somatických buniek počas diferenciácie a vývoja rakoviny a evolúcia jazyka. Nedávno molekulárna fylogenetika. . . sa používa: na klasifikáciu metagenomických sekvencií na identifikáciu génov, regulačných prvkov a nekódujúcich RNA v novo sekvenovaných genómoch na interpretáciu moderných a starých individuálnych genómov a na rekonštrukciu genómov predkov.

Samozrejme, že kniha nemôže pokryť všetko, ale táto rozšírená použiteľnosť fylogenetiky v nej ustupuje do úzadia k pochopeniu evolúcie postáv a fylogenetických vzťahov. Pre mňa je toto silná stránka knihy.

V konečnom dôsledku by som povedal, že táto kniha je výborná, ale má 10 rokov oneskorenie. Knihu o stromoch sme potrebovali pred desiatimi rokmi, keď veľké množstvo všeobecných biológov začalo brať fylogenetiku vážnejšie, čo je zhodou okolností tiež v čase, keď sa začal spomínaný domácky priemysel. Fylogenetika sa teraz začína vzďaľovať od stromov. Napríklad mnohí botanici považovali stromy ako fylogenetický model za problematické kvôli rozšírenej hybridizácii, o ktorej sa predpokladá, že sa vyskytuje medzi mnohými rastlinnými druhmi, ako aj mnohí mikrobiológovia kvôli prevalencii medzi baktériami toho, čo teraz nazývame horizontálny prenos génov. . Títo ľudia musia chápať skôr fylogenetické siete ako fylogenetické stromy, čo je oveľa zložitejšia úloha.

Strom je v podstate súbor vzájomne prepojených reťazcov, čo je vhodný model pre veľkú časť evolučnej histórie, no zvyšok tejto histórie je skôr súborom prepojených stromov. Baum a Smith sa teda snažia ľudí odvrátiť od toho, aby vnímali evolúciu ako reťaz, a prinútiť ich, aby videli súbor prepojených reťazcov, ale my naozaj musíme prejsť k súboru vzájomne prepojených stromov. Kniha budúcnosti sa bude volať: Sieťové myslenie: Úvod do fylogenetickej biológie.


Čo je to koncept fylogenetického druhu?

Fylogenetický koncept druhov definuje druh ako skupinu organizmov, ktoré zdieľajú spoločného predka a možno ich odlíšiť od iných organizmov, ktoré tohto predka nezdieľajú. Ako analógia, fylogenetický koncept druhov tvrdí, že na strome života sú druhy vzdialené vetvičky. To je v rozpore s konceptom biologických druhov, ktorý tvrdí, že organizmy sú rovnakého druhu, ak sa môžu úspešne krížiť.

Vedci ešte nevymysleli dokonalú definíciu pojmu „druh“. Fylogenetický koncept druhov je jednou z navrhovaných alternatív k súčasnému konceptu výberu, konceptu biologického druhu. Zatiaľ čo koncept biologických druhov dáva zmysel, keď sa snažíme určiť, že slon a myš sú rôzne druhy, nie je platným ukazovateľom medzi všetkými druhmi. Mnoho plazov sa môže úspešne rozmnožovať s inými skupinami zvierat, ktoré sú zjavne odlišným druhom. V niektorých prípadoch sa hady úspešne rozmnožili s hadmi z iných rodín.

Fylogenetický koncept druhov kladie evolučné vzťahy do popredia diskusie a obchádza problémy spojené s plodnosťou. Fylogenetický druhový koncept však v iných oblastiach zlyháva. Napríklad krúžkové druhy sú zbierky zvierat, ktoré sa od seba natoľko rozchádzajú, že nie sú schopné kríženia, no jasne zdieľajú spoločného a jedinečného predka. To z nich robí fylogeneticky jeden druh, aj keď predstavujú jasne odlišné zvieratá.


Čo je fytogenetika? - Biológia

Fylogenetika je veda o odhadovaní a analýze evolučných vzťahov. Fylogenetické vzťahy medzi mikroorganizmami sú obzvlášť ťažké rozoznať. Molekulárna biológia často pomáha pri určovaní genetických vzťahov medzi rôznymi organizmami. Nukleové kyseliny (DNA a RNA) a proteíny sú „informačné molekuly“, pretože uchovávajú záznam o evolučnej histórii organizmu. Prístup spočíva v porovnaní sekvencií nukleových kyselín alebo proteínov z rôznych organizmov pomocou počítačových programov a odhad evolučných vzťahov na základe stupňa homológie medzi sekvenciami. Nukleové kyseliny a proteíny sú lineárne molekuly vyrobené z menších jednotiek nazývaných nukleotidy a aminokyseliny. Nukleotidové alebo aminokyselinové rozdiely v géne odrážajú evolučnú vzdialenosť medzi dvoma organizmami. Inými slovami, blízko príbuzné organizmy budú vykazovať menej sekvenčných rozdielov ako vzdialene príbuzné organizmy. Najmä sekvencia malej podjednotky ribozomálnej RNA (rRNA) je široko používaná v molekulárnej fylogenéze.

Jednou z výhod molekulárneho prístupu pri určovaní fylogenetických vzťahov oproti klasickejším prístupom, ako sú prístupy založené na morfológii alebo znakoch životného cyklu, je to, že rozdiely sú ľahko kvantifikovateľné. Je možné porovnávať sekvencie z rôznych organizmov a určiť počet rozdielov. These data are often expressed in the form of 'trees' in which the positions and lengths of the 'branches' depict the relatedness between organisms. Shown below is a three-domain tree of life based on small subunit rRNA sequences (modified from N.R. Pace, ASM News 62:464, 1996).

This tree depicts 3 major branches: eubacteria, archaebacteria, and eukaryotes. The organisms on the early branches on the eukaryote branch are all protozoa or other protists (dark green). The relative distance occupied by these organisms, as compared to the so-called higher organisms (light green), is quite notable. These data are consistent with an extremely long evolutionary history and the extreme diversity among the protozoa. However, the above tree is not entirely consistent with other criteria used to determine relationships between protozoa. Furthermore, phylogenetic trees produced from other gene sequences will produce different topologies. Possible reasons for these inconsistencies are:

  • disparities in evolutionary rates among lineages
  • uneven taxonomic sampling
  • single explosive radiation of major eukaryotic taxa
  • horizontal (or lateral) DNA transfer between species
  • gene paralogies (i.e., duplications) and gene conversion

The first two phenomenon result in a long-branch attraction artefact in which many slowly evolving sequences will cluster to the exclusion of a few rapidly evolving sequences. In other words, the long branches that are far apart in the lower portion of the eukaryotic branch may be a result of the experimental procedure. On the other hand, it has also been proposed that a relatively rapid (10-100 million year time span) radiation event, or 'big bang', may have occurred early in the evolution of eukaryotes giving rise to major taxa. This would also result in a similar tree topology. In addition, events like horizontal DNA transfer and gene duplications will complicate the analysis of molecular phylogenetic data.


Flexibility in Determining Monophyletic Relationships


This figure depicts a cladogram of the order primates and examples of how to classify monophyletic, paraphyletic, and polyphyletic groups. According to this figure, new world monkeys, old world monkeys, apes, and humans belong in the same monophyletic group because we all share a most common recent ancestor. However, organisms can be classified differently, based on which common recent ancestor you choose to begin with.

1. A group is considered monophyletic if ___________.
A. All members of the group share a common recent ancestor, excluding the ancestor
B. All members of the group share a common recent ancestor, including the ancestor
C. Not all descendants of the common ancestor are included

2. Birds, reptiles, and turtles are all thought to share a common ancestor. Assuming this is true, these groups of animals, including their most common recent ancestor, would be considered what kind of taxonomic group?
A. Monophyletic
B. Paraphyletic
C. Polyphyletic

3. Branching orders in a monophylogenetic group shows us what?
A. Amount of evolution
B. Relationships between organisms
C. Future direction of evolution


Pozri si video: Dalmata - Pasarela. Video Oficial (Smieť 2022).


Komentáre:

  1. Ammar

    V toto verím.

  2. Zafir

    Nemáš pravdu. Som si istý. Budeme diskutovať.

  3. Clyve

    Rozumiem tejto problematike. Poďme diskutovať.

  4. Marschall

    Jednoducho tá iskra

  5. Vemados

    I'm sorry, but I can't help you. I know you will find the right solution. Nezúfajte.



Napíšte správu