Наука

Класистика: визначення, метод та приклади

Posted on
Автор: Judy Howell
Дата Створення: 4 Липня 2021
Дата Оновлення: 14 Листопад 2024
Anonim
Класистика: визначення, метод та приклади - Наука
Класистика: визначення, метод та приклади - Наука

Зміст

Мільйони років тому одна клітина розпочала еволюцію, що породило дерево життя та його три основні сфери: Архея, Бактерія та Еукаріота.

Кожна гілка - приклад а клад. Клад являє собою групу, яка включає загального предка і всі нащадків. Кладистика це сучасна форма Росії систематика що розміщує організми на розгалуженій діаграмі під назвою a кладограма (як родинне дерево) на основі таких рис, як подібність ДНК та філогенія.

Рання історія систем класифікації

У галузі біології кладистика - це система систематики що включає класифікацію та упорядкування організмів на a філогенетичне дерево життя. До аналізу ДНК класифікація значною мірою спиралася на спостереження за подібними та різними ознаками та поведінкою.

Західні товариства використовували класифікацію ще за часів Арістотеля в Стародавній Греції, коли живі організми були просто розділені на категорії рослин і тварин для вивчення.

У 1700-х роках Карол (Карл) Лінней розробив систематику систематичної біології, заснованої на класифікації організмів за зовнішніми ознаками та загальними ознаками. Він розробив схему розміщення організму в а ієрархальний таксон (група; однина), яка включала декілька таксони (групи; множина). Лінней також розробив біноміальну номенклатуру - систему присвоєння таких наукових назв Homo sapiens (людини) для організмів.

Чарльз Дарвін і Альфред Рассел Уоллес запропонував ідею природного відбору, і Дарвін формалізував теорію еволюції в середині 1800-х років. Дарвіна Про походження видів стрибало наукове співтовариство, припустивши, що всі організми походять від спільного предка і можуть бути класифіковані відповідно до їх еволюційних стосунків.

Системи класифікації ХХ століття

Орнітолог Ернст Мейр був видатним еволюційним біологом XX століття, який широко вивчав таксономію птахів під час подорожей та працював куратором в Американському природно-історичному музеї в Нью-Йорку. Його новаторська книга Систематика та походження видів була опублікована в 1942 році в Columbia University Press.

Майр відомий своєю роботою з генів, спадковості, зміни та специфікації популяцій в окремих районах, які можна використовувати для цілей класифікації.

Поява кладистики

Класистика - це біологічна система класифікації, заснована на аналізі ознак, генетичного складу або фізіології, які ділилися спільним предком до тих пір, поки не відбулося певне розбіжність, що дало нові види. Німецький таксономіст Віллі Генніг стрибкований кладистична класифікація в 1950 р., коли він написав свою книгу о філогенетична систематика.

Пізніше книга була перекладена англійською мовою і широко читалася в Америці після публікації Університетом штату Іллінойс Прес у 1966 році.

Теорія Генніга про філогенетичну систематику кинула виклик сучасним підходам до систематики, запровадженим Дарвіном та Уоллес.

Він стверджував, що види слід ідентифікувати та класифікувати на основі генетики та родинних зв'язків, особливо монофілетних груп. Генніг відмітив останні походження та виявлення розвинених, модифікованих ознак організмів, які мали спільну пряму лінію - навіть якщо похідні характеристики не були подібними до загальних предків.

Що таке філогенетична систематика?

Філогенетика - це вивчення відомих або гіпотезованих еволюційних зв’язків на основі філогенез (родовід) згрупованих організмів. Філогенетичне дерево життя ілюструє, як таксони (групи організмів) еволюціонували в певному порядку, як життя диверсифіковане і розгалужене від спільного предка.

Процес еволюційної специфікації виглядає як гілки на родовому дереві. Оскільки немає впевненого способу пізнання того, що сталося так давно, науки повинні робити висновки про те, як розвивалося життя на основі копалини, порівняльна анатомія, фізіологія, поведінка, ембріологія та молекулярні дані. Еволюційна біологія - це динамічне поле, де постійно робляться нові відкриття.

Визначення кладистики

Еволюційні біологи роблять висновок гіпотетичні еволюційні зв’язки між таксонами на основі детального зіставлення подібних та різних характеристик.

Вивчення еволюційного походження допомагає точно визначити, коли певні риси виникли та передалися наступним поколінням. Кладистичний аналіз, як і філогенетична систематика, вивчає еволюційні закономірності походження, які допомагають скласти разом еволюційну історію видів, а також пояснюючи різноманітність життя та вимирання видів.

Основні припущення кладистичної класифікації

Класистика працює на центральній передумові, що життя на Землі зародилося лише один раз, а це означає, що все життя можна простежити до того першого організму предків. Наступне припущення полягає в тому, що існуючі види розбиваються на дві групи, розмежовані вузлом на гілці дерева. Нарешті, організми, імовірно, змінюються, адаптуються та розвиваються.

The точка розбіжності являє собою початок двох нових ліній, що розгалужуються та утворюють два нові види.

Що таке кладограма?

Кладограми використовуються для змістовного порівняння груп.

У біології кладограма - це візуальне уявлення споріднених характеристик у різних організмів. Зазвичай групування проводиться за певними визначеними ознаками, що цікавлять. Однак різні точки даних можуть бути об'єднані для створення більш точного еволюційного дерева, що пояснює складні взаємозв'язки.

Можна зробити відмінність між кладограмою та філогенетичним деревом, але терміни також вживаються взаємозамінно. Кладограми фокусуються на характеристиках на макро- та молекулярному рівні, які вказують на спорідненість. Кладограма передбачає ймовірні еволюційні зв’язки між групами організму або таксонами, які можуть бути невеликими чи великими за чисельністю:

Приклади кладистики

Багатоклітинні еукаріоти породжували велику кількість все більш складних організмів.

Наприклад, риба і людина простежуються до спільного предка мільйони років тому. Цей складний взаємозв'язок можна зобразити на простій кладограмі, що ілюструє кладистичні відносини. Почніть з малювання предка еукаріот біля основи дерева.

У міру розвитку загального предка один вузол на дереві розгалужувався на водні хребетні, як риби без щелепи. На наступному вузлі гілка розходилася на чотирилапі тетраподи.

Наступний вузол демонструє розбіжність, коли тварини розвивали навколоплідні яйця з подальшим розщепленням, коли тварини розвивали хутро або шерсть. Набагато пізніше люди і примати розійшлися і еволюціонували окремими стежками.

Класистична класифікаційна термінологія

Класистична класифікація розглядає певні характеристики організмів, які безпосередньо впливають на предкові стани в еволюційній біології. Генніг розробив багато наукових термінів, щоб описати свій підхід до категоризації, що сприяло його ідеям та теоріям. Терміни описують групи організмів щодо конкретного вузла на філогенетичному дереві або кладограмі:

Характерні стани організмів

Стани характеру - риси, отримані через процес природного відбору, адаптації та спадкової дисперсії, які призводять до біорізноманіття в житті. Як такий, тільки синапоморфії є актуальними при виявленні еволюційних стосунків. Множинні синапоморфії в організмах із спільним предком монофілетичний:

Методи кладистики

Вчені називають кладистів влаштовувати таксони у філогенетичному дереві, що може виявити нові еволюційні зв’язки. Групування проводиться на основі фізичних, молекулярних, генетичних та поведінкових характеристик.

Діаграма під назвою кладограма відображає спорідненість, коли види відгалужуються від спільного предка в різний момент еволюційної історії.

Кладограми - це розгалужувальні діаграми кладистичні дані які встановлюють певні характеристики, використовуючи, наприклад, порівняльні набори фізичних даних або молекулярні дані. Сьогодні дослідники часто використовують комп’ютерні програми для комбінування наборів даних для створення більш точних кладограм, які показують згуртованість та всебічну взаємозв'язок між організмами.

Основна методологія не є складною, але кожен крок потрібно робити ретельно:

Традиційна еволюційна класифікація

Витоки Росії традиційні еволюційні методи класифікації датуються античністю. Усі живі організми вважалися рослинами або тваринами. Класичні методи не розрізняли, чи були спадкові спостережувані риси від віддаленого предка чи новіші.

Метою було розробити карту того, як життя на Землі могло розвинутися з моря.

Характеристики, які використовуються для класифікації, визначаються фахівцями, які розглядають очевидні відмінності, такі як хутро, луска або пір’я. Підхід працював краще для класифікації хребетних, ніж безхребетних. Еволюційна класифікація розміщує організми у групах зменшення чисельності під трьома доменами, які далі поділяються на царство, тип / поділ, клас, порядок, сім'ю, рід та види.

Кладистичні методи не пов'язані з системою класифікації Ліннея, і вони більш глибокі для зв'язку.

Традиційна систематика влаштовує організми на еволюційному дереві відповідно до того, коли і як змінювався вид, наприклад, пристосування до нового способу життя чи середовища проживання. Дерево показує напрям еволюції вчасно. Суб'єктивні оцінки ознак та характеристик традиційних методів можуть потенційно зміщувати результати та ускладнювати чи неможливо повторити дослідження.

Сучасна кладистична класифікація

Кладистичні та філогенетичні методи класифікації в даний час переважні перед традиційними методами класифікації в природничих науках. Новіший підхід є більш науковим, заснованим на доказах та неспростовним. Наприклад, секвенування ДНК та РНК використовується для вивчення організмів на молекулярному рівні для нюансованого розміщення на кладограмі.

Організми розташовані відповідно до їх спільні похідні характеристики.

Майбутні напрямки в кладистиці

Класистика в галузі біології дозволяє вченим виявляти закономірності, формувати гіпотезу, перевіряти гіпотези та робити прогнози.

"Кладистика, значить, йде про відкриття", як описали сучасні кладисти, Девід М. Вільямс та Мальте К. Ебах у 2018 році. Вільямс та Ебах передбачають кладистику як процес природної класифікації, який не потребує обґрунтування еволюційної теорії.

Технології додають рівню точності та витонченості методам кладистики. Зокрема, секвенування генів ДНК вказує на ступінь спорідненості та спільного походження з високим ступенем впевненості. Відмінності в ДНК можуть дати зрозуміти, як давно види ділилися спільним предком.

Нові знахідки можуть або підтвердити, або виправити попередні припущення про те, як організми еволюціонували, і допомогти класифікувати нові види під час їх виявлення.