CLADOGRAM: DO CZEGO SŁUŻY I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Kladogramu jest rozgałęzienia diagram lub schemat cech wspólnych dla grupy organizmów, stanowiących najbardziej prawdopodobne ewolucyjną historię rodu. Rekonstrukcję przeprowadza się według metodologii zaproponowanej przez biologa Willi Henniga.

Kladogramy charakteryzują się grupowaniem taksonów na podstawie ich wspólnych synapomorfii lub cech pochodnych.

Po co to jest?

Kladogramy umożliwiają wizualizację związków filogenetycznych między grupą lub grupami organizmów będących przedmiotem zainteresowania.

W biologii ewolucyjnej diagramy te umożliwiają opracowanie drzew filogenetycznych, a tym samym zrekonstruowanie ewolucyjnej historii grupy, pomagając określić jej klasyfikację i zakresy taksonomiczne.

Ponadto pomaga wyjaśnić mechanizmy ewolucyjne, badając sposób, w jaki organizmy zmieniają się w czasie, kierunek tej zmiany i częstotliwość, z jaką to robią.

Jak opracowano?

Jednym z głównych celów biologów ewolucyjnych jest ustalenie pozycji gatunku na „drzewie życia”. Aby to osiągnąć, analizują różne cechy organizmów, czy to morfologiczne, ekologiczne, etologiczne, fizjologiczne czy molekularne.

Charakterystyka morfologiczna osobników była szeroko wykorzystywana do ustalenia ich klasyfikacji; jednak przychodzi moment, w którym nie wystarczają one do rozróżnienia określonych gałęzi drzewa. W tym przypadku narzędzia molekularne pomagają rozpoznać te relacje.

Po wybraniu cechy buduje się i przedstawia schematycznie hipotezy pokrewieństwa między interesującymi nas gatunkami.

Na tym diagramie gałęzie reprezentują hipotetycznych przodków, w których nastąpiło zdarzenie kladogenezy lub rozdzielenia linii ewolucyjnych. Na końcu każdej gałęzi znajduje się każdy z taksonów, które zostały uwzględnione we wstępnej analizie, czy są to między innymi gatunki, rodzaje.

Homologie

Aby ustalić relacje między grupą organizmów, należy użyć cech homologicznych; to znaczy dwie cechy, które mają wspólnego przodka. Postać jest uważana za homologiczną, jeśli uzyskała swój obecny stan w drodze bezpośredniego dziedziczenia.

Na przykład kończyny górne ludzi, psów, ptaków i wielorybów są do siebie homologiczne. Chociaż pełnią różne funkcje i na pierwszy rzut oka wyglądają bardzo różnie, wzór strukturalny kości jest taki sam w grupach: wszystkie mają kość ramienną, a następnie promień i łokieć.

Natomiast skrzydła nietoperzy i ptaków (tym razem oparte na strukturze do latania) nie są homologiczne, ponieważ nie nabyły tych struktur w drodze bezpośredniego dziedziczenia. Wspólny przodek tych latających kręgowców nie posiadał skrzydeł i obie grupy nabyły je w zbieżny sposób.

Jeśli chcemy wydedukować pokrewieństwa filogenetyczne, znaki te nie są przydatne, ponieważ chociaż są podobne, to nie wskazują odpowiednio wspólnego pochodzenia organizmów.

Wspólne znaki pierwotne i pochodne

Otóż ​​kręgosłupem jest homologiczny charakter wszystkich ssaków. Jednak struktura ta nie służy do różnicowania ssaków od innych taksonów, ponieważ inne grupy - takie jak ryby i gady - mają kręgosłup. W języku kladystycznym ten typ znaku nazywany jest prymitywnym znakiem współdzielonym lub simpleiomorfią.

Jeśli chcemy ustalić relacje filogenetyczne między ssakami na podstawie kręgosłupa jako kryterium, nie możemy dojść do żadnego wiarygodnego wniosku.

W przypadku sierści jest to cecha wspólna dla wszystkich ssaków, która nie występuje w innych grupach kręgowców. Z tego powodu jest to wspólna cecha pochodna - synapomorfia - i jest uważana za ewolucyjną nowość określonego kladu.

Aby opracować kladogram, systematyka filogenetyczna proponuje tworzenie grup taksonomicznych przy użyciu wspólnych znaków pochodnych.

Szkoły klasyfikacyjne: kladyzm

Aby ustalić klasyfikację i związki filogenetyczne między organizmami, konieczne jest odwołanie się do obiektywnych norm, które wykorzystują rygorystyczną metodę w celu wyjaśnienia tych wzorców.

Aby uniknąć subiektywnych kryteriów, wyłaniają się szkoły klasyfikacji: tradycyjna taksonomia ewolucyjna i kladyzm.

Kladyzm (z greckiego clados, co oznacza „gałąź”) lub systematyka filogenetyczna została opracowana w 1950 roku przez niemieckiego entomologa Willi Henniga i jest powszechnie akceptowana ze względu na jej rygor metodologiczny.

Kladyści konstruują kladogramy, które reprezentują związki genealogiczne między gatunkami a innymi taksonami końcowymi. Podobnie szukają uporządkowanych zestawów współdzielonych znaków pochodnych lub synapomorfii.

Ta szkoła nie używa wspólnych znaków przodków ani simpleiomorfii i przyznaje ważność tylko grupom monofiletycznym; to znaczy grupy zawierające ostatniego wspólnego przodka i wszystkich potomków.

Grupy parafiletyczne (grupy organizmów, które obejmują ostatniego wspólnego przodka, z wyłączeniem niektórych ich potomków) lub polifetyka (grupy organizmów różnych przodków) nie są ważne dla kladystów.

Zasada oszczędności

Możliwe, że wykonując kladogram, uzyskuje się kilka reprezentacji graficznych, które pokazują różne historie ewolucyjne tej samej grupy organizmów. W tym przypadku wybierany jest kladogram najbardziej „oszczędny”, który zawiera najmniejszą liczbę transformacji.

W świetle oszczędności najlepszym rozwiązaniem problemu jest takie, które wymaga najmniejszej liczby założeń. W dziedzinie biologii jest to interpretowane jako mniej zmian ewolucyjnych.

Różnice między kladogramami a drzewami filogenetycznymi

Ogólnie rzecz biorąc, taksonomiści zwykle ustalają techniczne różnice między kladogramem a drzewem filogenetycznym. Konieczne jest wyjaśnienie, że kladogram nie jest ściśle równoważny z drzewem filogenetycznym.

Gałęzie kladogramu są formalnym sposobem wskazania zagnieżdżonej hierarchii kladów, podczas gdy w drzewie filogenetycznym gałęzie są reprezentacjami rodów, które wystąpiły w przeszłości. Innymi słowy, kladogram nie oznacza ewolucyjnej historii.

Aby otrzymać drzewo filogenetyczne, konieczne jest dodanie dodatkowych informacji: dodatkowych interpretacji dotyczących przodków, czasu trwania rodów w czasie oraz ilości zmian ewolucyjnych, jakie zaszły między badanymi liniami.

Dlatego kladogramy są pierwszymi przybliżeniami do ostatecznego utworzenia drzewa filogenetycznego, wskazując na możliwy wzór rozgałęzień.

Przykłady

Owodniowce

Kladogram owodniowców przedstawia trzy grupy kręgowców czworonogów: gady, ptaki i ssaki. Wszystkie z nich charakteryzują się obecnością w zarodku czterech warstw (kosmówki, błony włosowatej, owodni i woreczka żółtkowego).

Należy zauważyć, że pojęcie „gad” jest parafiletyczne, ponieważ wyklucza ptaki; z tego powodu jest odrzucany przez kladystów.

Małpy

Kladogram małp obejmuje rodzaje: Hylobates, Pongo, Gorilla, Pan i Homo. Powszechnie pojęcie małpy jest parafiletyczne, ponieważ wyklucza rodzaj Homo (my, ludzie).

Bibliografia

1. Campbell, NA i Reece, JB (2007). Biologia. Panamerican Medical Ed.
2. Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie na biologię. Panamerican Medical Ed.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii. Nowy Jork: McGraw - Hill.
4. Kardong, KV (2002). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
5. Soler, M. (2002). Ewolucja: podstawa biologii. Projekt Południowy.