Types et caractéristiques des arbres phylogénétiques, exemples

UN arbre phylogénétique Il s'agit d'une représentation graphique mathématique de l'histoire et des relations ancêtres - descendants de groupes, de populations, d'espèces ou de toute autre catégorie taxonomique. Théoriquement, tous les arbres phylogénétiques peuvent être regroupés dans l'arbre de vie, constituant l'arbre universel.

Ces représentations graphiques ont révolutionné l'étude de la biologie évolutive, car elles permettent d'établir et de définir une espèce, de tester diverses hypothèses évolutives (comme la théorie endosimbiotique), l'évaluation de l'origine des maladies (comme le VIH), etc.

Source: John Gould (14.Sep.1804 - 3.Fév.1881) [Domaine public]

Les arbres peuvent être reconstruits en utilisant des caractères morphologiques ou moléculaires, ou les deux. De la même manière, il existe diverses méthodes pour les construire, la plus courante étant la méthodologie cladiste. Cela cherche à identifier des caractères dérivés partagés, appelés Synapomorphie.

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Caractéristiques

L'un des principes développés par Charles Darwin constitue l'ascendance commune de tous les organismes vivants - c'est-à-dire que nous partageons tous un ancêtre éloigné.

Dans "L'origine des espèces" Darwin soulève la métaphore de "l'arbre de vie". En fait, utilisez un arbre graphique hypothétique pour développer votre idée (curieusement, c'est la seule illustration du Origine).

La représentation de cette métaphore est ce que nous connaissons sous le nom d'arbres phylogénétiques, qui nous permettent de montrer graphiquement l'histoire et les relations d'un groupe d'organismes concrètes.

Anatomie d'un arbre phylogénétique

Dans les arbres phylogénétiques, nous pouvons distinguer les parties suivantes - en continuant avec une analogie botanique:

Branches: Les lignes d'arbres sont appelées "branches", et celles-ci représentent les populations d'étude à temps. Selon le type d'arbre (voir plus loin), la longueur de la branche peut ou non avoir une signification.

Au bout des branches, nous trouvons les organismes que nous voulons évaluer. Il peut s'agir d'entités actuellement en vie, ou des êtres éteints. L'espèce serait les feuilles de notre arbre.

Racine: La racine est la branche la plus ancestrale de l'arbre. Certains l'ont et sont appelés arbres enracinés, tandis que d'autres ne l'ont pas.

NODES: Les points de branche des branches en deux ou plusieurs lignées sont appelées nœuds. Le point représente l'ancêtre commun le plus récent des groupes descendant (notez que ces ancêtres sont hypothétiques).

L'existence d'un nœud implique un événement de spéciation - la création de nouvelles espèces. Après cela, chaque espèce suit son cours évolutif.

Terminologie supplémentaire

En plus de ces trois concepts de base, il existe d'autres termes nécessaires en ce qui concerne les arbres phylogénétiques:

Policière: Quand dans un arbre phylogénétique, il présente plus de deux branches dans un nœud, il est dit qu'il y a un. Dans ces cas, l'arbre phylogénétique n'est pas complètement résolu, car les relations entre les organismes impliqués ne sont pas clairs. Cela se produit généralement en raison du manque de données et ne peut être résolu que lorsqu'un chercheur accumule plus.

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Groupe externe: Dans les thèmes phylogénétiques, il est courant d'écouter le concept de groupe externe - également appelé Grand groupe. Ce groupe est sélectionné pour pouvoir rooter l'arbre. Il doit être choisi comme taxon qui a précédemment divergé le groupe d'étude. Par exemple, si j'étudie les échinodermes, vous pouvez utiliser Grand groupe aux ascidias.

Gars

Il existe trois types d'arbres de base: les cladogrammes, les arbres additifs et les arbres ultra-basés.

Les clayogrammes sont les arbres les plus simples et présentent la relation des organismes en termes d'ascendance commune. Les informations de ce type d'arbre résident dans les modèles de ramification, car la taille des branches n'a pas de signification supplémentaire.

Le deuxième type d'arbre est l'additif, également appelé arbres métriques ou philogrammes. La durée des branches est liée à la quantité de changement évolutif.

Enfin, nous avons des arbres ou des dendogrammes ultramétriques, où tous les pointes des arbres sont à la même distance (ce qui ne se produit pas dans le philogramme, où une astuce peut apparaître en dessous ou plus que votre partenaire). La longueur de la branche est liée au temps évolutif.

Le choix de l'arbre est directement lié à la question évolutive à laquelle nous voulons répondre. Par exemple, si nous ne nous soucions que des relations entre les individus, un cladogramme sera suffisant pour l'étude.

Erreurs les plus courantes lors de la lecture des arbres phylogénétiques

Bien que les arbres phylogénétiques soient généralement des graphiques d'une large utilisation dans la biologie évolutive (et en biologie générale), il existe de nombreux étudiants et professionnels qui méconnaissent le message que ces graphiques - apparemment simples - ont l'intention de livrer au lecteur.

Il n'y a pas de coffre

La première erreur est de les lire latéralement, en supposant que l'évolution implique des progrès. Si nous comprenons correctement le processus évolutif, il n'y a aucune raison de penser que à gauche est les espèces ancestrales et droites les espèces les plus avancées.

Bien que l'analogie botanique des arbres soit très utile, il y a un point où il n'est plus aussi précis. Il y a une structure cruciale de l'arbre qui n'est pas présent dans l'arbre: le tronc. Dans les arbres phylogénétiques, nous ne trouvons aucune branche principale.

Plus précisément, certaines personnes pourraient considérer l'homme comme le "but ultime" de l'évolution, et donc l'espèce Homo sapiens Il doit toujours être situé en tant qu'entité finale.

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Cependant, cette vision n'est pas conforme aux principes évolutifs. Si nous comprenons que les arbres phylogénétiques sont des éléments mobiles, nous pouvons placer le Homo Dans toute position terminale de l'arbre, car cette caractéristique n'est pas pertinente dans la représentation.

Les nœuds peuvent tourner

Une caractéristique vitale que nous devons comprendre des arbres phylogénétiques est qu'ils représentent des graphiques non statiques.

En eux, toutes ces branches peuvent tourner - de la même manière qu'un mobile peut le faire. Nous ne voulons pas dire que les branches peuvent être déplacées vers nos indigènes, car certains mouvements impliqueraient le changement du modèle ou Topologie de l'arbre. Ce que nous pouvons tourner, ce sont les nœuds.

Pour interpréter le message d'un arbre, nous ne devons pas nous concentrer sur la pointe des branches, nous devons le faire aux points de branche, qui sont l'aspect le plus important du graphique.

De plus, nous devons prendre en compte qu'il existe différentes façons de dessiner un arbre. Plusieurs fois, cela dépend du style du livre ou du magazine et des changements dans la forme et la position des branches n'affectent pas les informations qu'ils souhaitent nous transmettre.

Nous ne pouvons pas déduire l'existence d'espèces ancestrales ou «vieilles»

Quand nous allons faire référence aux espèces actuel Nous ne devons pas appliquer des connotations ancestrales. Par exemple, lorsque nous pensons aux relations entre les chimpanzés et les humains, nous pourrions comprendre à tort que les chimpanzés sont ancestraux par rapport à notre lignée.

Cependant, l'ancêtre commun des chimpanzés et des humains n'était ni l'un ni l'autre. Pour penser que le chimpanzé est ancestral, il serait de supposer que son évolution s'est arrêtée une fois que les deux lignées se sont séparées.

Suite à la même logique de ces idées, un arbre phylogénétique n'indique pas s'il y a de jeunes espèces. Comme les fréquences alléliques sont constamment et qu'il y a de nouveaux personnages qui changent avec le temps, il est difficile de déterminer l'âge d'une espèce et, certainement, un arbre ne nous donne pas de telles données.

Le "changement des fréquences alléliques au fil du temps" est la manière dont la génétique des populations définit l'évolution.

Ils sont inaltérables

Lors de l'observation d'un arbre phylogénétique, nous devons comprendre que ce graphique est simplement une hypothèse générée à partir de preuves concrètes. Si nous ajoutons plus de caractères à l'arbre, il modifie sa topologie.

L'expertise des scientifiques lors du choix des meilleurs personnages qui permettent d'élucider les relations d'organismes en question est la clé. De plus, il existe des outils statistiques très puissants qui permettent aux chercheurs d'évaluer les arbres et de choisir les plus plausibles.

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Exemples

Les trois domaines de la vie: Archaea, bactéries et Eukarya

En 1977, le chercheur Carl Woese a proposé de regrouper les organismes vivants dans trois domaines: Archaea, bactéries et Eukarya. Ce nouveau système de classification (auparavant il n'y avait que deux catégories, Eucaryota et Prokaryota) était basée sur le marqueur moléculaire ribosomal.

Les bactéries et les eucaryotes sont des organismes largement connus. Les archaeas sont généralement confondus avec les bactéries. Cependant, ils diffèrent profondément par la structure de leurs composants cellulaires.

Par conséquent, bien qu'ils soient des organismes microscopiques tels que les bactéries, les membres du domaine Archaea sont davantage liés aux eucaryotes - car ils partagent un ancêtre dans un commun commun.

Source: Préparé par Mariana Gelambi.

Filogenèse des primates

Dans la biologie évolutive, l'une des questions les plus controversées est l'évolution de l'homme. Pour les adversaires de cette théorie, il n'y a pas de logique pour une évolution basée sur un ancêtre de Simiesco qui a donné naissance à l'homme actuel.

Un concept clé est de comprendre que nous n'évoluons pas à partir des singes actuels, mais que nous partageons un ancêtre commun avec eux. Dans l'arbre des singes et des humains, il souligne que ce que nous connaissons comme "singe" n'est pas un groupe monophilétique valide, car il exclut l'humain.

Source: Préparé par Mariana Gelambi.

Phylogenèse de Cetartiodiodactilos (CetartioDactyla)

Parlant de manière évolutive, les cétacés représentaient un groupe de vertébrés dont les relations avec le reste de leurs compagnons ne sont pas très claires. Morphologiquement, les baleines, les dauphins et autres membres ont peu de similitudes avec le reste des mammifères.

Actuellement, grâce à l'étude de différents caractère morphologique et moléculaire.

Source: Préparé par Mariana Gelambi.

Les références

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