Was ist ein phylogenetischer Baum?

Ein phylogenetischer Baum (auch bekannt als Evolutionsbaum oder Phylogenie) ist ein Diagramm mit Ästen, das die evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen biologischen Arten darstellt.

Quelle: khanacademy.org

Da ein phylogenetischer Baum als "Baum des Lebens" bekannt ist, handelt es sich um ein erweitertes Verständnis einer alten Vorstellung, die besagt, dass das Leben wie eine Leiter von einer niedrigeren zu einer höheren Stufe fortschreitet, was als die Große Kette des Seins bezeichnet wird. Frühe Wahrnehmungen, Umrisse und Skizzen stellen einen verzweigten phylogenetischen Baum dar, der eine paläontologische Karte umfasst. Dies zeigte vor allem die geologischen Zusammenhänge und Korrelationen zwischen Pflanzen und Tieren auf.

Ein einfacher phylogenetischer Baum besteht aus mehreren Teilen, die im Folgenden erwähnt werden:

Taxa

Die Taxa sind die "Spitzen" der Baumzweige oder der Studie, die durchgeführt wird. Sie können die "Taxa" auf jeder systematischen Ebene finden, indem Sie die Arten, Ordnungen oder Populationen angeben. Darüber hinaus werden diese "Taxa" als "OTUs" bezeichnet, was als "Operational Taxonomic Units" abgekürzt wird.

Zweige

Die systematischen und/oder sich ausdehnenden Linien eines Baums werden als seine Zweige bezeichnet, die die Verbindung zwischen einem oder mehreren Objekten darstellen.

Knoten

Die Spitzen dieser Zweige oder der Punkt, an dem all diese Zweige miteinander verbunden sind, werden als "Knoten" bezeichnet. Innerhalb der Knoten gibt es zwei Arten von Knoten, nämlich "Interne" und "Externe" Knoten. Interne Knoten sollen Zweige verbinden, während die externen Knoten die Winkel sind, die die Taxa miteinander verbinden.

Wurzel und Klade

Außerdem haben einige Bäume einen Basalknoten, der als "Wurzel" des Baums bekannt ist. Dann kommt die "Klade", die gemeinhin als "Vorfahre" aller sich verzweigenden Arten bezeichnet wird.

Wie jedes systematische Modell hat auch das Paradigma des phylogenetischen Baums einige Stärken und Grenzen, die im Folgenden erwähnt werden.

Stärken

• Das Modell zeigt den historischen Ursprung einer Einheit, eines Individuums oder einer Art.
• Der phylogenetische Baum stellt keine Rangfolge der Arten auf, anders als das Linnean-Modell, das die Organismen künstlich in Königreiche einteilt. Es ist bekannt, dass es sich dabei um eine falsche Darstellung handelt, da sie zeigt, dass verschiedene Gruppierungen mit den gleichen Rängen gleichwertig sind.
• Phylogenetische Bäume geben in der Regel Aufschluss über die historischen Ereignisse verschiedener Organismen.
• Dieses Modell hilft bei der Untersuchung der Entwicklung und des Fortschritts aller existierenden Einheiten.

Beschränkungen

• Ein phylogenetischer Baum veranschaulicht die Hypothesen über die Entwicklung und das Fortschreiten des Lebens.
• Sie sind nur so genau wie die Daten, auf denen sie beruhen und die sie belegen.
• Die Daten stammen aus der Forschung und aus Studien, die bis zu einem gewissen Grad verzerrt sind.
• Daher könnten die phylogenetischen Bäume, die auf den Daten aus Forschung und Studien basieren, immer verzerrt, manipuliert oder ungenau sein.
• Dieser fortschreitende, leiterartige Stammbaum der Schädeltiere hat sich aus dem Organismus entwickelt, der keine Wirbelsäule hatte.
• Daher werden die Organismen, Objekte oder Einheiten mit unterschiedlichen Merkmalen ausschließlich auf der Grundlage der gemeinsamen Merkmale in verschiedene Gruppen der einzelnen Zweigspitzen eingeordnet.

Dendrogramm

Ein Baum wird allgemein als Dendrogramm bezeichnet. Es handelt sich nicht unbedingt um einen phylogenetischen Baum. Er wird verwendet, um etwas diagrammatisch darzustellen und zu demonstrieren.

Chronogramm

Ein Chronogramm ist eine Art phylogenetischer Baum, der die Zeit anhand der Länge seiner Äste darstellt.

Phylogramm

Wie der Name schon sagt, ist ein Phylogramm ein phylogenetischer Baum, dessen Zweiglänge proportional zum Ausmaß der Veränderung des Merkmals ist.

Kladogramm

Diese Art von phylogenetischem Baum ist dafür bekannt, dass er nur ein Verzweigungsmuster aufweist. Das bedeutet, dass den Zweigen die Darstellung der Zeit der Veränderung des Charakters fehlt. Außerdem stellen seine internen Knoten nicht seine Vorfahren dar.

Dahlgrenogramm

Diese Art von phylogenetischem Baum zeigt den Querschnitt.

Phylogenetisches Netzwerk

Ein phylogenetisches Netzwerk sieht nicht wie ein Baum aus, sondern ist eher ein allgemeines Diagramm oder ein Graph. Es wird vor allem eingesetzt, um die Nachteile oder Einschränkungen zu umgehen, die Bäume grundsätzlich mit sich bringen.

Quelle: pnas.org

Spindel-Diagramm

Ein Spindeldiagramm wird auch als Blasendiagramm bezeichnet, um die taxonomische Vielfalt im Vergleich zur geologischen Zeit darzustellen. Dies spiegelt die Variation der Fülle verschiedener taxonomischer Kategorien im Laufe der Zeit wider.

Das Lesen eines phylogenetischen Baums ist dasselbe wie das Lesen einiger Stammbäume. Wir werden Ihnen jedoch Schritt für Schritt zeigen, wie Sie einen phylogenetischen Baum lesen können.

Schritt 01: Sehen Sie die Wurzel als Vorfahre und die Spitzen als Nachfahren

Die Wurzel des Baumes ist der gemeinsame Vorfahre, aus dem sich alle Arten entwickelt haben. Und die Spitze bedeutet die Gruppe der Arten (ein Teil der gemeinsamen Abstammung).

Schritt 02: Sehen Sie sich die Abstammungslinien der Töchter an

Der zweite Schritt besteht darin, die Tochterlinien zu bestimmen, die aus der gemeinsamen Abstammung stammen. Sie spaltet sich in zwei oder mehr Äste auf und bildet eine Trennlinie zwischen einer oder mehreren Arten.

Schritt 03: Sehen Sie die gemeinsame Abstammung zwischen den Linien (falls vorhanden)

Der dritte Schritt besteht darin, zu prüfen, ob es gemeinsame Abstammungslinien zwischen einer Gruppe von Arten gibt. Siehe Punkte B und C in der Abbildung unten. Punkt B und C haben im Gegensatz zu Punkt A eine einzigartige Geschichte.

Schritt 04: Lesen Sie das Diagramm als Ganzes

Sehen Sie sich die folgende Abbildung an und nun sollten Sie in der Lage sein, sie als Ganzes zu lesen. Die orange Farbe zeigt, dass es einen gemeinsamen Vorfahren für die Punkte A, B und C gibt. Die grüne Farbe zeigt jedoch, dass B und C einen anderen, aber gemeinsamen Vorfahren haben und dasselbe gilt für Punkt C.

Sie können einen phylogenetischen Baum erstellen, indem Sie die unten aufgeführten Schritte befolgen.

Schritt 01: Identifizieren Sie die ursprüngliche Spezies

Der erste Schritt besteht darin, die meisten verschiedenen Arten zu identifizieren. Beachten Sie, dass sie die meisten Mutationsunterschiede zu anderen Arten mit der höchsten Zahl aufweist.

Schritt 02: Identifizieren Sie die nächsthöhere Art

Der nächste Schritt ist die Suche nach den folgenden, höchst unterschiedlichen Arten, die einen gemeinsamen Vorfahren mit der vorherigen Art haben. Nennen wir sie A.

Schritt 03: Zeichnen eines phylogenetischen Baums beginnen

Beginnen Sie mit dem Zeichnen einer gemeinsamen Linie und erweitern Sie deren Zweige, um einen möglichen gemeinsamen Vorfahren A der Zweige B und C zu zeigen.

Schritt 04: Mit dem Hinzufügen von Organismen beginnen

Achten Sie auf die Merkmale des anderen Organismus und suchen Sie nach dem Organismus, der dem betreffenden Gen am ähnlichsten ist.

Schritt 05: Restliche Orgasmen hinzufügen

Gehen Sie nach der gleichen Methode vor und fügen Sie die restlichen Organismen hinzu, indem Sie die Zeilen und Spalten betrachten und genetisch identische Organismen finden.

Zu Ihrem Verständnis haben wir hier Beispiele für phylogenetische Bäume von Menschen und Tieren.

Phylogenetischer Baum des Menschen

Wie Sie im Diagramm sehen können, hat jede Art oder jedes Individuum (in diesem Fall) einen gemeinsamen Vorfahren und das ist Ihr Großelternteil. Dann teilt sie sich in zwei Zweige auf: Ihre Eltern und Ihre Tante (Geschwister Ihrer Eltern). Und dann haben Sie, Ihre Geschwister und Ihre Cousins und Cousinen eine einzigartige Geschichte, denn Sie wurden von verschiedenen Eltern geboren, haben aber denselben und gemeinsamen Vorfahren wie Ihre Großeltern.

Phylogenetischer Baum der Tiere

Wie Sie im Diagramm sehen können, haben alle Tiere denselben gemeinsamen Vorfahren, aber sie sind aufgrund ihrer unterschiedlichen Merkmale unterteilt. Diese Merkmale sind Kiefer, Lunge, Muskelmagen und Federn. Diese Merkmale unterscheiden also zwischen den im Diagramm genannten Tieren, die dennoch denselben Vorfahren haben.

Alles in allem könnte der phylogenetische Baum auch dazu verwendet werden, die Beziehung zwischen anderen Objekten darzustellen, die in erster Linie auf den Ähnlichkeiten und Unterschieden in ihren Merkmalen beruht und darauf hindeutet, dass alle Arten, Objekte, Individuen und Einheiten auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen. Der Baum kann auf verschiedene Arten gezeichnet werden, virtuell oder sogar physisch.

Für die virtuelle Simulation des phylogenetischen Baumdiagramms ist die beste benutzerfreundliche Software jedoch EdrawMax, mit der Sie 2D-Diagramme, Flussdiagramme, Gantt-Diagramme und alle Arten von phylogenetischen Bäumen und Modellen erstellen können.