Филогенеза на животните и дървото на живота

Филогенезата на животните реконструира разклонения модел на произход, който свързва всички животински типове, като все повече се изяснява чрез сравняване на геномни молекулярни данни от множество линии.

Definition

Филогенезата на животните е реконструираната еволюционна история на животинското царство, изразена като разклонено дърво, в което общият произход между типовете се извежда от морфологични и молекулярни белези.

Scope

Тази тема обяснява как се извеждат еволюционните връзки между животинските типове и как се изобразяват като дърво на живота. Тя обхваща използването на морфологични белези и особено на данни от молекулярни секвенции за групиране на билатералните в Deuterostomia и протостомните суперкласове Ecdysozoa и Lophotrochozoa, както и позиционирането на рано разклоняващите се небилатерални типове. Разглежда се също как се четат филогенетичните дървета и защо някои дълбоки разклонения остават несигурни.

Core questions

• Как се извеждат еволюционните връзки между животинските типове от морфологични и молекулярни данни?
• Кои са основните класове на билатералните животни?
• Коя линия се разклонява най-рано сред животните и защо това е оспорвано?
• Как трябва да се чете филогенетично дърво на животните?

Key theories

Трите големи билатерални класа

Молекулярната филогенетика групира билатералните животни в Deuterostomia и двата протостомни суперкласа Ecdysozoa (линеещи животни) и Lophotrochozoa (спирални и лофофорни животни), заменяйки по-стари схеми, базирани на типа целом.

Филогеномна резолюция

Изследването на множество гени при множество таксони подобрява точността на животинското дърво, възстановявайки добре подкрепени класове, като същевременно показва къде ограничените данни или бързите древни дивергенции оставят разклоненията неразрешени.

Mechanisms

Филогенетичните дървета се извеждат чрез сравняване на белези, за които се очаква да отразяват общ произход. Споделени производни белези, независимо дали анатомични или, по-силно, нуклеотидни и аминокиселинни последователности, се анализират с методи като максимална правдоподобност (maximum likelihood) и Байесов извод (Bayesian inference), за да се намери дървото, което най-добре обяснява данните. Филогеномните изследвания конкатенират или съвместно моделират стотици гени от много видове, което увеличава статистическата подкрепа за класовете, но може също да разкрие конфликт, когато древни линии са дивергирали бързо една след друга или когато последователностите са еволюирали неравномерно.

Clinical relevance

Разрешеното животинско дърво позволява на биолозите да предсказват характеристиките на слабо проучени животни от техните роднини, да избират моделни организми, чиито открития се екстраполират адекватно, и да интерпретират разпределението на гени, паразити и механизми на развитие в животинското царство. Това е образователен контекст, а не клиничен съвет.

History

Хекел нарисува първите дървета на животинския живот през XIX век. Класификационният метод на Хениг през XX век постави реконструкцията на дърветата на строга основа, базирана на споделени производни белези. От 90-те години на миналия век, последователностите на рибозомна РНК реорганизираха билатералните в Ecdysozoa и Lophotrochozoa, а широките филогеномни изследвания през 2000-те, като това на Дън и колеги, изостриха резолюцията в цялото дърво.

Debates

Сестринска група на всички останали животни

Дали гъбите или гребенестите медузи се разклоняват най-рано сред животните, остава оспорвано, тъй като различни набори от данни и модели на еволюция на последователностите дават противоречиви отговори с големи последици за еволюцията на тъканите и нервните системи.

Key figures

• Ernst Haeckel
• Willi Hennig
• Carl Woese
• Gonzalo Giribet

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

Какво представляват Ecdysozoa и Lophotrochozoa?

Те са двата големи класа протостомни животни: Ecdysozoa са линеещи животни като членестоноги и нематоди, а Lophotrochozoa включват мекотели, прешленести червеи и други спирални и лофофорни типове.

Защо дърветата на животните продължават да се променят?

Тъй като стават достъпни по-големи и по-добри молекулярни набори от данни и подобрени аналитични модели, някои връзки се потвърждават, докато други, особено дълбоки и бързи древни дивергенции, се преразглеждат.