Phylogenie der Tiere und der Baum des Lebens

Die Phylogenie der Tiere rekonstruiert das Verzweigungsmuster der Abstammung, das alle Tierstämme miteinander verbindet, und wird zunehmend durch den Vergleich genomweiter molekularer Daten über viele Linien hinweg aufgelöst.

Definition

Die Phylogenie der Tiere ist die rekonstruierte Evolutionsgeschichte des Tierreichs, ausgedrückt als verzweigter Baum, in dem die gemeinsame Abstammung zwischen den Stämmen aus morphologischen und molekularen Merkmalen abgeleitet wird.

Scope

Dieses Thema erläutert, wie die evolutionären Beziehungen zwischen Tierstämmen abgeleitet und als Baum des Lebens dargestellt werden. Es behandelt die Verwendung morphologischer Merkmale und insbesondere molekularer Sequenzdaten, um die Bilateria in Deuterostomia und die protostomen Superkladen Ecdysozoa und Lophotrochozoa zu gruppieren, sowie die Platzierung der früh abzweigenden nicht-bilateralen Stämme. Es wird auch darauf eingegangen, wie phylogenetische Bäume gelesen werden und warum einige tiefe Verzweigungen unsicher bleiben.

Core questions

• Wie werden evolutionäre Beziehungen zwischen Tierstämmen aus morphologischen und molekularen Daten abgeleitet?
• Was sind die Hauptkladen der Bilateria?
• Welche Linie zweigt unter den Tieren am frühesten ab, und warum ist dies umstritten?
• Wie sollte ein phylogenetischer Baum der Tiere gelesen werden?

Key theories

Drei große bilaterale Kladen

Die molekulare Phylogenetik gruppiert bilaterale Tiere in Deuterostomia und die beiden protostomen Superkladen Ecdysozoa, die häutenden Tiere, und Lophotrochozoa, die spiralia- und lophophortragenden Tiere, wodurch ältere Schemata, die auf dem Zölomtyp basierten, ersetzt werden.

Phylogenomische Auflösung

Die Untersuchung vieler Gene über viele Taxa hinweg verbessert die Genauigkeit des Tierbaums, indem sie gut gestützte Kladen wiederherstellt und gleichzeitig aufzeigt, wo begrenzte Daten oder schnelle alte Divergenzen Äste unaufgelöst lassen.

Mechanisms

Phylogenetische Bäume werden durch den Vergleich von Merkmalen abgeleitet, von denen erwartet wird, dass sie eine gemeinsame Abstammung widerspiegeln. Gemeinsame abgeleitete Merkmale, ob anatomisch oder, noch aussagekräftiger, Nukleotid- und Aminosäuresequenzen, werden mit Methoden wie Maximum Likelihood und Bayesscher Inferenz analysiert, um den Baum zu finden, der die Daten am besten erklärt. Phylogenomische Studien verketten oder modellieren gemeinsam Hunderte von Genen aus vielen Arten, was die statistische Unterstützung für Kladen erhöht, aber auch Konflikte aufzeigen kann, wenn alte Linien schnell nacheinander divergierten oder wenn sich Sequenzen ungleichmäßig entwickelt haben.

Clinical relevance

Ein aufgelöster Tierstamm ermöglicht es Biologen, die Merkmale wenig untersuchter Tiere von ihren Verwandten vorherzusagen, Modellorganismen auszuwählen, deren Ergebnisse angemessen extrapoliert werden können, und die Verteilung von Genen, Parasiten und Entwicklungsmechanismen im gesamten Tierreich zu interpretieren. Dies ist ein pädagogischer Kontext, keine klinische Beratung.

History

Haeckel zeichnete im neunzehnten Jahrhundert die ersten Bäume des Tierlebens. Hennigs kladistische Methode im zwanzigsten Jahrhundert stellte die Baumrekonstruktion auf eine rigorose Grundlage, basierend auf gemeinsamen abgeleiteten Merkmalen. Ab den 1990er Jahren reorganisierten ribosomale RNA-Sequenzen die Bilateria in Ecdysozoa und Lophotrochozoa, und umfassende phylogenomische Studien in den 2000er Jahren, wie die von Dunn und Kollegen, schärften die Auflösung über den gesamten Baum hinweg.

Debates

Schwestergruppe aller anderen Tiere

Ob Schwämme oder Rippenquallen am frühesten unter den Tieren abzweigen, bleibt umstritten, da verschiedene Datensätze und Modelle der Sequenzentwicklung widersprüchliche Antworten liefern, die große Auswirkungen auf die Evolution von Geweben und Nervensystemen haben.

Key figures

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

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

Was sind Ecdysozoa und Lophotrochozoa?

Sie sind die beiden großen Kladen der protostomen Tiere: Ecdysozoa sind häutende Tiere wie Arthropoden und Nematoden, und Lophotrochozoa umfassen Mollusken, Anneliden und andere spiralia- und lophophortragende Stämme.

Warum ändern sich Tierbäume ständig?

Da größere und bessere molekulare Datensätze und verbesserte analytische Modelle verfügbar werden, werden einige Beziehungen bestätigt, während andere, insbesondere tiefe und schnelle alte Divergenzen, revidiert werden.