Φυλογένεση των Ζώων και το Δέντρο της Ζωής

Η φυλογένεση των ζώων ανασυνθέτει το πρότυπο διακλάδωσης της καταγωγής που συνδέει όλα τα φύλα των ζώων, το οποίο επιλύεται ολοένα και περισσότερο με τη σύγκριση μοριακών δεδομένων σε κλίμακα γονιδιώματος σε πολλές γενεαλογικές γραμμές.

Definition

Η φυλογένεση των ζώων είναι η ανακατασκευασμένη εξελικτική ιστορία του ζωικού βασιλείου, εκφρασμένη ως ένα διακλαδιζόμενο δέντρο στο οποίο η κοινή καταγωγή μεταξύ των φύλων συνάγεται από μορφολογικούς και μοριακούς χαρακτήρες.

Scope

Αυτό το θέμα εξηγεί πώς συνάγονται οι εξελικτικές σχέσεις μεταξύ των φύλων των ζώων και απεικονίζονται ως ένα δέντρο της ζωής. Καλύπτει τη χρήση μορφολογικών χαρακτήρων και, ειδικότερα, δεδομένων μοριακής αλληλουχίας για την ομαδοποίηση των διμερών στα Δευτεροστόμια και τις υπερομάδες πρωτοστόμιων Ecdysozoa και Lophotrochozoa, καθώς και την τοποθέτηση των πρώιμα διακλαδιζόμενων μη-διμερών φύλων. Επίσης, εξετάζει πώς διαβάζονται τα φυλογενετικά δέντρα και γιατί ορισμένοι βαθιοί κλάδοι παραμένουν αβέβαιοι.

Core questions

• Πώς συνάγονται οι εξελικτικές σχέσεις μεταξύ των φύλων των ζώων από τη μορφολογία και τα μοριακά δεδομένα;
• Ποιες είναι οι κύριες κλάδοι των διμερών ζώων;
• Ποια γενεαλογική γραμμή διακλαδίζεται νωρίτερα μεταξύ των ζώων, και γιατί αυτό αμφισβητείται;
• Πώς πρέπει να διαβάζεται ένα φυλογενετικό δέντρο των ζώων;

Key theories

Τρεις μεγάλες διμερείς κλάδοι

Η μοριακή φυλογενετική ομαδοποιεί τα διμερή ζώα στα Δευτεροστόμια και τις δύο υπερομάδες πρωτοστόμιων Ecdysozoa, τα ζώα που εκδύονται, και Lophotrochozoa, τα σπειροειδή και λοφοφόρα ζώα, αντικαθιστώντας παλαιότερα σχήματα βασισμένα στον τύπο του κοιλώματος.

Φυλογονιδιωματική ανάλυση

Η δειγματοληψία πολλών γονιδίων σε πολλά taxa βελτιώνει την ακρίβεια του ζωικού δέντρου, ανακτώντας καλά υποστηριζόμενες κλάδους ενώ αποκαλύπτει πού περιορισμένα δεδομένα ή ταχείες αρχαίες αποκλίσεις αφήνουν κλάδους άλυτους.

Mechanisms

Τα φυλογενετικά δέντρα συνάγονται με τη σύγκριση χαρακτήρων που αναμένεται να αντικατοπτρίζουν κοινή καταγωγή. Κοινά παράγωγα χαρακτηριστικά, είτε ανατομικά είτε, πιο ισχυρά, αλληλουχίες νουκλεοτιδίων και αμινοξέων, αναλύονται με μεθόδους όπως η μέγιστη πιθανοφάνεια και η Μπεϋζιανή συμπερασματολογία για να βρεθεί το δέντρο που εξηγεί καλύτερα τα δεδομένα. Οι φυλογονιδιωματικές μελέτες συνενώνουν ή μοντελοποιούν από κοινού εκατοντάδες γονίδια από πολλά είδη, γεγονός που αυξάνει τη στατιστική υποστήριξη για τις κλάδους αλλά μπορεί επίσης να αποκαλύψει σύγκρουση όταν αρχαίες γενεαλογικές γραμμές αποκλίνουν σε ταχεία διαδοχή ή όταν οι αλληλουχίες έχουν εξελιχθεί άνισα.

Clinical relevance

Ένα επιλυμένο ζωικό δέντρο επιτρέπει στους βιολόγους να προβλέπουν τα χαρακτηριστικά των ελάχιστα μελετημένων ζώων από τους συγγενείς τους, να επιλέγουν μοντέλα οργανισμών των οποίων τα ευρήματα επεκτείνονται κατάλληλα, και να ερμηνεύουν την κατανομή γονιδίων, παρασίτων και αναπτυξιακών μηχανισμών σε όλο το ζωικό βασίλειο. Αυτό είναι εκπαιδευτικό πλαίσιο, όχι κλινική συμβουλή.

History

Ο Haeckel σχεδίασε τα πρώτα δέντρα της ζωικής ζωής τον δέκατο ένατο αιώνα. Η κλαδιστική μέθοδος του Hennig τον εικοστό αιώνα έθεσε την ανακατασκευή δέντρων σε αυστηρή βάση με βάση κοινά παράγωγα χαρακτηριστικά. Από τη δεκαετία του 1990, οι αλληλουχίες ριβοσωμικού RNA αναδιοργάνωσαν τα διμερή σε Ecdysozoa και Lophotrochozoa, και ευρείες φυλογονιδιωματικές μελέτες τη δεκαετία του 2000, όπως αυτή των Dunn και συνεργατών, όξυναν την ανάλυση σε όλο το δέντρο.

Debates

Αδελφή ομάδα σε όλα τα άλλα ζώα

Το αν οι σπόγγοι ή οι κτενοφόροι διακλαδίζονται νωρίτερα μεταξύ των ζώων παραμένει αμφισβητούμενο, επειδή διαφορετικά σύνολα δεδομένων και μοντέλα εξέλιξης αλληλουχιών ανακτούν αντικρουόμενες απαντήσεις με σημαντικές επιπτώσεις για την εξέλιξη των ιστών και των νευρικών συστημάτων.

Key figures

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

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

Τι είναι τα Ecdysozoa και Lophotrochozoa;

Είναι οι δύο μεγάλες κλάδοι των πρωτοστόμιων ζώων: τα Ecdysozoa είναι ζώα που εκδύονται, όπως τα αρθρόποδα και οι νηματώδεις, και τα Lophotrochozoa περιλαμβάνουν μαλάκια, δακτυλιοσκώληκες και άλλα σπειροειδή και λοφοφόρα φύλα.

Γιατί τα ζωικά δέντρα συνεχίζουν να αλλάζουν;

Καθώς γίνονται διαθέσιμα μεγαλύτερα και καλύτερα μοριακά σύνολα δεδομένων και βελτιωμένα αναλυτικά μοντέλα, ορισμένες σχέσεις επιβεβαιώνονται ενώ άλλες, ειδικά βαθιές και ταχείες αρχαίες αποκλίσεις, αναθεωρούνται.