Eläinten fylogenia ja elämän puu

Eläinten fylogenia rekonstruoi kaikkia eläinkuntia yhdistävän polveutumisen haarautumiskuvion, jota selvitetään yhä tarkemmin vertailemalla genomitason molekyylidataa useista kehityslinjoista.

Definition

Eläinten fylogenia on eläinkunnan rekonstruoitu evoluutiohistoria, joka esitetään haarautuvana puuna, jossa pääjaksojen yhteinen alkuperä päätellään morfologisten ja molekyylipiirteiden perusteella.

Scope

Tämä aihe selittää, miten eläinkuntien väliset evoluutiosuhteet päätellään ja kuvataan elämän puuna. Se käsittelee morfologisten piirteiden ja erityisesti molekyylisekvenssidataa käyttämistä bilateria-eläinten ryhmittelyssä Deuterostomiaan ja protostomien superklaadeihin Ecdysozoa ja Lophotrochozoa, sekä varhain haarautuvien ei-bilateria-pääjaksojen sijoittelua. Se käsittelee myös fylogeneettisten puiden lukemista ja sitä, miksi jotkin syvät haarat ovat edelleen epävarmoja.

Core questions

• Miten eläinkuntien väliset evoluutiosuhteet päätellään morfologian ja molekyylidatan perusteella?
• Mitkä ovat bilateria-eläinten tärkeimmät klaadit?
• Mikä kehityslinja haarautuu varhaisimmin eläinten joukossa, ja miksi tämä on kiistanalaista?
• Miten eläinten fylogeneettinen puu tulisi lukea?

Key theories

Kolme suurta bilateria-klaadia

Molekyylifylogenetiikka ryhmittelee bilateria-eläimet Deuterostomiaan ja kahteen protostomien superklaadiin Ecdysozoa (luovat eläimet) ja Lophotrochozoa (spiraali- ja lofoforieläimet), korvaten vanhemmat ruumiinontelon tyyppiin perustuvat järjestelmät.

Fylogenominen resoluutio

Monien geenien näytteenotto useista taksoneista parantaa eläinpuun tarkkuutta, palauttaen hyvin tuettuja klaadeja ja paljastaen samalla, missä rajallinen data tai nopeat muinaiset erkanemiset jättävät haarat ratkaisemattomiksi.

Mechanisms

Fylogeneettiset puut päätellään vertailemalla piirteitä, joiden odotetaan heijastavan yhteistä alkuperää. Jaettuja johdettuja piirteitä, olivatpa ne anatomisia tai, tehokkaammin, nukleotidi- ja aminohapposekvenssejä, analysoidaan menetelmillä kuten maksimivaikutus (maximum likelihood) ja Bayesilainen päättely (Bayesian inference) löytääkseen puun, joka selittää datan parhaiten. Fylogenomiset tutkimukset yhdistävät tai mallintavat yhdessä satoja geenejä monista lajeista, mikä lisää tilastollista tukea klaadeille, mutta voi myös paljastaa ristiriitoja, kun muinaiset kehityslinjat erkanivat nopeasti peräkkäin tai kun sekvenssit ovat kehittyneet epätasaisesti.

Clinical relevance

Ratkaistu eläinpuu antaa biologeille mahdollisuuden ennustaa huonosti tutkittujen eläinten piirteitä niiden sukulaisten perusteella, valita malliorganismeja, joiden löydökset yleistyvät asianmukaisesti, ja tulkita geenien, loisten ja kehitysmekanismien jakautumista eläinkunnassa. Tämä on opetuksellista sisältöä, ei kliinisiä neuvoja.

History

Haeckel piirsi ensimmäiset eläinkunnan puut 1800-luvulla. Hennigin kladistinen menetelmä 1900-luvulla asetti puun rekonstruoinnin tiukalle pohjalle jaettujen johdettujen piirteiden perusteella. 1990-luvulta lähtien ribosomaalisen RNA:n sekvenssit järjestelivät bilateria-eläimet uudelleen Ecdysozoaksi ja Lophotrochozoaksi, ja laajat fylogenomiset tutkimukset 2000-luvulla, kuten Dunnin ja kollegoiden tutkimus, terävöittivät puun resoluutiota.

Debates

Kaikkien muiden eläinten sisarryhmä

On edelleen kiistanalaista, haarautuvatko sienet vai kampamaneetit varhaisimmin eläinten joukossa, koska eri aineistot ja sekvenssievoluution mallit tuottavat ristiriitaisia vastauksia, joilla on suuria vaikutuksia kudosten ja hermostojen evoluutioon.

Key figures

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

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

Mitä ovat Ecdysozoa ja Lophotrochozoa?

Ne ovat protostomieläinten kaksi suurta klaadia: Ecdysozoa ovat luovia eläimiä, kuten niveljalkaiset ja sukkulamadot, ja Lophotrochozoa sisältävät nilviäisiä, nivelmatoja ja muita spiraali- ja lofoforipääjaksoja.

Miksi eläinpuut muuttuvat jatkuvasti?

Kun suurempia ja parempia molekyylidatajoukkoja ja parannettuja analyyttisiä malleja tulee saataville, jotkin suhteet vahvistetaan, kun taas toiset, erityisesti syvät ja nopeat muinaiset erkanemiset, tarkistetaan.