동물 계통 발생 및 생명의 나무

동물 계통 발생은 모든 동물 문(phyla)을 연결하는 분지 패턴을 재구성하며, 여러 계통에 걸쳐 게놈 규모의 분자 데이터를 비교함으로써 점차적으로 해명되고 있습니다.

Definition

동물 계통 발생은 동물계의 재구성된 진화 역사로, 형태학적 및 분자적 특징으로부터 문(phyla) 간의 공통 조상을 추론하여 분지하는 나무 형태로 표현됩니다.

Scope

이 주제는 동물 문 간의 진화적 관계가 어떻게 추론되고 생명의 나무로 묘사되는지 설명합니다. 이는 형태학적 특징, 특히 분자 서열 데이터를 사용하여 좌우대칭동물(bilaterians)을 후구동물(Deuterostomia)과 전구동물(protostome) 상위 분류군인 탈피동물(Ecdysozoa) 및 촉수담륜동물(Lophotrochozoa)로 그룹화하고, 초기 분지하는 비좌우대칭동물 문(non-bilaterian phyla)의 위치를 다룹니다. 또한 계통 발생 나무를 읽는 방법과 일부 깊은 분지가 불확실하게 남아 있는 이유를 다룹니다.

Core questions

• 동물 문 간의 진화적 관계는 형태학적 및 분자적 데이터로부터 어떻게 추론됩니까?
• 좌우대칭동물의 주요 분류군(clades)은 무엇입니까?
• 동물 중에서 어떤 계통이 가장 먼저 분지하며, 이것이 논쟁의 여지가 있는 이유는 무엇입니까?
• 동물 계통 발생 나무는 어떻게 읽어야 합니까?

Key theories

세 가지 주요 좌우대칭동물 분류군

분자 계통 발생학은 좌우대칭동물을 후구동물(Deuterostomia)과 두 개의 전구동물 상위 분류군인 탈피동물(Ecdysozoa, 탈피하는 동물) 및 촉수담륜동물(Lophotrochozoa, 나선형 및 촉수관을 가진 동물)로 그룹화하며, 이는 체강 유형에 기반한 이전 체계를 대체합니다.

계통유전체학적 해상도

많은 분류군에 걸쳐 많은 유전자를 샘플링하는 것은 동물 계통 나무의 정확도를 향상시키고, 잘 지지되는 분류군을 복원하는 동시에 제한된 데이터나 급격한 고대 분기가 가지를 미해결 상태로 남겨두는 지점을 드러냅니다.

Mechanisms

계통 발생 나무는 공통 조상을 반영할 것으로 예상되는 특징들을 비교하여 추론됩니다. 공유된 파생 특징(shared derived features)은 해부학적 특징이든, 더 강력하게는 뉴클레오타이드 및 아미노산 서열이든, 최대 우도(maximum likelihood) 및 베이즈 추론(Bayesian inference)과 같은 방법으로 분석되어 데이터를 가장 잘 설명하는 나무를 찾습니다. 계통유전체학(phylogenomic) 연구는 많은 종에서 수백 개의 유전자를 연결하거나 공동으로 모델링하여 분류군(clades)에 대한 통계적 지지를 높이지만, 고대 계통이 빠르게 연속적으로 분기했거나 서열이 불균등하게 진화했을 때 충돌을 드러낼 수도 있습니다.

Clinical relevance

해명된 동물 계통 나무는 생물학자들이 잘 연구되지 않은 동물의 특성을 친척으로부터 예측하고, 결과가 적절하게 외삽될 수 있는 모델 생물을 선택하며, 동물계 전반에 걸쳐 유전자, 기생충 및 발달 메커니즘의 분포를 해석할 수 있도록 합니다. 이는 교육적 맥락이며, 임상적 조언이 아닙니다.

History

헤켈(Haeckel)은 19세기에 동물 생명의 첫 번째 나무를 그렸습니다. 20세기에 헤니히(Hennig)의 분지학적 방법(cladistic method)은 공유된 파생 특징을 기반으로 나무 재구성을 엄격한 토대 위에 놓았습니다. 1990년대부터 리보솜 RNA 서열은 좌우대칭동물을 탈피동물(Ecdysozoa)과 촉수담륜동물(Lophotrochozoa)로 재편성했으며, 던(Dunn)과 동료들의 연구와 같은 2000년대의 광범위한 계통유전체학 연구는 나무 전반에 걸쳐 해상도를 높였습니다.

Debates

다른 모든 동물의 자매군

해면동물(sponges)과 빗해파리(ctenophores) 중 어느 것이 동물 중에서 가장 먼저 분지하는지는 여전히 논쟁의 여지가 있습니다. 이는 다른 데이터 세트와 서열 진화 모델이 조직 및 신경계의 진화에 중대한 영향을 미치는 상충되는 답변을 도출하기 때문입니다.

Key figures

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

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

탈피동물(Ecdysozoa)과 촉수담륜동물(Lophotrochozoa)은 무엇입니까?

이들은 전구동물의 두 가지 주요 분류군입니다. 탈피동물은 절지동물과 선형동물과 같은 탈피하는 동물이며, 촉수담륜동물은 연체동물, 환형동물 및 기타 나선형 및 촉수관을 가진 문(phyla)을 포함합니다.

동물 계통 나무가 계속 변하는 이유는 무엇입니까?

더 크고 더 나은 분자 데이터 세트와 개선된 분석 모델이 사용 가능해짐에 따라 일부 관계는 확인되는 반면, 특히 깊고 빠른 고대 분기와 같은 다른 관계는 수정됩니다.