Fylogenie van dieren en de levensboom

De fylogenie van dieren reconstrueert het vertakkingspatroon van afstamming dat alle dierenstammen verbindt, en wordt steeds verder opgehelderd door genoombrede moleculaire gegevens van vele lijnen te vergelijken.

Definition

Dierfylogenie is de gereconstrueerde evolutionaire geschiedenis van het dierenrijk, uitgedrukt als een vertakkende boom waarin gemeenschappelijke afstamming tussen stammen wordt afgeleid uit morfologische en moleculaire kenmerken.

Scope

Dit onderwerp verklaart hoe de evolutionaire verwantschappen tussen dierenstammen worden afgeleid en afgebeeld als een levensboom. Het behandelt het gebruik van morfologische kenmerken en, vooral, moleculaire sequentiegegevens om de Bilateria te groeperen in Deuterostomia en de protostome superclades Ecdysozoa en Lophotrochozoa, en de plaatsing van de vroeg-vertakkende niet-bilaterale stammen. Het behandelt ook hoe fylogenetische bomen worden gelezen en waarom sommige diepe vertakkingen onzeker blijven.

Core questions

• Hoe worden evolutionaire verwantschappen tussen dierenstammen afgeleid uit morfologie en moleculaire gegevens?
• Wat zijn de belangrijkste clades van de bilaterale dieren?
• Welke lijn vertakt het vroegst onder de dieren, en waarom is dit omstreden?
• Hoe moet een fylogenetische boom van dieren worden gelezen?

Key theories

Drie grote bilaterale clades

Moleculaire fylogenetica groepeert bilaterale dieren in Deuterostomia en de twee protostome superclades Ecdysozoa, de vervellende dieren, en Lophotrochozoa, de spiralia en lofoforen-dragende dieren, ter vervanging van oudere schema's gebaseerd op coeloomtype.

Fylogenomische resolutie

Het bemonsteren van vele genen over vele taxa verbetert de nauwkeurigheid van de dierenboom, waarbij goed ondersteunde clades worden hersteld, terwijl wordt blootgelegd waar beperkte gegevens of snelle oude divergenties vertakkingen onopgelost laten.

Mechanisms

Fylogenetische bomen worden afgeleid door kenmerken te vergelijken die naar verwachting een gemeenschappelijke afstamming weerspiegelen. Gedeelde afgeleide kenmerken, of ze nu anatomisch zijn of, krachtiger, nucleotide- en aminozuursequenties, worden geanalyseerd met methoden zoals maximum likelihood en Bayesiaanse inferentie om de boom te vinden die de gegevens het beste verklaart. Fylogenomische studies concateneren of modelleren gezamenlijk honderden genen van vele soorten, wat de statistische ondersteuning voor clades vergroot, maar ook conflicten kan blootleggen wanneer oude lijnen snel na elkaar divergeerden of wanneer sequenties ongelijkmatig zijn geëvolueerd.

Clinical relevance

Een opgeloste dierenboom stelt biologen in staat de eigenschappen van slecht bestudeerde dieren te voorspellen op basis van hun verwanten, modelorganismen te kiezen waarvan de bevindingen passend extrapoleren, en de verspreiding van genen, parasieten en ontwikkelingsmechanismen over het dierenrijk te interpreteren. Dit is educatieve context, geen klinisch advies.

History

Haeckel tekende de eerste bomen van het dierenleven in de negentiende eeuw. Hennigs cladistische methode in de twintigste eeuw gaf boomreconstructie een rigoureuze basis op basis van gedeelde afgeleide kenmerken. Vanaf de jaren negentig reorganiseerden ribosomale RNA-sequenties de Bilateria in Ecdysozoa en Lophotrochozoa, en brede fylogenomische studies in de jaren 2000, zoals die van Dunn en collega's, verscherpten de resolutie over de boom.

Debates

Zustergroep van alle andere dieren

Of sponzen of ctenoforen het vroegst vertakken onder de dieren blijft omstreden, omdat verschillende datasets en modellen van sequentie-evolutie tegenstrijdige antwoorden opleveren met grote implicaties voor de evolutie van weefsels en zenuwstelsels.

Key figures

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

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

Wat zijn Ecdysozoa en Lophotrochozoa?

Het zijn de twee grote clades van protostome dieren: Ecdysozoa zijn vervellende dieren zoals geleedpotigen en nematoden, en Lophotrochozoa omvatten weekdieren, ringwormen en andere spirale en lofoforen-dragende stammen.

Waarom blijven dierenbomen veranderen?

Naarmate grotere en betere moleculaire datasets en verbeterde analytische modellen beschikbaar komen, worden sommige relaties bevestigd, terwijl andere, vooral diepe en snelle oude divergenties, worden herzien.