Filogeneza zwierząt i drzewo życia

Filogeneza zwierząt rekonstruuje rozgałęziony wzorzec pochodzenia, który łączy wszystkie typy zwierząt, coraz precyzyjniej rozstrzygany przez porównywanie danych molekularnych na poziomie genomu w wielu liniach.

Definition

Filogeneza zwierząt to zrekonstruowana historia ewolucyjna królestwa zwierząt, wyrażona jako rozgałęzione drzewo, w którym wspólne pochodzenie wśród typów jest wnioskowane na podstawie cech morfologicznych i molekularnych.

Scope

Ten temat wyjaśnia, w jaki sposób wnioskuje się o związkach ewolucyjnych między typami zwierząt i przedstawia je w postaci drzewa życia. Obejmuje on wykorzystanie cech morfologicznych, a zwłaszcza danych sekwencji molekularnych, do grupowania dwubocznie symetrycznych zwierząt w Deuterostomia oraz superklasy protostomów Ecdysozoa i Lophotrochozoa, a także umiejscowienie wcześnie rozgałęziających się typów niebocznie symetrycznych. Odnosi się również do tego, jak odczytywać drzewa filogenetyczne i dlaczego niektóre głębokie rozgałęzienia pozostają niepewne.

Core questions

• W jaki sposób wnioskuje się o związkach ewolucyjnych między typami zwierząt na podstawie morfologii i danych molekularnych?
• Jakie są główne klady zwierząt dwubocznie symetrycznych?
• Która linia rozgałęzia się najwcześniej wśród zwierząt i dlaczego jest to kwestionowane?
• Jak należy odczytywać drzewo filogenetyczne zwierząt?

Key theories

Trzy wielkie klady zwierząt dwubocznie symetrycznych

Filogenetyka molekularna grupuje zwierzęta dwubocznie symetryczne w Deuterostomia oraz dwie superklasy protostomów: Ecdysozoa, zwierzęta liniejące, i Lophotrochozoa, zwierzęta spiralne i posiadające lofofor, zastępując starsze schematy oparte na typie celomy.

Rozdzielczość filogenomiczna

Pobieranie próbek wielu genów z wielu taksonów poprawia dokładność drzewa zwierząt, odzyskując dobrze wspierane klady, jednocześnie ujawniając, gdzie ograniczone dane lub szybkie starożytne dywergencje pozostawiają gałęzie nierozwiązane.

Mechanisms

Drzewa filogenetyczne są wnioskowane przez porównywanie cech, które, jak się oczekuje, odzwierciedlają wspólne pochodzenie. Wspólne cechy pochodne, zarówno anatomiczne, jak i, co ważniejsze, sekwencje nukleotydów i aminokwasów, są analizowane metodami takimi jak maksymalne prawdopodobieństwo i wnioskowanie bayesowskie, aby znaleźć drzewo, które najlepiej wyjaśnia dane. Badania filogenomiczne łączą lub wspólnie modelują setki genów z wielu gatunków, co zwiększa wsparcie statystyczne dla kladów, ale może również ujawnić konflikty, gdy starożytne linie rozeszły się w szybkim następstwie lub gdy sekwencje ewoluowały nierównomiernie.

Clinical relevance

Rozwiązane drzewo zwierząt pozwala biologom przewidywać cechy słabo zbadanych zwierząt na podstawie ich krewnych, wybierać organizmy modelowe, których wyniki odpowiednio ekstrapolują, oraz interpretować rozmieszczenie genów, pasożytów i mechanizmów rozwojowych w całym królestwie zwierząt. To jest kontekst edukacyjny, a nie porada kliniczna.

History

Haeckel narysował pierwsze drzewa życia zwierząt w XIX wieku. Metoda kladystyczna Henniga w XX wieku nadała rekonstrukcji drzewa rygorystyczne podstawy oparte na wspólnych cechach pochodnych. Od lat 90. sekwencje rybosomalnego RNA zreorganizowały zwierzęta dwubocznie symetryczne w Ecdysozoa i Lophotrochozoa, a szerokie badania filogenomiczne w latach 2000., takie jak te Dunna i współpracowników, wyostrzyły rozdzielczość w całym drzewie.

Debates

Grupa siostrzana dla wszystkich innych zwierząt

To, czy gąbki czy żebropławy rozgałęziają się najwcześniej wśród zwierząt, pozostaje kwestią sporną, ponieważ różne zestawy danych i modele ewolucji sekwencji dają sprzeczne odpowiedzi z poważnymi implikacjami dla ewolucji tkanek i układów nerwowych.

Key figures

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

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

Czym są Ecdysozoa i Lophotrochozoa?

Są to dwie wielkie klady zwierząt protostomów: Ecdysozoa to zwierzęta liniejące, takie jak stawonogi i nicienie, a Lophotrochozoa obejmują mięczaki, pierścienice oraz inne typy spiralne i posiadające lofofor.

Dlaczego drzewa zwierząt ciągle się zmieniają?

W miarę dostępności większych i lepszych zestawów danych molekularnych oraz ulepszonych modeli analitycznych, niektóre relacje są potwierdzane, podczas gdy inne, zwłaszcza głębokie i szybkie starożytne dywergencje, są rewidowane.