Terminologia e Enraizamento de Árvores

A leitura de uma árvore filogenética requer fluência em suas partes — nós, ramos, pontas e clados — e uma compreensão de como o enraizamento confere à árvore uma direção temporal.

Definition

Uma árvore filogenética é um diagrama ramificado que representa relações evolutivas inferidas; o enraizamento é a colocação da base da árvore que estabelece a direção da descendência de ancestrais para descendentes.

Scope

Este tópico abrange a anatomia das árvores filogenéticas (nós terminais e internos, ramos, raiz, ingrupo e grupos irmãos), a diferença entre árvores enraizadas e não enraizadas, métodos de enraizamento como o enraizamento por grupo externo e por ponto médio, e a interpretação da topologia versus o comprimento dos ramos.

Core questions

• Quais são os componentes estruturais de uma árvore filogenética?
• Como uma árvore enraizada difere de uma não enraizada?
• Quais métodos são usados para enraizar uma árvore e o que eles pressupõem?
• Que informação é veiculada pela topologia versus pelo comprimento do ramo?

Key theories

O enraizamento estabelece a polaridade

A maioria dos métodos de construção de árvores produz redes não enraizadas; a colocação de uma raiz, geralmente por meio de um grupo externo, orienta a árvore no tempo e converte relações de pares em declarações ancestral-descendente.

Topologia versus comprimento do ramo

A ordem de ramificação (topologia) codifica as relações, enquanto os comprimentos dos ramos podem codificar quantidades de mudança ou tempo decorrido, dependendo do método, e os dois não devem ser confundidos ao ler uma árvore.

Clinical relevance

A leitura e o enraizamento corretos das árvores são essenciais na interpretação de árvores de transmissão de patógenos, na datação de surtos e na identificação dos parentes mais próximos de organismos de interesse médico ou agrícola.

History

À medida que a filogenética computacional amadureceu, tornou-se necessário um vocabulário preciso e compartilhado para as partes da árvore e um tratamento claro do enraizamento; o enraizamento por grupo externo, formalizado dentro da estrutura cladística, permanece a abordagem padrão para orientar as árvores.

Debates

Escolha do método de enraizamento

O enraizamento por grupo externo depende da seleção de um grupo externo apropriado e não muito distante, enquanto o enraizamento por ponto médio e por relógio molecular fazem suposições sobre a constância da taxa; a melhor escolha depende dos dados e, por vezes, é contestada.

Key figures

• Willi Hennig
• Joseph Felsenstein

Seminal works

• hennig1966
• wiley2011
• felsenstein2004

Frequently asked questions

Por que muitos métodos filogenéticos produzem árvores não enraizadas?

Os métodos padrão de distância e verossimilhança estimam as relações simetricamente e não podem, por si só, dizer qual linhagem é a mais antiga, portanto, um critério externo, como um grupo externo, é necessário para enraizar a árvore.

Ramos mais longos sempre significam mais tempo?

Não necessariamente; o comprimento do ramo pode representar a quantidade de mudança de caráter em vez do tempo decorrido, a menos que a árvore seja produzida sob um modelo de relógio ou calibrado no tempo.