ความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการ (Homology) และการวิเคราะห์ลักษณะประจำ (Character Analysis)

การวิเคราะห์ลักษณะประจำคือกระบวนการระบุลักษณะที่เปรียบเทียบกันได้ในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ และประเมินว่าความคล้ายคลึงกันนั้นสะท้อนถึงบรรพบุรุษร่วมกัน (homology) หรือการกำเนิดที่เป็นอิสระ (homoplasy) หรือไม่

Definition

ความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการ (Homology) คือความคล้ายคลึงกันที่สืบทอดมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน; ลักษณะประจำ (character) คือคุณสมบัติที่แตกต่างกันไปในกลุ่มอนุกรมวิธาน (taxa) ซึ่งแบ่งออกเป็นสถานะ (states) โดยการกระจายตัวของสถานะเหล่านี้เป็นหลักฐานที่ใช้ในการจัดกลุ่มอนุกรมวิธาน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการกำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยา ชีวโมเลกุล และพฤติกรรมให้เป็นลักษณะประจำและสถานะของลักษณะประจำ เกณฑ์ที่ใช้ในการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการ ความแตกต่างระหว่างความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการปฐมภูมิและทุติยภูมิ และการรับรู้ถึงความคล้ายคลึงกันที่ไม่ได้มาจากบรรพบุรุษร่วมกัน (homoplasy) ผ่านการบรรจบกัน (convergence) การขนานกัน (parallelism) และการย้อนกลับ (reversal) สิ่งเหล่านี้เป็นข้อมูลดิบสำหรับการอนุมานและจำแนกประเภททางสายวิวัฒนาการ

Core questions

• จะกำหนดลักษณะให้เป็นลักษณะประจำที่มีสถานะที่แยกจากกันได้อย่างไร?
• เกณฑ์ใดที่ใช้แยกความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการออกจากความคล้ายคลึงกันที่เกิดจากการบรรจบกันหรือการขนานกัน?
• จะตรวจจับและจัดการกับความขัดแย้งของลักษณะประจำ (homoplasy) ได้อย่างไร?
• ความแตกต่างระหว่างการตั้งสมมติฐานความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการก่อนการวิเคราะห์กับการทดสอบบนแผนภูมิต้นไม้คืออะไร?

Key theories

ความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการปฐมภูมิและทุติยภูมิ

ความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการปฐมภูมิ (Primary homology) คือสมมติฐานเบื้องต้นของการสอดคล้องกันโดยอาศัยความคล้ายคลึงกันของตำแหน่งและโครงสร้าง; ความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการทุติยภูมิ (Secondary homology) คือสมมติฐานที่ได้รับการยืนยันหลังจากประเมินความสอดคล้องกับลักษณะประจำอื่น ๆ บนแผนภูมิต้นไม้สายวิวัฒนาการ

ลักษณะร่วมที่ได้มา (Synapomorphy) เป็นหลักฐาน

สถานะของลักษณะประจำที่ได้มาร่วมกัน (synapomorphies) เป็นความคล้ายคลึงกันเพียงอย่างเดียวที่สนับสนุนกลุ่มโมโนฟิเลติก (monophyletic groups); สถานะบรรพบุรุษร่วมกัน (symplesiomorphies) และการบรรจบกัน (convergences) ไม่ได้สนับสนุน

Clinical relevance

การวิเคราะห์ลักษณะประจำอย่างเข้มงวดเป็นพื้นฐานของการระบุสิ่งมีชีวิตที่เชื่อถือได้ในการเกษตร นิติวิทยา และพาหะนำโรค และให้ข้อมูลสำหรับการศึกษาเปรียบเทียบวิวัฒนาการของลักษณะที่เกี่ยวข้องกับการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพ

History

แนวคิดเรื่องความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการมีมาก่อนทฤษฎีวิวัฒนาการในการศึกษาเปรียบเทียบกายวิภาคของโอเวน (Owen) แต่ได้รับความหมายทางสายวิวัฒนาการสมัยใหม่หลังจากดาร์วิน (Darwin) และถูกนำมาใช้โดยเฮนนิค (Hennig) ซึ่งเชื่อมโยงขั้วของลักษณะประจำและลักษณะร่วมที่ได้มา (synapomorphy) เข้ากับการสร้างบรรพบุรุษร่วมกันขึ้นใหม่

Debates

ความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการควรได้รับการประเมินก่อนหรือบนแผนภูมิต้นไม้เท่านั้น

นักวิจัยบางคนถือว่าข้อความเกี่ยวกับความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการเป็นสมมติฐานเบื้องต้นโดยอาศัยความคล้ายคลึงกัน ในขณะที่คนอื่น ๆ โต้แย้งว่าความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการสามารถยืนยันได้ด้วยความสอดคล้องบนแผนภูมิสายวิวัฒนาการที่ได้มาเท่านั้น ทำให้เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นภายหลังโดยธรรมชาติ

Key figures

• Willi Hennig
• Richard Owen

Seminal works

• hennig1966
• wiley2011
• schuh2009

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการ (homology) และความคล้ายคลึงกันเชิงหน้าที่ (analogy) คืออะไร?

ความคล้ายคลึงกันทางสายวิวัฒนาการคือความคล้ายคลึงกันเนื่องจากบรรพบุรุษร่วมกัน เช่น กระดูกขาหน้าของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม; ความคล้ายคลึงกันเชิงหน้าที่คือความคล้ายคลึงกันทางหน้าที่ที่เกิดขึ้นอย่างอิสระ เช่น ปีกของนกและแมลง

ความคล้ายคลึงกันที่ไม่ได้มาจากบรรพบุรุษร่วมกัน (homoplasy) คืออะไร?

ความคล้ายคลึงกันที่ไม่ได้มาจากบรรพบุรุษร่วมกันคือความคล้ายคลึงกันที่ไม่ได้เกิดจากบรรพบุรุษร่วมกัน ซึ่งเกิดจากการบรรจบกัน (convergence) การขนานกัน (parallelism) หรือการย้อนกลับทางวิวัฒนาการ (evolutionary reversal) และสร้างความขัดแย้งระหว่างลักษณะประจำในระหว่างการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการ