Філогенія тварин і дерево життя

Філогенія тварин реконструює розгалужену схему походження, що пов'язує всі типи тварин, і все більше уточнюється шляхом порівняння молекулярних даних геномного масштабу в багатьох лініях.

Definition

Філогенія тварин — це реконструйована еволюційна історія царства тварин, виражена у вигляді розгалуженого дерева, в якому спільне походження між типами виводиться з морфологічних і молекулярних ознак.

Scope

Ця тема пояснює, як виводяться та зображуються у вигляді дерева життя еволюційні зв'язки між типами тварин. Вона охоплює використання морфологічних ознак і, особливо, даних молекулярних послідовностей для групування білатеральних тварин у Deuterostomia та протостомні суперклади Ecdysozoa і Lophotrochozoa, а також розміщення небілатеральних типів, що рано відгалужуються. Вона також розглядає, як читаються філогенетичні дерева та чому деякі глибокі гілки залишаються невизначеними.

Core questions

• Як виводяться еволюційні зв'язки між типами тварин з морфологічних і молекулярних даних?
• Які основні клади білатеральних тварин?
• Яка лінія відгалужується найраніше серед тварин, і чому це оскаржується?
• Як слід читати філогенетичне дерево тварин?

Key theories

Три великі білатеральні клади

Молекулярна філогенетика групує білатеральних тварин у Deuterostomia та два протостомні суперклади Ecdysozoa, тварин, що линяють, і Lophotrochozoa, спіральних і лофофорних тварин, замінюючи старіші схеми, засновані на типі целому.

Філогеномна роздільна здатність

Вибірка багатьох генів у багатьох таксонах покращує точність дерева тварин, відновлюючи добре підтримувані клади, водночас виявляючи, де обмежені дані або швидкі стародавні дивергенції залишають гілки невирішеними.

Mechanisms

Філогенетичні дерева виводяться шляхом порівняння ознак, які, як очікується, відображають спільне походження. Спільні похідні ознаки, будь то анатомічні або, що більш потужно, нуклеотидні та амінокислотні послідовності, аналізуються за допомогою таких методів, як максимальна правдоподібність і баєсівський висновок, щоб знайти дерево, яке найкраще пояснює дані. Філогеномні дослідження конкатенують або спільно моделюють сотні генів багатьох видів, що збільшує статистичну підтримку клад, але також може виявити конфлікт, коли стародавні лінії розходилися швидко одна за одною або коли послідовності еволюціонували нерівномірно.

Clinical relevance

Розв'язане дерево тварин дозволяє біологам передбачати ознаки маловивчених тварин за їхніми родичами, вибирати модельні організми, результати досліджень яких відповідним чином екстраполюються, та інтерпретувати розподіл генів, паразитів і механізмів розвитку в усьому царстві тварин. Це освітній контекст, а не клінічна порада.

History

Геккель намалював перші дерева тваринного світу в дев'ятнадцятому столітті. Кладістичний метод Хенніга в двадцятому столітті поставив реконструкцію дерева на сувору основу, засновану на спільних похідних ознаках. З 1990-х років послідовності рибосомальної РНК реорганізували білатеральних тварин у Ecdysozoa та Lophotrochozoa, а широкі філогеномні дослідження 2000-х років, такі як дослідження Данна та колег, підвищили роздільну здатність по всьому дереву.

Debates

Сестринська група до всіх інших тварин

Чи губки, чи гребневики відгалужуються найраніше серед тварин, залишається предметом суперечок, оскільки різні набори даних і моделі еволюції послідовностей дають суперечливі відповіді з важливими наслідками для еволюції тканин і нервових систем.

Key figures

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

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

Що таке Ecdysozoa та Lophotrochozoa?

Це дві великі клади протостомних тварин: Ecdysozoa — це тварини, що линяють, такі як членистоногі та нематоди, а Lophotrochozoa включають молюсків, кільчастих червів та інші спіральні та лофофорні типи.

Чому дерева тварин постійно змінюються?

Оскільки стають доступними більші та кращі молекулярні набори даних та вдосконалені аналітичні моделі, деякі зв'язки підтверджуються, тоді як інші, особливо глибокі та швидкі стародавні розбіжності, переглядаються.