Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑cyan

Współczesne badania taksonomiczne

bg‑azure

Fenetyka

Fenetyka to metoda klasyfikacji organizmów uwzględniająca wyłącznie ogólne podobieństwa ich cech anatomicznych, embriologicznych, biochemicznych, behawioralnych itp. Ze względu na występowanie konwergencjikonwergencjakonwergencjiparalelizmu ewolucyjnegoparalelizm ewolucyjnyparalelizmu ewolucyjnego, a także dużą liczbę cech wspólnych, odziedziczonych po przodkach, które nie różnicują grup systematycznych, klasyfikacja fenetyczna nie odzwierciedla genealogii ewolucyjnej organizmów. Ten sposób klasyfikacji łączy formy podobne, choć na ogół ze sobą niespokrewnione, czego przykładem mogłyby być zaliczenie ukwiałów do królestwa roślin (błędne, ponieważ oparte na podobieństwie, a nie pokrewieństwie). Dlatego też fenetyka ustępuje metodzie filogenetycznej.

bg‑azure

Filogenetyka

Filogenetyka jest działem biologii ewolucyjnej zajmującym się rekonstrukcją genealogii ewolucyjnej, czyli filogeneząfilogenezafilogenezą poszczególnych grup systematycznych. Filogenetyka ściśle wiąże się z systematyką organizmówsystematyka organizmówsystematyką organizmów, gdyż jej celem jest wyjaśnienie pokrewieństwa pomiędzy ich grupami. Do nurtu filogenetycznego w badaniach taksonomicznych należy kladystyka.

bg‑cyan

Zasady kladystyki (systematyki filogenetycznej)

RG0UW7HddOofg1
Willi Hennig – twórca zasad kladystyki, zwanej także systematyką filogenetyczną.
Źródło: Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

Kladystyka to metoda klasyfikacji organizmów i ustalania ich historii ewolucyjnej sformułowana w 1950 r. przez niemieckiego entomologa Williego Henniga. Formalną jednostką tej klasyfikacji jest takson.

Ważne!

Taksony wyodrębnia się według przyjętych zasad, a następnie szereguje w porządku hierarchicznym (od najwyższego):

  • królestwo roślin: gromada, klasa, rząd, rodzina, rodzaj, gatunek;

  • królestwo zwierząt: typ, gromada, rząd, rodzina, rodzaj, gatunek.

Wyróżnia się także podgatunek (w królestwie zwierząt) i odmianę (w królestwie roślin).

W ujęciu kladystycznym poszczególne taksony wyodrębnia się na podstawie cech apomorficznych, tj. pojawiających się po raz pierwszy w ewolucji badanej grupy i następnie dziedziczonych przez gatunki potomne. Przykładem cechy apomorficznej jest występowanie błon płodowych u owodniowców. Podczas wyodrębniania poszczególnych taksonów pomija się cechy plezjomorficzne, czyli cechy odziedziczone po przodkach ewolucyjnych badanej grupy. Przykładem cechy plezjomorficznej jest obecność kręgosłupa u kręgowców (w tym ssaków). Aby stwierdzić, czy dana cecha jest apo- czy plezjomorficzna, należy ustalić stopień pokrewieństwa między osobnikami ją wykazującymi, czyli ustalić, czy występuje cecha homologicznahomologiahomologiczna.

W niektórych taksonach mogą pojawiać się cechy podobne, które nie zostały odziedziczone od wspólnego przodka. Są to tzw. cechy analogiczneanalogiaanalogiczne, które mogą wynikać z konwergencji lub paralelizmu ewolucyjnego.

Przykładem paralelizmu ewolucyjnego jest podobieństwo w uzębieniu wilka tasmańskiego (wilk workowaty) i wilka łożyskowego, natomiast przykładem konwergencji jest np. opływowy kształt ciała organizmów wodnych, tj. ryb i ssaków żyjących w wodzie (np. delfin, wieloryb).

Ze względu na fakt, że cechy analogiczne nie mają wspólnego pochodzenia, nie są one uznawane za charakterystyczne dla naturalnych jednostek taksonomicznych. Wydzielane przez kladystykę taksony muszą być bowiem ściśle monofiletycznemonofiletyzmmonofiletyczne, tzn. obejmować gatunek wyjściowy i wszystkie – bez wyjątku – jego gatunki potomne.

Ważne!

Tylko cechy homologiczne dają podstawy do łączenia dwóch lub więcej taksonów w jedną grupę (takson) wyższego rzędu.

Konsekwentne stosowanie zasad kladystycznych w systematyce prowadzi do odrzucenia wielu tradycyjnych taksonów i wprowadzenia nowych, często niewygodnych w używaniu. Dlatego też w praktyce biologowie posługują się nieraz grupami parafiletycznymiparafiletyzmparafiletycznymi, które obejmują od dawna wydzielane jednostki. Na przykład ryby, wyodrębnione na podstawie ich planu budowy i ogólnego podobieństwa ciała, nie są grupą monofiletyczną, gdyż nie obejmują wszystkich potomków hipotetycznego pierwszego gatunku ryb – z punktu widzenia kladystyki nie jest to więc poprawnie wydzielony takson.

R1P6IiqLCTyzP1
Kladogram kręgowców. Kladogram jest graficznym przedstawieniem pokrewieństwa grup organizmów. Nie uwzględnia on czasu pojawiania się nowych linii ewolucyjnych.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R14thk0DDtPKC1
Grafika przedstawia drzewo filogenetyczne strunowców. Jako pierwsze od wspólnego przodka około 600 mln lat temu wyewoulowały krągłouste, następnie około 520 mln lat temu wyewoluowały ryby chrzęstnoszkieletowe, następnie około 460 mln lat temu wyewoluowały ryby promieniopłetwe. 420 mln lat temu wyewoluowały w tym samym czasie Actinistia, czyli podgromada obejmująca głównie wymarłe ryby mięśniopłetwe, których żywym przedstawicielem jest Latimeria oraz ryby dwudyszne. Następnie około 360 mln lat temu w tym samym czasie wyewoluowały owodniowce oraz Lissamphibia, czyli podgromada obejmująca wszystkie współczesne płazy.
Drzewo filogenetyczne strunowców. Najwcześniej wyewoluowały kręgouste, zaś najpóźniej owodniowce i Lissamphibia. Drzewo filogenetyczne, w odróżnieniu od kladogramu, uwzględnia czas pojawiania się nowych linii ewolucyjnych.
Źródło: Angela268, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.

Słownik

analogia
analogia

podobieństwo struktur u organizmów różnych taksonów, wynikające z przystosowania do pełnienia tej samej funkcji; przykładem mogą być skrzydła owadów i skrzydła ptaków

filogeneza
filogeneza

(gr. phylḗ – plemię, génesis – pochodzenie) rozwój rodowy organizmów; przebieg ewolucyjnego różnicowania organizmów jako rezultat wyodrębniania się nowych linii rozwojowych i wymierania innych; graficznym przedstawieniem filogenezy jest drzewo filogenetyczne

homologia
homologia

podobieństwo struktur (lub genów) u organizmów różnych taksonów, wynikające ze wspólnego pochodzenia; przykładem są przednie kończyny ssaków: ręce człowieka, skrzydła nietoperza i płetwy wieloryba

klad
klad

(gr. kládos – pęd, odrośl, gałąź) naturalna biologiczna jednostka taksonomiczna obejmująca gatunek wyjściowy i wszystkie gatunki potomne

kladogeneza
kladogeneza

proces biologiczny prowadzący do powstania dwóch lub więcej linii ewolucyjnych

konwergencja
konwergencja

podobieństwo cech morfologicznych, fizjologicznych lub biochemicznych występujących u organizmów niespokrewnionych blisko ze sobą i wywołanych przystosowaniem do spełniania podobnych funkcji; jednym z najbardziej charakterystycznych przykładów konwergencji jest budowa oka głowonogów (np. ośmiornic) i kręgowców

monofiletyzm
monofiletyzm

pochodzenie danej grupy taksonomicznej od jednego przodka, od jednej grupy wyjściowej, w zasadzie od jednego gatunku; wg zasad systematyki organizmów grupa monofiletyczna musi nie tylko pochodzić od jednego gatunku, ale i obejmować wszystkie jego gatunki potomne (holofiletyzm)

parafiletyzm
parafiletyzm

pochodzenie danej grupy taksonomicznej od jednego przodka, z czego grupa ta obejmuje tylko część jego gatunków potomnych

paralelizm ewolucyjny
paralelizm ewolucyjny

przebiegające w dwu odrębnych liniach ewolucyjnych podobne trendy ewolucyjne, dotyczące cech nieobecnych u wspólnego przodka, przybierających podobną formę (lub właściwości funkcjonalne) w odpowiedzi na podobny zespół czynników środowiskowych

systematyka organizmów
systematyka organizmów

dawniej: taksonomia; dziedzina biologii zajmująca się wyróżnianiem (a więc również nazywaniem) i naturalną klasyfikacją grup organizmów (taksonów)