In der Biologie, phylogenetics ist die Studie der Entwicklungsbeziehung unter Gruppen von Organismen (z.B Arten, Bevölkerungen), der durch molekulare sequencing Daten und morphologische Daten matrices entdeckt wird. Der Begriff phylogenetics ist auf die griechischen Begriffe phyle (φυλή) und phylon () zurückzuführen, "Stamm" und "Rasse" anzeigend; und der Begriff genetikos (), "hinsichtlich der Geburt", von () "Ursprung" und "Geburt" anzeigend.

Taxonomie, die Klassifikation, Identifizierung, und das Namengeben von Organismen, wird durch phylogenetics reich informiert, aber bleibt methodologisch und logisch verschieden. Die Felder von phylogenetics und Taxonomie-Übergreifen in der Wissenschaft der phylogenetic Systematik — eine Methodik, cladism (auch cladistics) geteilte abgeleitete Charaktere (synapomorphies) haben gepflegt, Bäume des Vorfahren-Nachkommen (cladograms) zu schaffen und taxa (clades) abzugrenzen. In der biologischen Systematik als Ganzes, phylogenetic Analysen sind notwendig in der Forschung des Entwicklungsbaums des Lebens geworden.

Aufbau eines phylogenetic Baums

Evolution wird als ein sich verzweigender Prozess betrachtet, wodurch Bevölkerungen mit der Zeit verändert werden und speciate in getrennte Zweige kann, zusammen, oder begrenzt durch das Erlöschen zu kreuzen. Das kann in einem phylogenetic Baum vergegenwärtigt werden.

Das durch phylogenetics aufgeworfene Problem besteht darin, dass genetische Daten nur verfügbar sind, um taxa zu leben, und die Fossil-Aufzeichnungen (osteometric Daten) weniger Daten und mehr - zweideutige morphologische Charaktere enthalten. Ein phylogenetic Baum vertritt eine Hypothese der Ordnung, in der, wie man annimmt, Entwicklungsereignisse vorgekommen sind.

Cladistics ist die aktuelle Methode der Wahl, phylogenetic Bäume abzuleiten. Die meistens verwendeten Methoden, phylogenies abzuleiten, schließen Geiz, maximale Wahrscheinlichkeit und MCMC-basierte Bayesian Schlussfolgerung ein. Phenetics, der Mitte des 20. Jahrhunderts populär ist, aber jetzt größtenteils veraltet ist, verwendet Entfernung matrixbasierte Methoden, Bäume zu bauen, die auf der gesamten Ähnlichkeit gestützt sind, die, wie man häufig annimmt, phylogenetic Beziehungen näher kommt. Alle Methoden hängen von einem impliziten oder ausführlichen mathematischen Modell ab, das die Evolution von Charakteren beschreibt, die in den Arten beobachtet sind, eingeschlossen, und werden gewöhnlich für molekularen phylogeny verwendet, worin die Charaktere nucleotide oder Aminosäure-Folgen ausgerichtet werden.

Gruppierung von Organismen

Es gibt einige Begriffe, die die Natur einer Gruppierung in solchen Bäumen beschreiben. Zum Beispiel, wie man glaubt, sind alle Vögel und Reptilien von einem einzelnen gemeinsamen Ahnen hinuntergestiegen, so wird diese taxonomische Gruppierung (gelb im Diagramm unten) monophyletic genannt. "Modernes Reptil" (zyan im Diagramm) ist eine Gruppierung, die einen gemeinsamen Ahnen enthält, aber alle Nachkommen dieses Vorfahren nicht enthält (Vögel werden ausgeschlossen). Das ist ein Beispiel einer paraphyletic Gruppe. Eine Gruppierung wie warmblütige Tiere würde nur Säugetiere und Vögel (rot/orange im Diagramm) einschließen und wird polyphyletic genannt, weil die Mitglieder dieser Gruppierung den neusten gemeinsamen Ahnen nicht einschließen.

Molekularer phylogenetics

Die Entwicklungsverbindungen zwischen Organismen werden grafisch durch phylogenetic Bäume vertreten. Auf Grund dessen, dass Evolution im Laufe langer Zeiträume der Zeit stattfindet, die direkt nicht beobachtet werden kann, müssen Biologen phylogenies wieder aufbauen, indem sie die Entwicklungsbeziehungen unter heutigen Organismen ableiten. Fossilien können mit der Rekonstruktion von phylogenies helfen; jedoch sind Fossil-Aufzeichnungen häufig zu schwach, um der guten Hilfe zu sein. Deshalb neigen Biologen dazu, mit dem Analysieren heutiger Organismen eingeschränkt zu werden, um ihre Entwicklungsbeziehungen zu identifizieren. Beziehungen von Phylogenetic in der Vergangenheit wurden durch das Schauen auf Phänotypen, häufig anatomische Eigenschaften wieder aufgebaut. Heute werden molekulare Daten, der Protein und DNA-Folgen einschließt, verwendet, um phylogenetic Bäume zu bauen.

Die gesamte Absicht der Nationalen Wissenschaftsfundament-Versammlung der Baum der Lebenstätigkeit (AToL) soll Entwicklungsbeziehungen für große Gruppen von Organismen überall in der Geschichte des Lebens mit der Forschung auflösen, die häufig mit großen Mannschaften verbunden ist, die über Einrichtungen und Disziplinen arbeiten. Ermittlungsbeamte werden normalerweise für Projekte in Datenerfassung, Analyse, Algorithmus-Entwicklung und Verbreitung in rechenbetontem phylogenetics und phyloinformatics unterstützt. Zum Beispiel zielt RedToL darauf, den Roten Algal Baum des Lebens wieder aufzubauen.

Die Zusammenfassungstheorie von Ernst Haeckel

Während des Endes des 19. Jahrhunderts wurde die Zusammenfassungstheorie von Ernst Haeckel oder biogenetic Gesetz, weit akzeptiert. Diese Theorie wurde häufig ausgedrückt, weil "ontogeny phylogeny kurz wiederholt", d. h. die Entwicklung eines Organismus genau die Entwicklungsentwicklung der Arten widerspiegelt. Die frühe Version von Haeckel dieser Hypothese [dass der Embryo-Spiegelerwachsene Entwicklungsvorfahren], und die als die Entwicklungswiderspiegeln-Embryos des Embryos seiner Entwicklungsvorfahren amendierte Hypothese seitdem zurückgewiesen worden ist. Die meisten modernen Biologen erkennen zahlreiche Verbindungen zwischen ontogeny und phylogeny an, erklären Sie sie, Entwicklungstheorie verwendend, oder sehen Sie sie als das Unterstützen von Beweisen für diese Theorie an. Donald I. Williamson hat vorgeschlagen, dass Larven und Embryos Erwachsene in anderen taxa vertreten haben, die durch die Kreuzung (die Larvenübertragungstheorie) übertragen worden sind. Jedoch vertreten die Ansichten von Williamson Hauptströmungsgedanken in der molekularen Biologie nicht, und es gibt einen bedeutenden Körper von Beweisen gegen die Larvenübertragungstheorie.

Genübertragung

Im Allgemeinen können Organismen Gene auf zwei Weisen erben: vertikale Genübertragung und horizontale Genübertragung. Vertikale Genübertragung ist der Durchgang von Genen vom Elternteil zur Nachkommenschaft, und horizontale Genübertragung oder seitliche Genübertragung kommen vor, wenn Gene zwischen Organismen ohne Beziehung, einem allgemeinen Phänomen in prokaryotes springen; ein gutes Beispiel davon ist der erworbene antibiotische Widerstand infolge des Genaustausches zwischen einigen Bakterien und der Entwicklung des Mehrrauschgifts widerstandsfähige Bakterienarten.

Horizontale Genübertragung hat den Entschluss von phylogenies von Organismen kompliziert, und Widersprüchlichkeiten in phylogeny sind unter spezifischen Gruppen von Organismen berichtet worden, je nachdem die Gene gepflegt haben, Entwicklungsbäume zu bauen.

Carl Woese hat die Drei-Gebiete-Theorie des Lebens (eubacteria, archaea und eukaryota) gestützt auf seiner Entdeckung präsentiert, dass die Gene, die ribosomal RNS verschlüsseln, alt und über alle Abstammungen des Lebens mit wenig oder keiner horizontalen Genübertragung verteilt sind. Deshalb werden rRNAs als molekulare Uhren allgemein empfohlen, um phylogenies wieder aufzubauen.

Das ist für den phylogeny von Kleinstlebewesen besonders nützlich gewesen, für die das Art-Konzept nicht gilt, und die zu morphologisch einfach sind, gestützt auf phenotypic Charakterzügen klassifiziert zu werden.

Stichprobenerhebung von Taxon und Phylogenetic-Signal

Infolge der Entwicklung von fortgeschrittenen sequencing Techniken in der molekularen Biologie ist es ausführbar geworden, große Datenmengen (DNA oder Aminosäure-Folgen) zu sammeln, um phylogenetic Hypothesen abzuleiten. Zum Beispiel ist es nicht selten, Studien angenehm matrices gestützt auf ganzen mitochondrial Genomen (~16.000 nucleotides, in vielen Tieren) zu finden. Jedoch ist es vorgeschlagen worden, dass es wichtiger ist, die Zahl von taxa in der Matrix zu steigern, als, die Zahl von Charakteren zu steigern, weil mehr taxa das robustere der resultierende phylogenetic Baum ist.

Das kann teilweise wegen des Brechens langer Zweige sein. Es ist behauptet worden, dass das ein wichtiger Grund ist, Daten von Fossilien in phylogenies wo möglich zu vereinigen. Natürlich phylogenetic Daten, die Fossil einschließen, basieren taxa allgemein auf der Morphologie, aber nicht den DNA-Daten. Mit Simulationen haben Derrick Zwickl und David Hillis gefunden, dass die Erhöhung taxon, in der phylogenetic Schlussfolgerung ausfallend, eine positive Wirkung auf die Genauigkeit von Phylogenetic-Analysen hat.

Ein anderer wichtiger Faktor, der die Genauigkeit der Baumrekonstruktion betrifft, ist, ob die Daten analysiert wirklich ein nützliches Phylogenetic-Signal, ein Begriff enthalten, der allgemein verwendet wird, um anzuzeigen, ob zusammenhängende Organismen dazu neigen, einander in Bezug auf ihr genetisches Material oder phenotypic Charakterzüge zu ähneln. Schließlich, jedoch, gibt es keine Weise zu messen, ob eine besondere phylogenetic Hypothese genau ist oder nicht, wenn die "wahren" Beziehungen unter dem taxa untersucht zu werden, bereits nicht bekannt sind. Das beste Ergebnis, das ein empirischer systematist hoffen kann zu erreichen, ist ein Baum mit durch die verfügbaren Beweise gut unterstützten Zweigen.

Wichtigkeit von fehlenden Daten

Im Allgemeinen, je mehr Daten, der verfügbar ist, wenn er einen Baum baut, desto genauer und zuverlässig der resultierende Baum sein wird. Fehlende Daten sind nicht weniger schädlich als, einfach weniger Daten zu haben, obwohl sein Einfluss am größten ist, wenn die meisten fehlenden Daten in einer kleinen Zahl von taxa sind. Die weniger Charaktere, die fehlende Daten, besser haben; das Konzentrieren der fehlenden Daten über eine kleine Anzahl von Charakter-Zuständen erzeugt einen robusteren Baum.

Rolle von Fossilien

Weil viele morphologische Charaktere embryological oder Charaktere des weichen Gewebes einschließen, die nicht versteinert sein können, und die Interpretation von Fossilien mehr zweideutig ist als das Leben taxa, ist es manchmal schwierig, Fossil-Daten in phylogenies zu vereinigen. Jedoch, trotz dieser Beschränkungen, ist die Einschließung von Fossilien unschätzbar, weil sie Auskunft in spärlichen Gebieten von Bäumen geben können, lange Zweige zerbrechend und Zwischenzeichen-Staaten beschränkend; so trägt Fossil taxa so viel zur Baumentschlossenheit bei wie moderner taxa.

Molekularer phylogenies kann Raten der Diversifikation offenbaren, aber um Raten des Beginns, des Erlöschens und der Muster in der Diversifikation zu verfolgen, müssen Fossil-Daten vereinigt werden. Molekulare Techniken nehmen eine unveränderliche Rate der Diversifikation an, die selten wahrscheinlich wahr sein wird; in einigen (aber keineswegs alle) Fälle sind die Annahmen, die der Interpretation der Fossil-Aufzeichnung (z.B eine ganze und unvoreingenommene Aufzeichnung) innewohnend sind, daran näher, wahr zu sein als die Annahme einer unveränderlichen Rate, Fossil-Einblicke genauer machend, als molekulare Rekonstruktionen.

Gewichtung von Homoplasy

Bestimmte Charaktere werden mit größerer Wahrscheinlichkeit konvergent entwickelt als andere; logisch sollten solche Charaktere weniger Gewicht in der Rekonstruktion eines Baums gegeben werden. Leider ist die einzige objektive Weise, Konvergenz zu bestimmen, durch den Aufbau eines Baums - eine etwas kreisförmige Methode. Trotzdem führt Gewichtung homoplasious Charaktere wirklich tatsächlich zu besser unterstützten Bäumen. Weitere Verbesserung kann durch die Gewichtung von Änderungen in einer Richtung höher gebracht werden als Änderungen in einem anderen; zum Beispiel versichert die Anwesenheit von Brustflügeln fast Stellen unter den pterygote Kerbtieren, obwohl, weil Flügel häufig sekundär verloren werden, ihre Abwesenheit keinen taxon von der Gruppe ausschließt.

Siehe auch

• Bauplan
• Bioinformatics
• Biomathematics
• Cladistics
• Theorie von Coalescent
• Rechenbetonter phylogenetics
• RAND des Existenz-Programmes
• Sprachfamilie
• Maximaler Geiz
• Molekularer phylogeny
• PhyloCode
• Joe Felsenstein
• Systematik
• Baum von Phylogenetic
• Netz von Phylogenetic
• Nomenklatur von Phylogenetic
• Software von Phylogenetics
• Baumzuschauer von Phylogenetic
• Phylogenomics
• Phylogeography
• Phylodynamics
• Phylogenetic vergleichende Methoden
• Mikrobischer phylogenetics
• Ontogeny _ (Psychoanalyse)
• Ontogeny
• Phylogeny _ (Psychoanalyse)

Weiterführende Literatur

• Schuh, R. T. und A. V. Z. Brower. 2009. Biologische Systematik: Grundsätze und Anwendungen (2. edn.) internationale Standardbuchnummer 978-0-8014-4799-0

Außenverbindungen

• Der Baum des Lebens
• Interaktiver Baum des Lebens
• PhyloCode
• ExploreTree
• UCMP Messehallen: Phylogeny Flügel
• Gesellschaft von Willi Hennig
• Filogenetica.org in spanischem
• PhyloPat, Phylogenetic Muster
• SplitsTree, Programm, um phylogenetic Bäume und uneingewurzelte phylogenetic Netze zu schätzen
• Dendroscope, Programm, um phylogenetic Bäume und eingewurzelte phylogenetic Netze zu ziehen
• Phylogenetic, der auf dem T-KÖNIG-Server ableitet
• Mesquite
• NCBI - Systematik und molekularer Phylogenetics
• Was Genome Uns Über die Vergangenheit Erzählen Können - lesen über phylogenetics durch Sydney Brenner
• Das Phylogeny-Archiv von Mikko
• Wer ist, Wer sich in Phylogenetic Netzforschungsarbeiten auf das phylogenetic Netz bezogen

hat

• Phylogenetic Rekonstruktion von Genordnungsdaten
• ETE: Eine Pythonschlange-Umgebung für die Baumerforschung ist Das eine Programmierbibliothek, um sich phylogenetic Bäume zu analysieren, zu manipulieren und zu vergegenwärtigen. Bezüglich.
• PhylomeDB: Eine öffentliche Datenbankbewirtung Tausende vom Gen phylogenies, viele verschiedene Arten anordnend. Bezüglich.
• Ein veröffentlichtes Unterrichten, das trainiert, für den Prozess von molekularem phylogenetics zu demonstrieren.