Asosiy kontent

Course: Yuqori sinf biologiyasi > Unit 7

Lesson 3: Filogeniya

Filogenetik daraxtlar

Filogenetik daraxt nima ekanligi. Filogenetik daraxtlarni qanday oʻqish va undagi qaysi turlar oʻzaro yaqinroq qarindosh ekanini aniqlash.

Asosiy tushunchalar:

Filogenetik daraxt organizmlar oʻrtasidagi evolyutsion aloqalarni ifodalovchi diagrammadir. Filogenetik daraxtlar aniq faktlar emas, balki farazlardir.
Filogenetik daraxtdagi shoxlanish qonuniyati turlar yoki boshqa guruhlarning umumiy ajdoddan qanday kelib chiqqanligini koʻrsatadi.
Filogenetik daraxtdagi turlarning umumiy ajdodi qanchalik yaqin boʻlsa, ular shunchalik yaqin qarindosh, umumiy ajdodi qanchalik uzoq boʻlsa, ular shunchalik uzoq qarindosh boʻladi.
Filogenetik daraxtlar ekvivalent boʻlgan bir necha usullarda tuzilishi mumkin. Daraxt shoxlarini shoxlanish joyidan oʻzgartirish undagi maʼlumotlarni oʻzgartirmaydi.

Kirish

Odamlar narsalarni tartibga keltirish boʻyicha katta qobiliyatga ega. Faqat kiyim javoni yoki xonalarnigina emas (shaxsan oʻzim bu ikki narsa boʻyicha maqtana olmayman). Odamlar borliqdagi narsalarni guruhlarga jamlash va tartib bilan joylashni yoqtiradi. Qadimgi yunon faylasufi Aristoteldan boshlab insoniyat tomonidan Yer yuzidagi xilma-xil tirik jonzotlar tasniflab chiqilgan.

Eng soʻnggi qilingan tasniflarning katta qismi organizmlar orasidagi evolyutsion aloqalar, yaʼni ularning filogeniyasiga asoslangan. Bunday filogeniyaga asoslangan tasniflash tizimlarini tuzish tur yoki boshqa guruhlarning umumiy ajdoddan qanday qilib rivojlanib chiqqanligi haqidagi tushunchalarimizni aks ettiradi.

Ushbu maqolada organizmlar orasidagi evolyutsion aloqalarni ifodalovchi diagrammalar, yaʼni filogenetik daraxtlar bilan tanishib chiqamiz. Ulardan aynan nimani oʻrganish (yoki oʻrganib boʻlmasligi) mumkinligi haqida bilib olamiz. Bundan tashqari, organizmlarning qarindoshlik darajasi bu daraxtlarda qanday ifodalanishi haqida ham oʻrganamiz.

Filogenetik daraxtning tuzilishi

Filogenetik daraxtni tuzishda biz turlar yoki organizmlar boshqa guruhlarning umumiy ajdodidan qanday rivojlangani toʻgʻrisidagi eng soʻnggi gipotezalarimizga asoslanamiz

^{1}

. Ushbu gipotezalar bizni qiziqtirgan turlarning jismoniy belgilari yoki genlarining DNK ketma-ketliklari kabi toʻplagan maʼlumotlarimiz asosida yaratiladi. Siz bu haqda filogenetik daraxtlarni tuzish nomli maqolada yanada koʻproq maʼlumot bilib olishingiz mumkin.

Yoʻq! Filogenetik daraxt turli darajalar oʻrtasidagi aloqani koʻrsatishi mumkin. Misol uchun, populyatsiyalar, kichik turlar, turlar yoki yaqin turlarning katta guruhlari uchun turlicha filogenetik daraxtlarni tuzib chiqishimiz mumkin.

Ushbu xilma-xil guruhlar takson deb ataluvchi umumiy tushuncha bilan nomlanadi. Shunday qilib, filogenetik daraxtni turli taksonlar uchun tuzishimiz mumkin.

Bu maqolada sodda va tushunarliroq boʻlishi uchun faqat turlar uchun tuzilgan filogenetik daraxtlarni koʻrib chiqamiz. Lekin ushbu asosiy prinsiplarni populyatsiyalarda “kichraytirib” yoki yaqin turdagi katta guruhlar uchun “yiriklashtirib” qoʻllash mumkin.

Filogenetik daraxtda bizni qiziqtirgan turlar yoki guruhlar daraxt shoxlari uchida joylashadi. Misol uchun, quyidagi filogenetik daraxt beshta tur: A, B, C, D va E turlar orasidagi aloqalarni koʻrsatib, ular daraxt shoxlarining uchida joylashtirilgan.

Filogenetik daraxt shoxlarining qanday joylashgani bizning berilgan turlarning umumiy ajdoddan qanday kelib chiqqanligi haqidagi tushunchalarimizni ifodalaydi. Har bir shoxlanish nuqtasi (ichki tugun deb ham ataladi) divergensiya hodisasi yoki bitta ajdodning ikki yoki undan ortiq turlarga ajralishini koʻrsatadi.

Har bir shoxlanish nuqtasida ushbu shoxlar uchida joylashgan barcha turlarning eng soʻnggi umumiy ajdodi joylashgan. Misol uchun, A va B turlar ajralib chiqqan shoxlanish nuqtasida ushbu turlarning eng soʻnggi umumiy ajdodi keltirilgan. Daraxtning pastki qismi yoki ildizi tepasidagi birinchi shoxlanish nuqtasida barcha turlarning (A, B, C, D, E) umumiy ajdodi keltirilgan.

Ushbu daraxtdagi har bir gorizontal chiziq hozir yashayotgan turga olib keluvchi ajdodlar qatorini anglatadi. Misol uchun, E turga olib keluvchi chiziq uning boshqa turlardan ajralib chiqqandan beri yashagan ajdodlarini anglatadi. Shu tartibda daraxt ildizi ushbu daraxtda keltirilgan barcha turlarning soʻnggi umumiy ajdodiga olib keluvchi organizmlar qatorini koʻrsatadi.

Qaysi turlar bir-biriga koʻproq qarindosh?

Filogenetik daraxtda ikkita turning qarindoshlik darajasi aniq maʼno bildiradi. Agar ikkita tur koʻproq umumiy ajdodga ega boʻlsa, ular yaqinroq qarindosh, agar kamroq umumiy ajdodga ega boʻlsa, ular uzoqroq qarindosh hisoblanadi.

Har qanday tur yoki boshqa guruhlarning eng soʻnggi umumiy ajdodini topish uchun osongina usulni qoʻllashimiz mumkin. Buning uchun ikkita tur tugagan shoxdan “orqaga qarab yuramiz” va shu ikki turni birlashtiruvchi chiziq toʻqnashadigan nuqtani topguncha davom etamiz.

Aytaylik, A va B hamda B va C juftliklarning qaysi biri koʻproq qarindosh ekanini aniqlamoqchimiz. Buni aniqlash uchun ikkala juftlikning daraxtdagi chiziqlari boʻylab orqaga harakatlana boshlaymiz. A va B tur juftligi B va C tur juftligidan koʻra ertaroq tutashadi. Demak, A va B turlar B va C turlarga nisbatan yaqinroq qarindosh ekan.

Yana shuni ham eslatish joizki, ayrim turlarning qarindoshlik darajasini bu yoʻl bilan solishtira olmaymiz. Misol uchun, biz A va B turlar C va D turlardan koʻra yaqinroq qarindosh deb ayta olmaymiz. Chunki filogenetik daraxtning gorizontal oʻqlari vaqtni bevosita ifodalamaydi. Shu sababli biz faqat bir chiziq yoki shoxda kechayotgan jarayonlarni solishtirishimiz mumkin, turli shoxlardagi jarayonlarni esa solishtira olmaymiz.

Filogenetik daraxtlarni oʻqish boʻyicha ayrim maslahatlar

Siz turli formatlarda chizilgan filogenetik daraxtlarga duch kelishingiz mumkin. Pastda chap tomonda koʻrsatilganidek, ayrimlari bloksimon chizilgan. Boshqalari esa oʻng tomonda keltirilganidek, diagonal chiziqlar orqali ifodalangan. Bloksimon daraxtda koʻrsatilganidek, filogenetik daraxtlarning shoxlari vertikal yoki gorizontal joylashgan boʻlishi mumkin.

Yuqoridagi uchta daraxt A, B, C, D va E turlar bir xil aloqaga ega ekanini ifodalaydi. Buni oʻzingiz tekshirib koʻrishingiz mumkin. Shoxlanish yoʻli va umumiy ajdodlarning tartibi ham ikkala daraxtda bir xil. Turlicha koʻrinishda boʻlgan ushbu daraxtlardagi bir xil maʼlumot daraxtlarning qarindoshlik darajasini koʻrsatadi.

Yana bir muhim jihat shuki, agar har qanday filogenetik daraxtdagi shoxlanish nuqtasidagi shoxlar oʻrnini almashtirsak, daraxtning asosiy mazmuni oʻzgarmaydi. Yuqoridagi ikki daraxt turli koʻrinishlarda ifodalangan boʻlsa-da, turlar orasidagi munosabatlar oʻzgarmagan. Quyidagi daraxtlarda ham toʻrttala tur orasidagi bir xil aloqa koʻrsatilgan:

Agar bir qarashda yuqoridagi daraxtlar bir xil tuyulmasa, u holda daraxt uchidagi turlarning (W, X, Y va Z) tartibiga emas, balki daraxtlarning shoxlanishiga eʼtibor bering. Chunki turlarning joylashish tartibi emas, aksincha, daraxtning shoxlanish strukturasi bizga eng kerakli maʼlumotni beradi.

Biz yuqorida koʻrib chiqqan daraxtlar sodda tuzilgan boʻlib, har bir shoxlanish nuqtasidan faqat ikkita shox ajralgan. Lekin baʼzan politomiya (“poly” – koʻp; “tomy” – boʻlinish) mavjud daraxtlar ham uchrab turadi. Yaʼni bir shoxlanish nuqtasidan uch yoki undan ortiq yangi turlar paydo boʻladi

^{2}

. Odatda politomiya shoxlanish qanday tartibda kechganini bilish uchun yetarli maʼlumot boʻlmaganda kuzatiladi.

Agar keyinchalik daraxtda ifodalangan turlar haqida yangi maʼlumotlar topilsa, yangi maʼlumot asosida politomiya toʻgʻrilanishi mumkin.

Filogenetik daraxtlar qanday tuzib chiqiladi?

Filogenetik daraxtni tuzish uchun koʻpincha olimlar oʻrganilayotgan turlarning koʻplab belgilarini solishtiradi va tahlil qiladi. Bu belgilar morfologik (shakl, koʻrinish), ichki anatomiya, xulq-atvor, biokimyoviy yoʻllar, DNK va oqsil ketma-ketligi, hattoki qazilma qoldiqlarining xususiyatlari boʻlishi mumkin.

Aniq, mazmunli filogenetik daraxtni tuzish uchun olimlar odatda (maʼlumotlardagi xatolik tufayli notoʻgʻri daraxt tuzilib qolishining oldini olish uchun) koʻplab belgilardan foydalanadi. Shunga qaramasdan, filogenetik daraxtlar aniq javob emas, balki gipoteza hisoblanadi. Ular faqat mavjud maʼlumotlar darajasida aniqlikka ega boʻladi. Yangi maʼlumotlar topilib, tahlil qilingach, daraxtlar qayta koʻrib, tekshirilib chiqiladi va yangilanadi. DNK ketma-ketliklarini aniqlash imkoni tobora oshayotgan hozirgi zamonda genlar va turlar orasida ularning genlari qanchalik yaqinligini aniqlash imkoniyati yanada ortdi.

Filogenetik daraxtlarni tuzish haqidagi keyingi maqolada turlar toʻgʻrisida berilgan har xil maʼlumotlardan foydalanib, filogenetik daraxtlar qanday tuzilishini koʻrib chiqamiz.

Mavzuga oid manbalar

Ushbu maqola quyidagi maqolalarning oʻzgartirilgan hosilasidir:

“Taxonomy and phylogeny” (Taksonomiya va filogeniya) / Robert Bear, Davron Rintoul, Bryus Snayder, Marta Smit-Kaldas, Kristofer Xerren va Eva Horn, CC BY 4.0. Maqolaning aslini quyidagi manzildan bepul yuklab olishingiz mumkin: http://cnx.org/contents/db89c8f8-a27c-4685-ad2a-19d11a2a7e2e@24.18.
“Organizing life on Earth” / OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Maqola aslini quyidagi manzildan bepul yuklab olishingiz mumkin: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.8.

Ushbu maqola CC BY-NC-SA 4.0 litsenziyasiga ega.

Mavzuda keltirilgan iqtiboslar

John. W. Kimball, "Taxonomy: Classifying Life," Kimball's Biology Pages, last modified December 16, 2013, http://www.biology-pages.info/T/Taxonomy.html.
Jack R. Holt, "Polytomy," Dictionary of Terms,ast revised January 2, 2009, http://comenius.susqu.edu/biol/202/dictionary%20of%20terms/p/polytomy.htm.

Mavzuga oid qoʻshimcha maʼlumotlar

Baum, Davron. "Reading a Phylogenetic Tree: The Meaning of Monophyletic Groups." Nature Education 1, no. 1 (2008): 190. http://www.nature.com/scitable/topicpage/reading-a-phylogenetic-tree-the-meaning-of-41956.

"Building the Tree." Understanding Evolution. Accessed July 5, 2016. http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/evo_08.

"Cladistics." Wikipedia. Last modified June 19, 2016. https://en.wikipedia.org/wiki/Cladistics.

"Cladistics and Classification." Rediscovering Biology. Accessed July 5, 2016. https://www.learner.org/courses/biology/textbook/compev/compev_3.html.

Holt, Jack R. "Polytomy." Dictionary of Terms. Last revised January 2, 2009. http://comenius.susqu.edu/biol/202/dictionary%20of%20terms/p/polytomy.htm.

Kimball, John W. "Taxonomy." Kimball’s Biology Pages. Last modified December 16, 2013. http://www.biology-pages.info/T/Taxonomy.html.

OpenStax College, Biology. "Determining Evolutionary Relationships." OpenStax CNX. Last modified March 23, 2016. http://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10.8:tOc5w74I@5/Determining-Evolutionary-Relat.

"Part 1 - Reading Phylogenetic Trees." Accessed July 5, 2016. http://medsocnet.ncsa.illinois.edu/MSSW/moodle/AuthTut/vpage_beta.php?tid=218&&pid=1055.

"Phylogenetics: DNA Protocol." Intro Biology: BIOL153. Accessed July 5, 2016. http://bcrc.bio.umass.edu/intro/content/phylogenetics-dna-protocol.

Purves, William K., Davron Sadava, Gordon H. Orians, and H. Craig Heller. "Reconstructing and Using Phylogenies." In Life: The Science of Biology, 496-509. 7th ed. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 2003.

"Reconstructing Trees: A Simple Example." Understanding Evolution. Accessed July 5, 2016. http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/phylogenetics_07.

Reece, Jane B., Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, and Robert B. Jackson. "Phylogeny and the Tree of Life." In Campbell Biology, 547-558. 10th ed. San Francisco: Pearson, 2011.

Thanukos, Anna and Allen Collins. "Phylogenetic Systematics, a.k.a. Evolutionary Trees." Understanding Evolution. Accessed July 5, 2016. http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/phylogenetics_01.

"Understanding Phylogenies." Understanding Evolution. Accessed July 5, 2016. http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/evo_05.

"What is Phylogeny?" Tree of Life Web Project. Accessed July 5, 2016. http://tolweb.org/tree/learn/concepts/whatisphylogeny.html.

Wilkin, Douglas and Niamh Gray-Wilson. "Cladistics." CK-12 Foundation. http://www.ck12.org/book/CK-12-Biology-Advanced-Concepts/section/10.44/.

Wilkin, Douglas and Niamh Gray-Wilson. "Phylogeny - Advanced." CK-12 Foundation. Last modified June 7, 2016. http://www.ck12.org/book/CK-12-Biology-Advanced-Concepts/section/10.43/.

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish

Saralash:

Hozircha izohlar yoʻq.

Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.