Contenuto
- Storia antica dei sistemi di classificazione
- Sistemi di classificazione del ventesimo secolo
- Emersione della cladistica
- Che cos'è la sistematica filogenetica?
- Definizione di cladistica
- Presupposti di base della classificazione cladistica
- Che cos'è un cladogramma?
- Esempi di cladistica
- Terminologia della classificazione cladistica
- Stati caratteristici degli organismi
- Metodi di cladistica
- Classificazione evolutiva tradizionale
- Classificazione cladistica moderna
- Direzioni future in Cladistics
Milioni di anni fa, una singola cellula ha avviato un'evoluzione che ha dato origine all'albero della vita e ai suoi tre domini principali: Archaea, Batteri ed Eucariota.
Ogni ramo è un esempio di a clade. Un clade rappresenta un gruppo che include un antenato comune e tutti discendenti. cladistica è una forma moderna di tassonomia che posiziona gli organismi su un diagramma ramificato chiamato a cladogram (come un albero genealogico) basato su tratti come somiglianze di DNA e filogenesi.
Storia antica dei sistemi di classificazione
Nel campo della biologia, la cladistica è a sistema di tassonomia ciò comporta la classificazione e la disposizione degli organismi su a albero filogenetico della vita. Prima dell'analisi del DNA, la classificazione si basava fortemente su osservazioni di tratti e comportamenti simili e diversi.
Le società occidentali hanno usato la classificazione sin dai tempi di Aristotele nell'antica Grecia, quando gli organismi viventi erano semplicemente divisi in categorie di piante e animali a scopo di studio.
Nel 1700, Carolus (Carl) Linneo ha sviluppato una tassonomia della biologia sistematica basata sulla classificazione degli organismi per aspetto esteriore e tratti condivisi. Ha sviluppato uno schema per posizionare l'organismo in a taxon gerarchico (un gruppo; singolare) che includeva diversi taxa (gruppi; plurale). Linneo sviluppò anche una nomenclatura binomiale - un sistema di assegnazione di nomi scientifici come Homo sapiens (umano) agli organismi.
Charles Darwin e Alfred Russel Wallace propose l'idea della selezione naturale e Darwin formalizzò la teoria dell'evoluzione a metà del 1800. Darwin Sull'origine delle specie scosse la comunità scientifica suggerendo che tutti gli organismi discendevano da un antenato comune e potevano essere classificati in base alle loro relazioni evolutive.
Sistemi di classificazione del ventesimo secolo
Ornitologo Ernst Mayr era un eminente biologo evoluzionista del 20 ° secolo che ha studiato a fondo la tassonomia degli uccelli mentre viaggiava e lavorava come curatore presso l'American Museum of Natural History di New York. Il suo libro rivoluzionario Sistematica e origine delle specie fu pubblicato nel 1942 dalla Columbia University Press.
Mayr è noto per il suo lavoro su geni, ereditarietà, variazione e speciazione delle popolazioni in aree isolate, che possono essere utilizzate a fini di classificazione.
Emersione della cladistica
La cladistica è un sistema di classificazione biologica basato sull'analisi di tratti, composizione genetica o fisiologia che sono stati condivisi con un antenato comune fino a quando si è verificato un tipo di divergenza, producendo nuove specie. Tassonomo tedesco Willi Hennig jumpstarted classificazione cladistica nel 1950 quando scrisse il suo libro su sistematica filogenetica.
Il libro fu successivamente tradotto in inglese e ampiamente letto in America dopo essere stato pubblicato dalla University of Illinois Press nel 1966.
La teoria della sistematica filogenetica di Hennig sfidava gli approcci contemporanei alla tassonomia introdotti da Darwin e Wallace.
Ha sostenuto che le specie dovrebbero essere identificate e classificate in base alla genetica e alle relazioni clade, in particolare gruppi monofiletici. Hennig ha affinato le origini recenti e l'identificazione di tratti evoluti e modificati di organismi che condividevano un lignaggio diretto, anche se le caratteristiche derivate non erano affatto simili a quelle dell'antenato comune.
Che cos'è la sistematica filogenetica?
Phylogenetics è lo studio di relazioni evolutive note o ipotizzate basate sul filogenesi (lignaggio) di organismi raggruppati. L'albero filogenetico della vita illustra come i taxa (gruppi di organismi) si siano evoluti in un ordine specifico mentre la vita si diversificava e si ramificava da un antenato comune.
Il processo di speciazione evolutiva sembra rami di un albero genealogico. Poiché non esiste un modo sicuro per sapere cosa è successo tanto tempo fa, le scienze devono trarre delle conclusioni su come la vita si è evoluta in base reperti fossili, anatomia comparata, fisiologia, comportamento, embriologia e dati molecolari. La biologia evolutiva è un campo dinamico in cui vengono continuamente fatte nuove scoperte.
Definizione di cladistica
I biologi evoluzionisti inferiscono ipotetiche relazioni evolutive tra i taxa sulla base di un confronto dettagliato di caratteristiche simili e diverse.
Lo studio della discesa evolutiva aiuta a individuare quando si sono manifestati alcuni tratti e sono stati tramandati alle generazioni successive. L'analisi cladistica, come la sistematica filogenetica, esamina i modelli evolutivi di discesa che aiutano a mettere insieme la storia evolutiva delle specie, spiegando anche la diversità della vita e le estinzioni delle specie.
Presupposti di base della classificazione cladistica
La cladistica lavora sulla premessa centrale che la vita sulla Terra abbia avuto origine una sola volta, il che significa che tutta la vita può essere fatta risalire a quel primo organismo ancestrale. Il presupposto successivo è che le specie esistenti si dividano in due gruppi delimitati da un nodo su un ramo di un albero. Infine, gli organismi presumibilmente cambiano, si adattano e si evolvono.
Il punto di divergenza rappresenta l'inizio di due nuovi lignaggi che si ramificano e formano due nuove specie.
Che cos'è un cladogramma?
I cladogrammi vengono utilizzati per effettuare confronti significativi tra i gruppi.
In biologia, un cladogramma è a rappresentazione visiva delle caratteristiche correlate in vari organismi. Di solito, il raggruppamento viene effettuato in base a determinati tratti di interesse specificati. Tuttavia, è possibile combinare diversi punti dati per creare un albero evolutivo più accurato che spieghi relazioni complesse.
Si può fare una distinzione tra un cladogramma e un albero filogenetico, ma i termini sono anche usati in modo intercambiabile a volte. I cladogrammi si concentrano su caratteristiche a livello macro e molecolare che indicano correlazione. Un cladogramma suggerisce probabili relazioni evolutive tra gruppi di organismi o taxa che possono essere piccole o grandi in numero:
Esempi di cladistica
Gli eucarioti multicellulari hanno dato origine a un'abbondanza di organismi sempre più complessi.
Ad esempio, pesci e umani risalgono a un antenato comune milioni di anni fa. Quella relazione complicata può essere rappresentata su un semplice cladogramma che illustra le relazioni cladistiche. Inizia immaginando un eucariota ancestrale alla base dell'albero.
Man mano che l'antenato comune si evolveva, un nodo sull'albero si ramificava in vertebrati acquatici come pesci senza mascella. Al nodo successivo, il ramo si divise in tetrapodi a quattro zampe.
Il nodo successivo mostra una divergenza quando gli animali hanno sviluppato uova amniotiche, seguite da una divisione quando gli animali hanno sviluppato pelliccia o pelo. Molto più tardi, umani e primati divergono e si evolvono lungo percorsi separati.
Terminologia della classificazione cladistica
La classificazione cladistica prende in esame alcune caratteristiche degli organismi che incidono direttamente sugli stati ancestrali nella biologia evolutiva. Hennig ha sviluppato molti termini scientifici per descrivere il suo approccio alla categorizzazione, che sono stati fondamentali per le sue idee e teorie. I termini descrivono gruppi di organismi in relazione a un nodo specifico su un albero filogenetico o cladogramma:
Stati caratteristici degli organismi
Stati del personaggio sono tratti derivati attraverso il processo di selezione naturale, adattamento e varianza ereditaria che portano alla biodiversità nella vita. Come tale, solo sinapomorfie sono rilevanti nel discernere le relazioni evolutive. Le sinapomorfie multiple negli organismi con un antenato condiviso lo sono monophyletic:
Metodi di cladistica
Gli scienziati chiamati cladisti sistemano i taxa in un albero filogenetico che può rivelare nuove relazioni evolutive. I raggruppamenti sono realizzati in base a caratteristiche fisiche, molecolari, genetiche e comportamentali.
Un diagramma chiamato cladogramma mostra una relazione, ogni volta che le specie si ramificano da un antenato comune in vari punti della storia evolutiva.
I cladogrammi sono diagrammi ramificati di dati cladistici che organizzano determinate caratteristiche utilizzando, ad esempio, set di dati fisici comparativi o dati molecolari. Oggi i ricercatori spesso usano programmi per computer per combinare set di dati per creare cladogrammi più accurati che mostrano relazioni coerenti e globali tra gli organismi.
La metodologia di base non è difficile, ma ogni passaggio deve essere eseguito meticolosamente:
Classificazione evolutiva tradizionale
Le origini di metodi evolutivi tradizionali di classificazione risalgono all'antichità. Si presumeva che tutti gli organismi viventi fossero piante o animali. I metodi classici non facevano alcuna distinzione tra i tratti osservati ereditati da un antenato distante o uno più recente.
L'obiettivo era ideare una mappa di come la vita sulla Terra potrebbe essersi evoluta dal mare.
Le caratteristiche utilizzate per la classificazione sono determinate da esperti che osservano differenze evidenti come pellicce, squame o piume. L'approccio ha funzionato meglio per la classificazione dei vertebrati rispetto agli invertebrati. Classificazione evolutiva colloca gli organismi in gruppi di dimensioni decrescenti in tre domini che sono ulteriormente suddivisi in regno, phylum / divisione, classe, ordine, famiglia, genere e specie.
I metodi cladistici non sono legati al sistema di classificazione di Linnean e sondano più a fondo la connettività.
La sistematica tradizionale organizza gli organismi su un albero evolutivo in base a quando e come una specie è cambiata come adattamento a un nuovo stile di vita o habitat, per esempio. L'albero mostra direzione dell'evoluzione in tempo. Valutazioni soggettive di tratti e caratteristiche nei metodi tradizionali possono potenzialmente influenzare i risultati e rendere difficile o impossibile replicare uno studio.
Classificazione cladistica moderna
I metodi di classificazione cladistici e filogenetici sono oggi preferiti ai metodi tradizionali di classificazione nelle scienze naturali. L'approccio più recente è più scientifico, basato sull'evidenza e irrefutabile. Ad esempio, il sequenziamento di DNA e RNA viene utilizzato per studiare gli organismi a livello molecolare per il posizionamento sfumato su un cladogramma.
Gli organismi sono disposti secondo il loro caratteristiche derivate condivise.
Direzioni future in Cladistics
La cladistica nel campo della biologia consente agli scienziati di identificare modelli, formulare un'ipotesi, testare ipotesi e fare previsioni.
"La cladistica, quindi, riguarda la scoperta", come descritto dai cladisti contemporanei, David M. Williams e Malte C. Ebach, nel 2018. Williams ed Ebach considerano la cladistica come un processo di classificazione naturale che non richiede fondamenti nella teoria evoluzionistica.
La tecnologia aggiunge un livello di precisione e raffinatezza ai metodi di cladistica. In particolare, il sequenziamento del DNA dei geni indica un grado di parentela e un lignaggio condiviso con un alto grado di sicurezza. Le differenze nel DNA possono fornire indicazioni su quanto tempo fa le specie condividessero un antenato comune.
Le nuove scoperte possono confermare o correggere ipotesi precedenti su come gli organismi si sono evoluti e aiutare a classificare nuove specie quando vengono scoperte.