يعمل النهج المسمى " كلاديستكس " على الكائنات الحية ، والحفريات ، والحمض النووي.

كيف نعرف كيف كانت أشكال الحياة اليوم عندما تطورت لأول مرة؟ لسنوات ، كان يمكن لعلماء الأحياء استخلاص استنتاجات حول الأسلاف الشائعة لأشكال الحياة اليوم ، استنادًا إلى علم المناخ ، الذي يقدر عدد أوجه التشابه. عمل هذا النهج مع الأحافير والمخلوقات الحية ، وسمح لنا بتصنيفها إلى تسلسل هرمي متفرع ، بدءًا من سلف مشترك. ولكن اليوم لدينا DNA بدلاً من أشكال العظام وعدد الأسنان.

كيف نبني لها شجرة؟ اتضح أن النهج الكلادي العام يعمل هنا أيضًا.

Cladistics

لنفترض أننا بحاجة إلى فهم أسلاف الثدييات. للقيام بذلك ، تحتاج إلى أخذ مجموعة منفصلة ، ولكن ذات صلة - الزواحف مناسبة للثدييات. تتميز الزواحف والثدييات بالعديد من السمات الشائعة - أربعة أطراف (جميعها رباعيات الأرجل ، وحتى الثعابين والحيتان ذات الأطراف البدائية). هناك اختلافات - الفراء أو عظام خاصة في الأذن الداخلية. هناك صفات متشابهة جزئيًا - وضع البيض في خلد الماء ، أو السمات الموجودة فقط في مجموعة معينة - تحلق في الخفافيش.

باستخدام هذه الميزات ، يمكنك تتبع كيفية تجميع كل شيء. على الرغم من أن الخفافيش والحيتان مختلفة تمامًا ، إلا أنها لا تضع بيضًا ، وبالتالي ، على الأرجح ، فهي أكثر ارتباطًا ببعضها البعض من البويضات. وبما أن هذه الأخيرة تضع بيضًا ، مثل الزواحف ، فمن المرجح أنها تفرعت من شجرة نمو الثدييات مبكرًا جدًا.

في بعض الأحيان تنتهك ميزات غريبة انسجام الشجرة - على سبيل المثال ، الثعابين والحيتان لها أطراف بدائية فقط ، على الرغم من حقيقة أنها مرتبطة ببعضها البعض لعلامات أخرى. يتم حل مثل هذه المشاكل في بعض الأحيان من خلال جمع المعلومات حول عدد كاف من الميزات. عدد الاختلافات التي تفصل الحيتان والثدييات الأخرى أقل من عدد الميزات المتشابهة.

منطق هذا التحليل بسيط: فكلما زاد ارتباط أعضاء المجموعة ارتباطًا وثيقًا ، قل الاختلافات بينهم. لذلك ، ينتمي الناس بوضوح إلى الرئيسيات ، وليس إلى القوارض.

Cladistics يمكن أن تساعد في فرز الماضي. الزواحف والمبيضات تضع بيضها ، مثل خلد الماء ، يمكن الافتراض أنه في الوقت الذي فصل فيه المبيض الشجرة الثديية ، وضع جميع أسلافهم بيضهم أيضًا. يمكنك فهم الميزات التي ظهرت لأول مرة في الثدييات المنقرضة ، وعمل ترتيب الفروع من شجرة التنمية.

أسماك القرش / أسماك الريش / البرمائيات / الرئيسيات / القوارض / التماسيح /
فروع الطيور من الأسفل إلى الأعلى: الهيكل العظمي ، رباعيات الأرجل ، أمنون ، الفراء

من المهم ملاحظة أن هذا المنطق ليس مثاليًا دائمًا. على سبيل المثال ، من المعروف أن الحيتان وأفراس النهر من الأقارب المقربين إلى حد ما. إنهم يعيشون في الماء ، لذا فمن المنطقي أن نفترض أن سلفهم عاش هناك. ومع ذلك ، تشير الأحافير إلى العكس - فهي تمثل فرعين مختلفين عن الأسلاف الذين عاشوا على الأرض.

Cladistics تخترق علم الوراثة

بشكل ملائم ، تنطبق نفس الاعتبارات على DNA. يعتمد Cladistics على فكرة أن الكائنات ذات الحد الأدنى من الاختلافات يجب أن تكون أقرب صلة بالقرابة. يمكن أن تتغير كل قاعدة مزدوجة تقريبًا بسبب طفرة (باستثناء قواعد أهم الجينات). لذلك ، كل زوج قادر على أن يصبح سمة مميزة. يتطلب عدد صغير من التغييرات عددًا صغيرًا من الطفرات ، لذلك على الأرجح يعني اختلافًا بسيطًا بين تسلسلات الحمض النووي.

تختلف المتسلسلات الثلاثة في الصورة أدناه ، ويتم تمييز الفرق في الثاني والثالث بالنسبة إلى الأول باللون الأحمر. هناك اختلافان فقط بين الأول والثاني وأربعة بين الأول والثالث. هذا يعني أن أول تسلسلين مرتبطان بعلاقات أوثق.

وأي من التسلسلين الأولين أقرب إلى الثالث؟ للقيام بذلك ، كرر العملية ، لاحظ فقط الاختلافات فيما يتعلق بالتسلسل الثالث.

يمكن ملاحظة أن الأول والثاني لهما نفس العدد من الاختلافات مع الثالث. من المستحيل تحديد أيهما أقرب. ستبدو شجرة مبنية على أساس هذه العلاقة

على النحو التالي: يعتمد الباحثون ، الذين اكتشفوا العلاقة بين الكائنات الحية ، على شيء أكثر من اثني عشر قاعدة متزاوجة ، ولكن في الواقع ، العملية متشابهة. تحتاج إلى وضع التسلسل على الشجرة المقترحة ومعرفة عدد التغييرات المطلوبة لكل فرع. خلط الشجرة وكرر التحليل. ونتيجة لذلك ، يتم تقليل المهمة إلى بحث بسيط عن شجرة تتطلب أقل عدد من التغييرات.

حسنًا ، أو بسيط تقريبًا. مشكلة واحدة هي تعريف التسلسل المكافئ. تنتمي العديد من جينات الفقاريات إلى مجموعات جينية أكبر. لدى الناس 22 عضوًا مختلفًا من عائلة الجينات FGF. بمقارنتها مع الفئران ، تحتاج إلى مقارنة FGF-14 البشري مع ما يعادل الفأر من FGF-14 ، وليس مع أفراد آخرين من العائلة. يمكن فقدان أو تكرار العديد منها ، ثم يمكن العثور على جينين من نوع FGF-14 في الأنواع ، أو لا يوجد.

هذه الأحداث - ازدواجية وحذف التسلسلات - تحدث باستمرار خارج الجينات. عند مقارنة تسلسلات مختلفة ، عليك أن تفهم أن بعض القواعد قد لا تتغير ، ولكن الهوة. قد تواجه تسلسلات أخرى إدخال قواعد ، والتي تحتاج أيضًا إلى النظر فيها. ولكن مع وجود ما يكفي من الحمض النووي والتحليل الدقيق ، يمكنك إعادة إنشاء الأشجار التطورية وكذلك استخدام خصائص الكائنات الحية.

ومع ذلك ، يمكن أيضًا إعادة إنشاء الماضي. دعونا نلقي نظرة على نفس التسلسلات الثلاثة المميزة بشكل مختلف.

الآن ، تختلف القواعد المميزة باللون الأحمر عن القواعد الأكثر شيوعًا إحصائيًا لهذه التسلسلات الثلاثة. إذا كان لدينا دليل على أن هذه التسلسلات كان لها سلف مشترك ، فمن المرجح أن هذه الاختلافات هي طفرات مفردة في الماضي. إذا كان الأمر كذلك ، فيمكننا أن نفترض تسلسل سلفهم - يتطلب أقل عدد من التغييرات للحصول على أحفاد. لذلك ، إذا كان على التسلسل الأول اثنين من التسلسلات الثلاثة لديهم G ، وواحد لديه A ، فمن المرجح أن سلفه كان لديه G.

وهذا التحليل له حدوده. من المستحيل معرفة ما إذا كانت المؤسسة قد تغيرت أكثر من مرة في كامل تاريخ وجودها - وتصبح هذه مشكلة عند الانغماس في الماضي البعيد. لكن التكنولوجيا تعمل. استخدمناها لإعادة تكوين البروتينات القديمة ، والعديد منها قادر على العمل في الظروف الحديثة. في كثير من الحالات ، لها خصائص مختلفة - على سبيل المثال ، تحمل درجة حرارة عالية - يمكنها أن تخبرنا عن البيئة الحية للكائنات الحية.

من الممكن استخدام هذا للإجابة على سؤال متى يوجد بروتين الأجداد أو الأنواع التي يستخدمها. بالنسبة لمعظم النسب ، يمكن حساب عدد الطفرات الجديدة ، التي تحدث بشكل نموذجي لكل جيل. يمكن مقارنته مع العدد الإجمالي للطفرات وحساب عدد الأجيال المطلوبة لتحقيق الحالة الحالية بالتسلسل. بإضافة متوسط الوقت بين الأجيال ، يمكنك تقدير الوقت المستغرق لإنتاج الحمض النووي اليوم. الأخطاء كبيرة ، لكن لهذا النهج مزاياه.

عبارة "لا تعيد الماضي" عبارة مبتذلة. ولكن من الواضح أن الماضي يترك بصماته على الحاضر. عند قراءة المسارات ، يمكنك تكوين صورة حية ومفيدة للماضي ، حتى بدون آلة الزمن من أجل الذهاب إلى هناك شخصيًا.

ملاحظة perev: يتم تقديم مثال مثير للاهتمام لاستخدام التكنولوجيا لتقدير الوقت المطلوب لظهور الحمض النووي الحديث في العمل العلمي لـ Kittler و Kaiser و Stonking . من المعروف أن القمل الذي يعيش في الشعر على رأس الشخص والقمل الذين يعيشون في ملابسه هم أقارب ، وإن كان بعيدًا. اتضح أنه يمكنك حساب المدة التي اختلفت فيها مساراتهم الجينية - وسيميز هذا التاريخ اللحظة التي بدأ فيها الناس في ارتداء الملابس بشكل جماعي. وفقا للعلماء ، حدث هذا قبل حوالي 72000 سنة. صحيح أن الخطأ كبير: ± 42000 سنة.

كيف نعيد إنشاء ماضينا التطوري

Cladistics

Cladistics تخترق علم الوراثة

More articles: