Evolutionäre Beziehungen

Der Mensch klassifiziert und organisiert biologische Organismen seit Jahrtausenden. Ursprünglich in erster Linie die Bestellung von überlebensnotwendigen Objekten. Mit dem Fortschreiten der Menschheitsgeschichte wuchs auch die Geschicklichkeit und Detailgenauigkeit dieser Klassifikationen. Im vierten Jahrhundert v. Chr. leistete Aristoteles Pionierarbeit bei der formalen Klassifizierung, indem er Pflanzen und Tiere in verschiedene Gruppen einteilte und diese dann weiter einteilte, basierend auf ihren physischen Merkmalen und Merkmalen wie den Lebensräumen, die sie bewohnen. Später, in der Mitte des 19. Jahrhunderts, baute Linné auf dem System des Aristoteles auf. Er nannte seine höchste Gruppierungsstufe die Königreiche und teilte von dort aus die Gruppen mit Hilfe von Synapomorphien ein, einem definierenden physikalischen Merkmal, das einen Zweig spaltet. Besitzt ein Tier zum Beispiel ein Rückgrat oder eine ähnliche Struktur, sollte es in die Stamm chordata eingeordnet werden. Wenn nicht, dann gibt es viele andere Stämme, in die sich Tiere ohne Rückgrat aufteilen lassen, darunter die Gliederfüßer, eine große Gruppe, zu der auch Insekten gehören. Linné fuhr fort, Gruppen von Organismen auf der Grundlage ihrer Synapomorphien auf den folgenden Ebenen durch die Klasse, Ordnung, Familie und Gattung aufzuteilen, bis sie die endgültige Bezeichnung im Allgemeinen als Art erreichten. Wir bezeichnen die Art der Klassifizierung von Linné als Kladistik, die Klassifizierung von Organismen, die auf Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften basiert.

Heutzutage konstruieren Wissenschaftler häufig Bäume, die Dendrogramme genannt werden, um diese Spaltungen und Gruppen visuell darzustellen. Diese besondere Form des Dendrogramms, das Kladogramm, visualisiert die kladistischen Beziehungen zwischen den Arten, so dass die Spitzen des Baumes die Art darstellen und die Äste zeigen, wie sie miteinander in Beziehung stehen. Hier sind zum Beispiel Schimpanse und Bär enger miteinander verwandt und haben mehr gemeinsame Merkmale als jeder von ihnen mit dem Mondfisch. Die Stellen, an denen sich die Äste treffen, werden als Knoten bezeichnet und bezeichnen gemeinsame Vorfahren für die folgenden Arten. Ein zweiter wichtiger Dendrogrammtyp ist das Phylogram. Diese unterscheiden sich von Kladogrammen, da die Länge der Äste zwischen den Arten variiert und den Grad der Veränderung zwischen ihnen darstellt. Je länger der Zweig also ist, desto mehr Zeit ist vergangen, seit sich die Art von ihrem letzten gemeinsamen Vorfahren abgespalten hat.

Dendrogramme wurden einfach durch die Analyse der Morphologie von Organismen erstellt. Mit dem Aufkommen moderner Technologie ist auch der DNA-Vergleich zu einer gängigen Methode geworden, um Bäume zu bauen. Die DNA besteht aus Nukleotiden, die mit einer von vier verschiedenen Basen assoziiert sind. Adenin, Guanin, Cytosin oder Thymin. Die Reihenfolge dieser Basen ist der DNA-Code. Dieser Code wird vom übergeordneten Element an die Nachkommen weitergegeben. Wenn man sich also eine einzelne Spezies wie den Menschen ansieht, gibt es einen sehr hohen Grad an Ähnlichkeit in unserem genetischen Code, etwa 99,9 %. Wir teilen auch einen Teil unseres DNA-Codes mit anderen Spezies wie Schimpansen und Mäusen, aber der Grad der allgemeinen Ähnlichkeit zwischen unserer DNA und ihrer ist sehr unterschiedlich. Das bedeutet, dass wir Bäume erstellen können, die Arten auf der Grundlage der Ähnlichkeiten oder Unterschiede zwischen ihren genetischen Codes gruppieren. Dieses Analysegebiet, das Statistik, mathematische Modellierung und Informatik kombiniert, wird als Bioinformatik bezeichnet. Um DNA-Sequenzen zu vergleichen, verwenden Forscher häufig ein Bioinformatik-Tool namens Basic Local Alignment Search Tool (BLAST), das vom National Center for Biotechnology Information entwickelt wurde und von diesem gepflegt wird.

In diesem Labor erstellst du zunächst ein Kladogramm von Tieren anhand morphologischer Informationen und platzierst dann eine fossile Spezies auf diesem Kladogramm basierend auf ihrer Morphologie. Anschließend verwenden Sie DNA-Sequenzen von mehreren verschiedenen modernen Verwandten des Fossils und die BLAST-Datenbank, um Ihre Positionierung des Fossils auf dem Baum zu überprüfen.