33.1: Alberi filogenetici

– [Istruttore] Gli alberi filogenetici rappresentano

l’evoluzione delle relazioni tra organismi.

Le relazioni assumono la forma di un albero

con cime, rami, nodi e una radice.

In particolare, le punte dell’albero rappresentano taxa

esistenti o viventi.

E i rami indicano cambiamenti evolutivi

tra antenati e discendenti, come il cambiamento

nella sequenza del DNA, o l’evoluzione

di una caratteristica come le piume.

Gruppi che condividono un antenato comune immediato,

taxa sorelle, sono i parenti più stretti

e condividono nodi, punti in cui i rami si incontrano

come lucertole e uccelli, roditori e umani.

Un nodo basale corrisponde all’antenato comune più recente

di tutti gli organismi nell’albero.

Gli alberi filogenetici raggruppano gli organismi che sono

discendenti di un antenato comune.

Quando un gruppo contiene l’antenato comune più recente

e tutti i suoi discendenti, si chiama clade

o un gruppo monofiletico.

Ad esempio, tutti i vertebrati viventi con piume

sono considerati uccelli.

Un gruppo parafiletico comprende una specie ancestrale

comune alcuni dei suoi discendenti.

Ad esempio, tutti gli animali squamosi con quattro zampe

sono rettili

con l’esclusione di mammiferi e uccelli.

Storicamente, anche i biologi si sono classificati

alcuni organismi polifletici.

Questa designazione abbandonata raggruppava gli organismi

che non condividono un antenato comune immediato.

Ad esempio, gli insettivori sono senza denti,

mammiferi che mangiano insetti.

Le relazioni evolutive tra gli organismi

possono essere determinate confrontando le caratteristiche

morfologiche o genetiche.

Per costruire alberi filogenetici precisi,

gli scienziati si sono rivolti a metodi, come la massima

parsimonia e la massima verosimiglianza.

Usando la massima parsimonia, si assume la minima quantità

di cambiamento tra organismi.

Considerare la disposizione di alci, salmoni e balene

su un albero filogenetico.

Sia il salmone che la balena sono animali marini.

La spiegazione più semplice sembrerebbe

che il salmone e le balene sono un gruppo monofiletico.

Uno sguardo più attento alla loro anatomia, tuttavia, rivela

che la balena e l’alce sono più strettamente correlate.

Mettere insieme alci e balene presuppone

meno cambiamenti evolutivi, uno scenario meno complicato

è l’obiettivo dell’analisi di massima parsimonia.

Un approccio alternativo, la massima verosimiglianza,

tiene conto del fatto che non tutte le modifiche

sono ugualmente probabili.

Quindi si può costruire un albero filogenetico basato

sullo scenario più probabile che porta

agli organismi osservati.

Ad esempio, gli scienziati che stanno costruendo

l’albero filogenetico delle sequenze di DNA,

potrebbero prendere in considerazione che l’adenina è

più facilmente sostituibile dalla guanina che dalla tiamina.

Algoritmi informatici sofisticati aiutano la costruzione

degli alberi filogenetici più parsimoniosi e verosimili.