Związki ewolucyjne

Ludzie klasyfikowali i organizowali organizmy biologiczne przez tysiące lat. Pierwotnie, przede wszystkim zamawianie przedmiotów niezbędnych do przetrwania. Wraz z postępem w historii ludzkości zmieniały się umiejętności i szczegółowość tych klasyfikacji. W IV wieku p.n.e. Arystoteles był pionierem formalnych klasyfikacji, dzieląc rośliny i zwierzęta na różne grupy, a następnie dzieląc je dalej na podstawie ich cech fizycznych i cech, takich jak siedliska, które zajmują. Później, w połowie XVIII wieku, Linneusz opierał się na systemie Arystotelesa. Nazwał swój najwyższy poziom grupowania królestw i stamtąd podzielił grupy za pomocą synapomorfii, definiującej cechy fizycznej, która dzieli gałąź. Na przykład, jeśli zwierzę posiada kręgosłup lub podobną strukturę, powinno zostać umieszczone w gromadzie strunowców. Jeśli tak się nie stanie, istnieje wiele innych gromad, na które można podzielić zwierzęta bez kręgosłupa, w tym stawonogi, duża grupa obejmująca owady. Linneusz kontynuował dzielenie grup organizmów na podstawie ich synapomorfii na kolejnych poziomach poprzez klasę, rząd, rodzinę i rodzaj, aż osiągnął ostateczne oznaczenie, ogólnie rzecz biorąc, gatunku. Odnosimy się do rodzaju klasyfikacji Linneusza jako kladystyki, klasyfikacji organizmów opartej na różnicach w cechach fizycznych.

Obecnie naukowcy często konstruują drzewa zwane dendrogramami, aby dać wizualne reprezentacje tych podziałów i grup. Ta szczególna forma dendrogramu, kladogram, wizualizuje kladystyczne relacje między gatunkami, tak że czubki drzewa reprezentują gatunki, a gałęzie pokazują, jak są one ze sobą powiązane. Na przykład tutaj szympans i niedźwiedź są bliżej spokrewnione ze sobą i mają więcej wspólnych cech niż którykolwiek z nich z samogłówem. Miejsca, w których spotykają się gałęzie, nazywane są węzłami i oznaczają wspólnych przodków następujących po nich gatunków. Drugim głównym typem dendrogramu jest filogram. Różnią się one od kladogramów, ponieważ długość gałęzi między gatunkami jest różna, reprezentując stopień zmian między nimi. Tak więc im dłuższa gałąź, tym więcej czasu minęło od czasu, gdy gatunek oddzielił się od swojego ostatniego wspólnego przodka.

Dendrogramy zostały skonstruowane po prostu poprzez analizę morfologii organizmów. Wraz z nadejściem nowoczesnej technologii porównywanie DNA stało się również powszechnym sposobem budowania drzew. DNA składa się z nukleotydów związanych z jedną z czterech różnych zasad. Adenina, guanina, cytozyna lub tymina. Kolejność tych zasad to kod DNA. Ten kod jest przekazywany z rodzica na potomstwo. W rezultacie, jeśli spojrzysz na pojedynczy gatunek, taki jak ludzie, istnieje bardzo wysoki stopień podobieństwa w naszym kodzie genetycznym, około 99,9%. Dzielimy również część naszego kodu DNA z innymi gatunkami, takimi jak szympansy i myszy, ale stopień ogólnego podobieństwa między naszym DNA a ich DNA jest bardzo różny. Oznacza to, że możemy tworzyć drzewa, które grupują gatunki na podstawie podobieństw lub różnic między ich kodami genetycznymi. Ta dziedzina analizy, łącząca statystykę, modelowanie matematyczne i informatykę, określana jest mianem bioinformatyki. Aby porównać sekwencje DNA, naukowcy często używają narzędzia bioinformatycznego o nazwie Basic Local Alignment Search Tool lub BLAST, które zostało stworzone i jest utrzymywane przez National Center for Biotechnology Information.

W tym laboratorium najpierw stworzysz kladogram zwierząt na podstawie informacji morfologicznych, a następnie umieścisz na tym kladogramie gatunek kopalny na podstawie jego morfologii. Następnie użyjesz sekwencji DNA od kilku różnych współczesnych krewnych skamieniałości oraz bazy danych BLAST, aby zweryfikować swoje położenie skamieniałości na drzewie.