Эволюционные отношения

Люди классифицировали и организовывали биологические организмы на протяжении тысячелетий. Изначально, в первую очередь, упорядочивая предметы, необходимые для выживания. По мере развития человеческой истории совершенствовались и навыки и детализация этих классификаций. В четвертом веке до нашей эры Аристотель впервые ввел формальную классификацию, разделив растения и животных на различные группы, а затем разделив их на основе их физических характеристик и черт, таких как места обитания, которые они занимают. Позже, в середине 1700-х годов, Линней построил свою работу по системе Аристотеля. Он назвал свой высший уровень группировки царств и оттуда разделил группы с помощью синапоморфий, определяющего физического признака, который разделяет ветвь. Например, если животное обладает позвоночником или подобным строением, его следует поместить в тип хордовых. Если это не так, то есть много других типов, на которые животные без позвоночника могут быть разделены, в том числе членистоногие, большая группа, включающая насекомых. Линней продолжал разделять группы организмов на основе их синапоморфий на последующих уровнях по классу, отряду, семейству и роду, пока не достиг окончательного обозначения в общем — вида. Мы называем тип классификации Линнея кладистикой, классификацией организмов, основанной на различиях в физических характеристиках.

Сегодня ученые обычно конструируют деревья, называемые дендрограммами, чтобы дать визуальное представление об этих расщеплениях и группах. Эта конкретная форма дендрограммы, кладограмма, визуализирует кладистические отношения между видами таким образом, что кончики дерева представляют виды, а ветви показывают, как они связаны друг с другом. Например, здесь шимпанзе и медведь более тесно связаны друг с другом и имеют больше общих характеристик, чем каждый из них с рыбой-солнцем. Места, где встречаются ветви, называются узлами и обозначают общих предков для последующих видов. Вторым основным типом дендрограмм является филограмма. Они отличаются от кладограмм тем, что длина ветвей между видами варьируется, представляя степень изменения между ними. Таким образом, чем длиннее ветвь, тем больше времени прошло с тех пор, как вид разошелся со своим последним общим предком.

Дендрограммы были построены путем простого анализа морфологии организмов. С появлением современных технологий сравнение ДНК также стало распространенным способом построения деревьев. ДНК состоит из нуклеотидов, связанных с одним из четырех различных оснований. Аденин, гуанин, цитозин или тимин. Порядок этих оснований определяется кодом ДНК. Этот код передается от родителя к потомку. Следовательно, если вы посмотрите на один вид, такой как человек, то обнаружите очень высокую степень сходства в нашем генетическом коде, около 99,9%. Мы также разделяем часть нашего кода ДНК с другими видами, такими как шимпанзе и мыши, но степень общего сходства между нашей ДНК и их ДНК сильно отличается. Это означает, что мы можем создавать деревья, которые группируют виды на основе сходства или различия между их генетическими кодами. Эта область анализа, объединяющая статистику, математическое моделирование и информатику, называется биоинформатикой. Для сравнения последовательностей ДНК исследователи часто используют биоинформатический инструмент под названием Basic Local Alignment Search Tool, или BLAST, который был создан и поддерживается Национальным центром биотехнологической информации.

В этой лаборатории вы сначала создадите кладограмму животных, используя морфологическую информацию, а затем поместите на эту кладограмму ископаемый вид на основе его морфологии. Затем вы будете использовать последовательности ДНК нескольких различных современных родственников окаменелости и базу данных BLAST, чтобы проверить ваше расположение окаменелости на дереве.