Login processing...
A subscription to JoVE is required to view this content.
系統樹は、生物間の 進化的関係を表します。関係は，先端，枝，節，根をもった木構造で表されます。具体的には、木の先端は現存または生きている 分類群を表します。枝は，DNAシーケンスの変化や 羽のような特徴の進化など、祖先と子孫の間の 進化的変化を示します。直接の共通の祖先である姉妹分類群を 共有するグループは，最も近い親類であり、爬虫類，鳥類，げっ歯類，人類のように 枝が接続される点である節を共有しています。基底の節は，ツリー内のすべての生物の 最新の共通祖先に対応します。系統樹は、共通の祖先の子孫である 生物をグループ化します。グループに最新の共通祖先と そのすべての子孫が含まれる場合、単系統のグループ(クレード)と呼ばれます。たとえば、羽を持つ現生の脊椎動物は 鳥類と考えられます。準系統群には、共通の祖先種と その子孫の一部が含まれます。たとえば、4本足のうろこをもった動物はすべて、哺乳類や鳥類でなければ爬虫類です。過去には、生物学者は、いくつかの生物を多系統として分類しました。この過去の分類では，直接の祖先を共有しない生物を グループ化しました。たとえば，モグラ目は歯のない 昆虫を食べる哺乳類です。生物間の進化的関係は、形態的または遺伝的特徴を比較することで 決定できます。科学者は正確な系統樹を構築するために、最大節約法と最尤推定という方法に 注目しました。最大節約法では，生物間の変化の量は 最小であると仮定します。系統樹上のエルク、サケ、クジラの位置を 考えます。サケとクジラは両方とも海洋動物です。簡単に説明すると，サケとクジラは単系統のグループであるということです。しかし，解剖学に注目すると，クジラとエルクは密接に関連していることが明らかになります。エルクとクジラを一緒に配置することは、進化の変化が少ないことを前提としています。これは、最大節約法の目標である、単純化されたシナリオです。もう一つのアプローチである最尤法は，すべての変更が等しく発生する可能性があるわけではないことを 考慮します。したがって、観察された生物につながる 最も可能性の高いシナリオに基づいて、系統樹を構築できます。たとえば、DNAから系統樹を 構築する科学者は、アデニンがチアミンよりも グアニンに置換されやすいことを考慮するでしょう。高度なコンピューターアルゴリズムを使って，最大節約法と最尤法を用いた系統樹を構築できます。
系統樹には様々な形があります。生物は木の下から上に向かってどのような順序で配置されているかが重要ですが、枝は情報を変えずに節で回転できます。個々の節を結ぶ線は、直線でも、角度がついていても、曲がっていても構いません。
枝の長さは、時間や生物間の変化の相対的な量を表すことができます。例えば、枝の長さは、系統樹の基礎となる配列におけるアミノ酸の変化の数を示しているかもしれないです。正確な意味は、系統樹に添えられた凡例に明確に示されていなければなりません。そのような凡例がない場合、枝の長さは恣意的なものであり、読者はいかなる情報も推測してはなりません。
系統樹は根を持っていてもいなくても構いません。対象となるすべての生物の最新の共通祖先が不明な場合、木は根を持ちません。この場合、系統関係の描写は、木ではなく雪の結晶に似ています。科学者は、外群を分析に含めることで、木を根付かせることができます。外群とは、科学者が木の上に並べたいと思っている生物のどれとも近縁ではない生物のことです。
