Синапоморфия и апоморфия - Synapomorphy and apomorphy

Филогении показывая терминологию, используемую для описания различных моделей наследственного и производного характера, или черта состояния.[1]

В филогенетика, апоморфия и синапоморфия[2] Ссылаться на производные символы из клады: символы или же черты которые происходят от предков на протяжении эволюционной истории.[3] Апоморфия - это характер, который отличается от формы, найденной у предка, то есть нововведение, которое отличает кладу от других клад. Синапоморфия - это общая апоморфия, которая отличает клады от других организмов.[1][4] Другими словами, это апоморфия, которую разделяют члены монофилетический группы, и, следовательно, предполагается, что они присутствуют в их самый последний общий предок.

Описание

Апоморфия - это характер, который отличается от формы, найденной у предка, то есть нововведение, которое отличает кладу ("апо– ") из других клад. Синапоморфия - это общая ("син ") апоморфия, отличающая клады от других организмов.[1][4] Другими словами, это апоморфия, которую разделяют члены монофилетический группы, и, следовательно, предполагается, что они присутствуют в их самый последний общий предок.

Пример

У большинства групп млекопитающих позвоночный столб очень консервативен: на шее жирафа, например, находится такое же количество позвонков, как и у млекопитающих с более короткой шеей. Однако в Афротерия клады, в которую входят слоновьи землеройки, золотые родинки и слоны, наблюдается увеличение количества грудопоясничных позвонков. Это синапоморфия клады: общий признак, который считается производным от общего предка.[5]

Этимология

Слово синапоморфия - изобретен немецким энтомологом Вилли Хенниг - происходит от Греческий слова σύν, син = общий; ἀπό, апо = далеко от; и μορφή, морфе = форма.

Филогенетическое сходство

Эти филогенетические термины используются для описания различных паттернов наследственных и производных признаков или состояний признаков, как указано на приведенной выше диаграмме в связи с синапоморфиями.[6][7]

  • Симплезиоморфия - наследственный признак, общий для двух или более таксонов.
    • Плезиоморфия - симплезиоморфия, обсуждаемая в отношении более производного состояния.
    • Псевдоплезиоморфия - это черта, которая не может быть идентифицирована ни как плезиоморфия, ни как апоморфия, являющаяся разворотом.[8]
  • Аннулирование - это потеря производного признака, присутствующего в предке, и восстановление плезиоморфного признака.
  • Конвергенция - независимая эволюция сходного признака у двух или более таксонов.
  • Апоморфия - производная черта. Апоморфия, разделяемая двумя или более таксонами и унаследованная от общего предка, называется синапоморфией. Апоморфия, уникальная для данного таксона, называется аутапоморфией.[9][10][11][12]
    • Синапоморфия /Гомология - производный признак, который встречается в некоторых или всех терминальных группах клады и унаследован от общего предка, для которого он был аутапоморфным (т.е. не присутствует в это непосредственный предок).
    • Основная синапоморфия - синапоморфия, которая снова была утеряна у многих членов клады. Если он потеряется во всех, кроме одного, его будет трудно отличить от аутапоморфии.
    • Аутапоморфия - отличительный производный признак, уникальный для данного таксона или группы.[13]
  • Гомоплазия в биологическая систематика это когда черта был получен или потерян независимо в отдельных линиях в ходе эволюции. Этот конвергентная эволюция приводит к тому, что виды, независимо друг от друга, имеют признак, отличный от признака, который, как предполагается, имел место у их общего предка.[14][15][16]
    • Параллельный Гомоплазия - производный признак, присутствующий в двух группах или видах без общего предка из-за конвергентная эволюция.[17]
    • Обеспечить регресс Гомоплазия - признак, присутствующий у предка, но не у прямых потомков, который снова появляется у более поздних потомков.[18]
  • Гемиплазия - это случай, когда персонаж, который кажется гомопластичным, учитывая дерево видов, на самом деле имеет одно происхождение на связанном дереве генов.[19][20] Hemiplasy отражает несоответствие генов между видами деревьев из-за многовидовые сливающиеся.

Анализ

Новым методом измерения филогенетических характеристик является использование анализа относительной кажущейся синапоморфии (РАСА ). Целью анализа является определение того, является ли данная характеристика общей для таксонов в результате либо общих предков, либо процесса конвергенция.[21] Этот метод дает несколько преимуществ, таких как вычислительная эффективность, а также обеспечивает беспристрастную и надежную оценку филогенетического сигнала.[22]

Понятие синапоморфии относится к данной кладе на древе жизни. То, что считается синапоморфией для одной клады, вполне может быть примитивным признаком или плезиоморфия в менее инклюзивной или вложенной кладе. Например, наличие молочные железы это синапоморфия для млекопитающие в связи с четвероногие но это симплезиоморфия для млекопитающих по отношению друг к другу - например, грызунов и приматов. Таким образом, эту концепцию также можно понимать как «персонаж новее, чем» (аутапоморфия ) и «персонаж старше» (плезиоморфия ) апоморфия: молочные железы эволюционно новее позвоночного столба, поэтому молочные железы являются аутапоморфией, если позвоночный столб является апоморфией, но если молочные железы являются апоморфия считается, что позвоночник - это плезиоморфия.

Понимание кладограммы

Кладограммы диаграммы, изображающие эволюционные отношения внутри групп таксонов. Эти иллюстрации являются точным предсказательным устройством в современной генетике. Их обычно изображают в виде дерева или лестницы. Затем синапоморфии создают доказательства исторических отношений и связанной с ними иерархической структуры. Эволюционно синапоморфия является маркером самого недавнего общего предка монофилетической группы, состоящей из набора таксонов на кладограмме.[23]

Рекомендации

  1. ^ а б c Родерик Д.М. Страница; Эдвард С. Холмс (14 июля 2009 г.). Молекулярная эволюция: филогенетический подход. Джон Вили и сыновья. ISBN  978-1-4443-1336-9.
  2. ^ Карри П.Дж., Падиа К. (1997). Энциклопедия динозавров. Эльзевир. п. 543. ISBN  978-0-08-049474-6.
  3. ^ Краткая энциклопедия биологии. Тюбинген, Германия: Вальтер де Грюйтер. 1996. стр.366.
  4. ^ а б Бартон Н., Бриггс Д., Эйзен Дж., Гольдштейн Д., Патель Н. (2007). «Филогенетическая реконструкция». Эволюция. Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор.
  5. ^ Санчес-Вильягра, Марсело Р .; Нарита, Юичи; Куратани, Сигэру (2007-03-01). «Число грудопоясничных позвонков: первая синапоморфия скелета афротерианских млекопитающих». Систематика и биоразнообразие. 5 (1): 1–7. Дои:10,1017 / с 1477200006002258. ISSN  1477-2000. S2CID  85675984.
  6. ^ Родерик Д.М. Страница; Эдвард С. Холмс (14 июля 2009 г.).Молекулярная эволюция: филогенетический подход. Джон Вили и сыновья.ISBN  978-1-4443-1336-9.
  7. ^ Calow PP (2009). Энциклопедия экологии и природопользования. Джон Вили и сыновья. ISBN  978-1-4443-1324-6. OCLC  1039167559.
  8. ^ Уильямс Д., Шмитт М., Уиллер К. (июль 2016 г.). Будущее филогенетической систематики: наследие Вилли Хеннига. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-107-11764-8.
  9. ^ Simpson MG (9 августа 2011 г.). Систематика растений. Эльзевир. Амстердам: Эльзевир. ISBN  9780080514048.
  10. ^ Рассел П.Дж., Герц П.Е., Макмиллан Б. (2013). Биология: динамическая наука. Cengage Learning. ISBN  978-1-285-41534-5.
  11. ^ Липскомб Д. ​​(1998). «Основы кладистического анализа» (PDF). Вашингтон, округ Колумбия: Университет Джорджа Вашингтона.
  12. ^ Чоудхури С (9 мая 2014 г.). Биоинформатика для начинающих: гены, геномы, молекулярная эволюция, базы данных и аналитические инструменты (1-е изд.). Академическая пресса. п. 51. ISBN  978-0-12-410471-6. OCLC  950546876.
  13. ^ Аппель, Рон Д .; Фейтманс, Эрнест.Биоинформатика: взгляд со стороны Швейцарии.«Глава 3: Введение в филогенетику и ее молекулярные аспекты». Мировая научная издательская компания, 1-е издание. 2009 г.
  14. ^ Gauger A (17 апреля 2012 г.). «Сходство бывает! Проблема гомоплазии». Evolution Today и новости науки.
  15. ^ Сандерсон М.Дж., Хаффорд Л. (21 октября 1996 г.). Гомоплазия: повторение сходства в эволюции. Эльзевир. ISBN  978-0-08-053411-4. OCLC  173520205.
  16. ^ Брэндли М.С., Уоррен Д.Л., Лич А.Д., Макгуайр Дж. А. (апрель 2009 г.). «Гомоплазия и кладовая поддержка». Систематическая биология. 58 (2): 184–98. Дои:10.1093 / sysbio / syp019. PMID  20525577.
  17. ^ Арчи JW (сентябрь 1989 г.). «Коэффициенты избытка гомоплазии: новые индексы для измерения уровней гомоплазии в филогенетической систематике и критика индекса согласованности». Систематическая биология. 38 (1): 253–269. Дои:10.2307/2992286. JSTOR  2992286.
  18. ^ Wake DB, Wake MH, Specht CD (февраль 2011 г.). «Гомоплазия: от выявления закономерностей к определению процесса и механизма эволюции». Наука. 331 (6020): 1032–5. Дои:10.1126 / science.1188545. PMID  21350170. S2CID  26845473. Сложить резюме – Science Daily.
  19. ^ Avise JC, Робинсон TJ (июнь 2008 г.). «Гемиплазия: новый термин в лексиконе филогенетики». Систематическая биология. 57 (3): 503–7. Дои:10.1080/10635150802164587. PMID  18570042.
  20. ^ Копетти Д., Беркес А., Бустаманте Е., Шарбоно Дж. Л., Чайлдс К. Л., Эгиарте Л. Е., Ли С., Лю Т. Л., МакМахон М. М., Уайтман Н. К., Крыло РА, Войцеховски М. Ф., Сандерсон М. Дж. (Ноябрь 2017 г.). «Обширные несоответствия между генами и гемиплазия сформировали геномы североамериканских столбчатых кактусов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 114 (45): 12003–12008. Дои:10.1073 / pnas.1706367114. ЧВК  5692538. PMID  29078296.
  21. ^ Lyons-Weiler J, Hoelzer GA, Tausch RJ (июль 1996 г.). «Анализ относительной кажущейся синапоморфии (RASA). I: Статистическое измерение филогенетического сигнала». Молекулярная биология и эволюция. 13 (6): 749–57. Дои:10.1093 / oxfordjournals.molbev.a025635. PMID  8754211.
  22. ^ Simmons MP, Randle CP, Freudenstein JV, Wenzel JW (январь 2002 г.). «Ограничения анализа относительной кажущейся синапоморфии (RASA) для измерения филогенетического сигнала». Молекулярная биология и эволюция. 19 (1): 14–23. Дои:10.1093 / oxfordjournals.molbev.a003978. PMID  11752186.
  23. ^ Новик Л. Р., Кэтли К. М.. Понимание филогении в биологии: влияние принципа гештальт-восприятия. J Exp Psychol Appl. 2007. 13: 197–223.

внешняя ссылка