Cladistics: التعريف والطريقة والأمثلة

منذ ملايين السنين ، بدأت خلية واحدة ملف تطور التي أدت إلى ظهور شجرة الحياة ومجالاتها الرئيسية الثلاثة: العتائق والبكتيريا و Eukaryota.

كل فرع هو مثال على أ كليد. يمثل الكليد مجموعة تضم سلفًا مشتركًا و الكل أحفاد. كلاديستيك هو شكل حديث من التصنيف يضع الكائنات الحية على مخطط متفرع يسمى أ cladogram (مثل شجرة العائلة) بناءً على سمات مثل أوجه التشابه في الحمض النووي والتطور.

في مجال علم الأحياء ، تعتبر cladistics أ نظام ال التصنيف يتضمن تصنيف وترتيب الكائنات الحية على شجرة النشوء والتطور من الحياة. قبل تحليل الحمض النووي ، اعتمد التصنيف بشكل كبير على الملاحظات المتعلقة بالسمات والسلوكيات المتشابهة والمختلفة.

استخدمت المجتمعات الغربية التصنيف منذ أيام أرسطو في اليونان القديمة عندما تم تقسيم الكائنات الحية ببساطة إلى فئات من النباتات والحيوانات لأغراض الدراسة.

في القرن الثامن عشر الميلادي ، كارولوس (كارل) لينيوس طور تصنيفًا لعلم الأحياء النظامي استنادًا إلى تصنيف الكائنات الحية من خلال المظاهر الخارجية والسمات المشتركة. طور مخططًا لوضع الكائن الحي في أ التصنيف الهرمي (مجموعة؛ المفرد) التي تضمنت عدة

تشارلز داروين و ألفريد راسل والاس اقترح فكرة الانتقاء الطبيعي ، وصاغ داروين نظرية التطور في منتصف القرن التاسع عشر. داروين حول أصل الأنواع هز المجتمع العلمي من خلال اقتراح أن جميع الكائنات الحية تنحدر من سلف مشترك ويمكن تصنيفها وفقًا لعلاقاتها التطورية.

عالم الطيور ارنست ماير كان عالم أحياء تطوريًا بارزًا في القرن العشرين درس تصنيف الطيور على نطاق واسع أثناء السفر والعمل كمنسق في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي في نيويورك. كتابه الرائد النظاميات وأصل الأنواع تم نشره في عام 1942 من قبل مطبعة جامعة كولومبيا.

يشتهر ماير بعمله على الجينات والوراثة والتنوع وانتواع السكان في المناطق المعزولة ، والتي يمكن استخدامها لأغراض التصنيف.

Cladistics هو نظام تصنيف بيولوجي يعتمد على تحليل السمات أو التركيب الجيني أو علم وظائف الأعضاء الذي تمت مشاركته مع سلف مشترك حتى حدث نوع من الاختلاف ، مما أدى إلى إنتاج جديد محيط. عالم تصنيف ألماني ويلي هينيغ Jumpstarted التصنيف cladistic في عام 1950 عندما كتب كتابه عن منهجية النشوء والتطور.

تُرجم الكتاب لاحقًا إلى الإنجليزية وقُرِئ على نطاق واسع في أمريكا بعد نشره من قبل مطبعة جامعة إلينوي في عام 1966.

تحدت نظرية هينيغ حول علم اللاهوت النظامي للنشوء والتطور المناهج المعاصرة التصنيف قدمه داروين والاس.

وجادل بأن الأنواع يجب تحديدها وتصنيفها على أساس الجينات والعلاقات الكليد ، ولا سيما المجموعات أحادية النمط. شحذ هينيغ السلالة الحديثة وتحديد السمات المتطورة والمعدلة للكائنات الحية تشترك في النسب المباشر - حتى لو كانت الخصائص المشتقة لا تشبه تلك الخاصة بالمشترك سلف.

علم الوراثة هي دراسة العلاقات التطورية المعروفة أو المفترضة بناءً على علم تطور السلالات (نسب) الكائنات الحية المجمعة. توضح شجرة الحياة الجينية كيف تطورت الأصناف (مجموعات الكائنات الحية) بترتيب معين مع تنوع الحياة وتفرعها من سلف مشترك.

تبدو عملية الانتواع التطوري مثل الفروع على شجرة العائلة. نظرًا لعدم وجود طريقة مؤكدة لمعرفة ما حدث منذ فترة طويلة ، يجب على العلوم استخلاص استنتاجات حول كيفية تطور الحياة بناءً على سجلات الحفريات، علم التشريح المقارن ، علم وظائف الأعضاء ، السلوك ، علم الأجنة والبيانات الجزيئية. علم الأحياء التطوري هو مجال ديناميكي حيث يتم باستمرار اكتشاف اكتشافات جديدة.

يستنتج علماء الأحياء التطورية العلاقات التطورية الافتراضية بين الأصناف بناءً على مقارنة مفصلة لخصائص متشابهة ومختلفة.

تساعد دراسة النسب التطوري في تحديد وقت ظهور سمات معينة وانتقالها إلى الأجيال اللاحقة. التحليل التكويني ، مثل علم الوراثة النظامي ، يفحص الأنماط التطورية للنسب التي تساعد على القطع معًا التاريخ التطوري للأنواع مع شرح تنوع الحياة والأنواع الانقراضات.

تعمل Cladistics على فرضية مركزية مفادها أن الحياة على الأرض نشأت مرة واحدة فقط ، مما يعني أنه يمكن تتبع كل أشكال الحياة إلى ذلك الكائن الحي الأول. الافتراض التالي هو أن الأنواع الموجودة تنقسم إلى مجموعتين تحددهما عقدة على فرع شجرة. أخيرًا ، من المفترض أن الكائنات الحية تتغير وتتكيف وتتطور.

ال نقطة الاختلاف يمثل بداية سلالتين جديدتين تتفرعان وتشكلان نوعين جديدين.

تُستخدم Cladograms لإجراء مقارنات ذات مغزى بين المجموعات.

في علم الأحياء ، مخطط cladogram هو أ التمثيل المرئي من الخصائص ذات الصلة في الكائنات الحية المختلفة. عادة ، يتم التجميع وفقًا لسمات محددة محددة للاهتمام. ومع ذلك ، يمكن دمج نقاط البيانات المختلفة لإنشاء شجرة تطورية أكثر دقة تشرح العلاقات المعقدة.

يمكن التمييز بين مخطط cladogram وشجرة النشوء والتطور ، ولكن يتم استخدام المصطلحات أيضًا بالتبادل في بعض الأحيان. تركز Cladograms على الخصائص على المستوى الكلي والجزيئي التي تشير إلى الارتباط. يقترح مخطط cladogram علاقات تطورية محتملة بين مجموعات الكائنات الحية أو الأصناف التي يمكن أن تكون صغيرة أو كبيرة في العدد:

• تصنيف أحادي. كليد من الكائنات الحية أحدث سلف مشترك و الكل الحي والمنقرض أحفاد. على سبيل المثال ، هناك ثلاث مجموعات من الثدييات: أحاديات, جرابيات و يوثيريون. تشترك الثدييات في العديد من الخصائص ولكنها تختلف في طريقة تكاثرها.
  

• اصنفة بارافيلتيك. مجموعة من الكائنات الحية يشمل السلف الأكثر شيوعًا لجميع الأعضاء ولكن يترك بعض المتحدرين منه التي تعود إلى نفس السلف المشترك. بريوفيتا هي paraphyletic لأن المجموعة تشمل نباتات زهقرنية, الكبد و الطحالب لكنه يستثني نباتات الأوعية الدموية.

• تصنيف متعدد النوى. مجموعة من الكائنات الحية ليس لديها الكثير من القواسم المشتركة بخلاف بعض الصفات المتشابهة. في وقت من الأوقات ، تم تجميع نباتات الفخذ مثل الفيلة وفرس النهر معًا بسبب نوع جلدهم على الرغم من أنهم في الواقع ينتمون إلى عائلات مختلفة من الثدييات.
  

متعدد الخلايا حقيقيات النواة أدى إلى ظهور وفرة من الكائنات الحية المتزايدة التعقيد.

على سبيل المثال ، تعود الأسماك والبشر إلى سلف مشترك منذ ملايين السنين. يمكن تصوير هذه العلاقة المعقدة على مخطط cladogram بسيط يوضح العلاقات cladistic. ابدأ بتصوير أسلاف حقيقيات النوى عند قاعدة الشجرة.

مع تطور السلف المشترك ، تشعبت عقدة واحدة على الشجرة إلى الفقاريات المائية مثل الأسماك الخالية من الفك. في العقدة التالية ، تباعد الفرع إلى رباعيات الأرجل الرباعية.

تُظهر العقدة التالية تباعدًا عندما طورت الحيوانات بيضًا سلويًا ، يليه انقسام عندما طورت الحيوانات الفراء أو الشعر. بعد ذلك بوقت طويل ، تباعد البشر والرئيسيات وتطوروا في مسارات منفصلة.

ينظر التصنيف Cladistic في خصائص معينة للكائنات الحية التي تؤثر بشكل مباشر على حالات الأجداد في علم الأحياء التطوري. طور Hennig العديد من المصطلحات العلمية لوصف منهجه في التصنيف ، والتي كانت مفيدة لأفكاره ونظرياته. تصف المصطلحات مجموعات الكائنات الحية فيما يتعلق بعقدة محددة على شجرة النشوء والتطور أو مخطط cladogram:

• بليسيومورفي. هذه سمة موروثة عن الأسلاف تنتقل وتحتفظ بها من الأنواع الأسلاف إلى الأنواع السليفة أثناء التطور بين تصنيف واحد أو عدة أصناف.

• أبومورفي. هذه سمة مشتقة تصف كليدًا معينًا.

• Autapomorphy. هذه سمة مشتقة توجد فقط في إحدى المجموعات التي تتم مقارنتها.

• سينابومورفي. هذه سمة مشتقة تشترك فيها مجموعتان أو أكثر من الكائنات الحية المنحدرة من سلف مشترك.
  

الدول الشخصية هي سمات مشتقة من خلال عملية الانتقاء الطبيعي والتكيف والتباين الموروث الذي يؤدي إلى التنوع البيولوجي في الحياة. على هذا النحو ، فقط المشابك ذات صلة عند تمييز العلاقات التطورية. التشابك العصبي المتعدد في الكائنات الحية مع سلف مشترك أحادي:

• Autapomorphies هي سمات موجودة في نوع أو مجموعة واحدة فقط تنبع من سلف مشترك ، مثل تصنيف الثعابين الذي ليس له أرجل وظيفية ، في حين أن التصنيف التالي الأقرب له ساقان أو أكثر.

• المشابهات تشير إلى سمة تُرى في سلسلة كاملة مثل الإبهام المتعارضة في البشر والرئيسيات.
  

• Homoplasy هي سمة مشتركة بين مجموعات وأنواع وأصناف متعددة غير مشتقة من سلف مشترك. الطيور والثدييات من ذوات الدم الحار ولكن ليس لها سلف مشترك مباشر له تلك الصفة ، وهو مثال على التطور المتقارب.
  

يرتب العلماء المدعوون cladists الأصناف في شجرة النشوء والتطور التي قد تكشف عن علاقات تطورية جديدة. يتم إجراء التجمعات على أساس الخصائص الفيزيائية والجزيئية والجينية والسلوكية.

يعرض الرسم التخطيطي المسمى مخطط cladogram العلاقة ، كلما تفرعت الأنواع من سلف مشترك في مرحلة مختلفة من التاريخ التطوري.

Cladograms هي مخططات متفرعة لـ البيانات cladistic التي ترتب خصائص معينة باستخدام مجموعات البيانات الفيزيائية المقارنة أو البيانات الجزيئية ، على سبيل المثال. غالبًا ما يستخدم الباحثون اليوم برامج الكمبيوتر لدمج مجموعات البيانات لإنشاء مخططات أكثر دقة تُظهر علاقات متماسكة وشاملة بين الكائنات الحية.

المنهجية الأساسية ليست صعبة ، ولكن كل خطوة يجب أن تتم بدقة:

1. اختر الأصناف المراد دراستها ، مثل عدة أنواع من الطيور.
   
2. اختر ورسم الخصائص التي ترغب في دراستها.
   
3. تأكد مما إذا كانت أوجه التشابه متماثلة أو نتاج تطور متقارب.
   
4. تحليل ما إذا كانت الخصائص المشتركة مشتقة من سلف مشترك أو مشتقة لاحقًا.
   
5. قم بتجميع التشابك العصبي (سمات متجانسة مشتقة مشتركة).
   
6. قم ببناء مخطط cladogram عن طريق ترتيب مجموعات الكائنات الحية على مخطط يشبه الشجرة.
   
7. استخدم العقد على الفروع لتمثيل النقاط التي تباعد فيها نوعان.
   
8. ضع التصنيف على نقاط نهاية الفروع ، وليس على العقد.
   

أصول الأساليب التطورية التقليدية التصنيف يعود إلى العصور القديمة. تم افتراض أن جميع الكائنات الحية هي نباتات أو حيوانات. لم تميز الطرق الكلاسيكية بين ما إذا كانت السمات المرصودة موروثة من سلف بعيد أو أحدث.

كان الهدف هو رسم خريطة لكيفية تطور الحياة على الأرض من البحر.

يتم تحديد الخصائص المستخدمة في التصنيف من قبل الخبراء الذين ينظرون إلى الاختلافات الواضحة مثل الفراء أو المقاييس أو الريش. نجح هذا النهج في تصنيف الفقاريات بشكل أفضل من اللافقاريات. التصنيف التطوري يضع الكائنات الحية في مجموعات ذات حجم متناقص تحت ثلاثة مجالات مقسمة أيضًا إلى المملكة ، واللجوء / التقسيم ، والطبقة ، والنظام ، والعائلة ، والجنس ، والأنواع.

لا ترتبط الطرق Cladistic بنظام تصنيف Linnean ، وهي تبحث بشكل أعمق عن الاتصال.

النظاميات التقليدية ترتب الكائنات الحية على شجرة تطورية وفقًا لوقت وكيفية تغير النوع كتكيف مع نمط حياة أو موطن جديد ، على سبيل المثال. تظهر الشجرة اتجاه التطور في الوقت المناسب. يمكن أن تؤدي التقييمات الذاتية للسمات والخصائص في الطرق التقليدية إلى تحيز النتائج وتجعل من الصعب أو المستحيل تكرار الدراسة.

تُفضل طرق التصنيف Cladistic والتطور الوراثي في ​​الوقت الحاضر على الطرق التقليدية في التصنيف في العلوم الطبيعية. النهج الأحدث هو أكثر علمية ، وقائم على الأدلة ولا يمكن دحضه. على سبيل المثال ، يتم استخدام تسلسل الحمض النووي والحمض النووي الريبي لدراسة الكائنات الحية على المستوى الجزيئي من أجل وضع دقيق على مخطط cladogram.

يتم ترتيب الكائنات الحية وفقًا لها الخصائص المشتقة المشتركة.

تسمح Cladistics في مجال علم الأحياء للعلماء بتحديد الأنماط وتشكيل الفرضيات واختبار الفرضيات والتنبؤات.

"الكلاديسية ، إذن ، تدور حول الاكتشاف" ، كما وصفها الكلاديون المعاصرون ، ديفيد م. ويليامز ومالت سي. إيباخ ، في عام 2018. يتصور ويليامز وإيباخ الكلاديسيات كعملية تصنيف طبيعي لا تتطلب التأصيل في النظرية التطورية.

تضيف التكنولوجيا مستوى من الدقة والتطور إلى أساليب التكسية. على وجه الخصوص ، يشير تسلسل الحمض النووي للجينات إلى درجة الارتباط والأصل المشترك بدرجة عالية من الثقة. يمكن للاختلافات في الحمض النووي أن توفر نظرة ثاقبة إلى متى كانت الأنواع تشترك في سلف مشترك.

يمكن أن تؤكد النتائج الجديدة أو تصحح الافتراضات السابقة حول كيفية تطور الكائنات الحية وتساعد في تصنيف الأنواع الجديدة عند اكتشافها.