Phylogenetik ist ein Zweig der Biologie, der die evolutionären Beziehungen zwischen Organismen untersucht. Im Laufe der Jahre wurden durch morphologische und molekulargenetische Daten Beweise für die Verbindungen und Muster zwischen Arten gesammelt. Evolutionsbiologen stellen diese Daten in Diagrammen zusammen, die als phylogenetische Bäume oder Kladogramme bezeichnet werden stellen visuell dar, wie das Leben zusammenhängt, und präsentiert eine Zeitleiste für die Evolutionsgeschichte von Organismen.
Ein phylogenetischer Baum sieht aus wie ein sequentiell verzweigter Baum, der mit einem gemeinsamen Zweig beginnt und sich dann in weitere Zweige aufspaltet, die anschließend noch weiter in weitere Zweige divergieren. Die Spitzen der Zweige repräsentieren die heutigen Taxa oder Arten. Rückwärts arbeitend, teilen sich Arten, die einen „Knoten“ oder einen gemeinsamen Zweig teilen, einen Vorfahren an diesem Knoten. Je weiter man also zurück zum Hauptzweig des Baumes geht, desto weiter zurück bewegt man sich durch die Evolutionsgeschichte. Umgekehrt sind alle Zweige, die von einem gemeinsamen Knoten stammen, Nachkommen dieser Art.
Den phylogenetischen Baum verstehen
Ein Evolutionsbiologe erstellt einen phylogenetischen Baum, indem er spezifische Gen-DNA-Sequenzen und morphologische oder physikalische Merkmale innerhalb und zwischen Gruppen von Organismen vergleicht. Da sich die Abstammungslinien im Laufe der Zeit weiterentwickeln, führen vererbte Mutationen zu divergierenden Evolutionspfaden, wodurch verschiedene Artengruppen entstehen, von denen einige näher miteinander verwandt sind als andere.
Beziehungen zwischen den Arten
Phylogenetische Bäume sind äußerst nützlich, um Informationen über die evolutionären Beziehungen zwischen existierenden Tieren darzustellen. Sie können Fragen beantworten wie: "Ist eine Schlange näher mit einer Schildkröte oder einem Krokodil verwandt?" Nach einem phylogenetischen Stammbaum dieser Arten aus der Universität von Mexiko, Schlangen sind Krokodilen näher, weil ihre Zweige an einem einzigen Knoten zusammenlaufen, was darauf hindeutet, dass sie einen gemeinsamen Knoten haben Vorfahr. Der Zweig einer Schildkröte ist jedoch zwei Knoten entfernt, zwei Vorfahren zurück. Phylogenetische Bäume tragen auch stark zum Gebiet der Taxonomie oder der Klassifizierung aktueller Arten bei. Die wahrscheinlich bekannteste Klassifizierungsmethode basiert auf dem Linné-System, das Organismen einem Königreich, einem Stamm, einer Klasse, einer Ordnung, einer Familie, einer Gattung und einer Art zuordnet. Dieses System ist nicht evolutionsbasiert, daher beginnen Biologen, ein phylogenetisches Klassifikationssystem zu verwenden, das auf Gruppen oder Kladen basiert, die durch die phylogenetischen Bäume repräsentiert werden.
Gemeinsame Vorfahren und Merkmale
Ein phylogenetischer Baum kann helfen, eine Art durch die Evolutionsgeschichte zurückzuverfolgen, die Äste des Baumes hinunter zu gehen und ihre gemeinsame Abstammung auf dem Weg zu finden. Im Laufe der Zeit kann eine Abstammungslinie einige ihrer Vorfahren beibehalten, aber auch modifiziert werden, um sich an die sich ändernde Umgebung anzupassen. Bäume identifizieren auch den Ursprung bestimmter Merkmale oder wann ein bestimmtes Merkmal in einer Gruppe von Organismen zum ersten Mal auftrat. Die Universität von Mexiko liefert ein Beispiel für den Ursprung von Merkmalen, die sich auf den Wal beziehen. Nach dem phylogenetischen Stammbaum sind Wale und ihre Verwandten (Cetaceen) eng mit a. verwandt Gruppe, die Kuh und Hirsch (Artiodactyle) enthält, aber nur Wale haben eine lange torpedoförmige Körper. Daraus wird geschlossen, dass dieses Merkmal auf dem Zweig auftrat, nachdem Wale und Artiodactyle von ihren gemeinsamen Vorfahren abwichen. Phylogenetische Bäume identifizierten auch, dass Vögel von Dinosauriern abstammen, basierend auf bestimmten gemeinsamen körperlichen Merkmalen wie ihren Hüftknochen und Schädeln.