Cladistics: Definisi, Metode & Contoh

Jutaan tahun yang lalu, satu sel dimulai dan evolusi yang memunculkan pohon kehidupan dan tiga domain utamanya: Archaea, Bakteri, dan Eukariota.

Setiap cabang adalah contoh dari clade. Sebuah clade mewakili grup yang mencakup nenek moyang yang sama dan semua keturunan. Kladistik adalah bentuk modern dari taksonomi yang menempatkan organisme pada diagram bercabang yang disebut a kladogram (seperti pohon keluarga) berdasarkan ciri-ciri seperti kesamaan DNA dan filogeni.

Dalam bidang biologi, kladistik adalah sistem dari taksonomi yang melibatkan pengklasifikasian dan pengaturan organisme pada pohon filogenetik kehidupan. Sebelum analisis DNA, klasifikasi sangat bergantung pada pengamatan sifat dan perilaku yang serupa dan berbeda.

Masyarakat Barat telah menggunakan klasifikasi sejak zaman Aristoteles di Yunani kuno ketika organisme hidup hanya dibagi menjadi kategori tumbuhan dan hewan untuk tujuan studi.

Pada tahun 1700-an, Carolus (Carl) Linnaeus mengembangkan taksonomi biologi sistematis berdasarkan klasifikasi organisme dengan penampilan luar dan sifat bersama. Dia mengembangkan skema untuk menempatkan organisme dalam a

Charles Darwin dan Alfred Russel Wallace mengusulkan gagasan seleksi alam, dan Darwin meresmikan teori evolusi pada pertengahan 1800-an. Darwin Tentang Asal Usul Spesies mengejutkan komunitas ilmiah dengan menyarankan bahwa semua organisme diturunkan dari nenek moyang yang sama dan dapat diklasifikasikan menurut hubungan evolusioner mereka.

Ahli ilmu burung Ernst Mayr adalah seorang ahli biologi evolusi terkemuka abad ke-20 yang mempelajari taksonomi burung secara ekstensif saat bepergian dan bekerja sebagai kurator di American Museum of Natural History di New York. Bukunya yang inovatif Sistematika dan Asal Usul Spesies diterbitkan pada tahun 1942 oleh Columbia University Press.

Mayr dikenal karena karyanya tentang gen, hereditas, variasi dan spesiasi populasi di daerah terpencil, yang dapat digunakan untuk tujuan klasifikasi.

Kladistik adalah sistem klasifikasi biologis berdasarkan analisis sifat, susunan genetik, atau fisiologi yang dimiliki oleh nenek moyang yang sama sampai beberapa jenis divergensi terjadi, menghasilkan jenis. ahli taksonomi Jerman Willi Hennigo memulai klasifikasi kladistik pada tahun 1950 ketika dia menulis bukunya tentang sistematika filogenetik.

Buku tersebut kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris dan banyak dibaca di Amerika setelah diterbitkan oleh University of Illinois Press pada tahun 1966.

Teori Hennig tentang sistematika filogenetik menantang pendekatan kontemporer untuk taksonomi diperkenalkan oleh Darwin dan Wallace.

Dia berpendapat bahwa spesies harus diidentifikasi dan diklasifikasikan berdasarkan genetika dan hubungan clade, terutama kelompok monofiletik. Hennig mengasah nenek moyang baru-baru ini dan mengidentifikasi ciri-ciri organisme yang berevolusi dan dimodifikasi yang berbagi garis keturunan langsung – bahkan jika karakteristik turunannya tidak seperti yang umum leluhur.

Filogenetik adalah studi tentang hubungan evolusioner yang diketahui atau dihipotesiskan berdasarkan filogeni (garis keturunan) organisme yang dikelompokkan. Pohon kehidupan filogenetik menggambarkan bagaimana taksa (kelompok organisme) berevolusi dalam urutan tertentu sebagai kehidupan diversifikasi dan bercabang dari nenek moyang yang sama.

Proses spesiasi evolusioner terlihat seperti cabang pada pohon keluarga. Karena tidak ada cara pasti untuk mengetahui apa yang terjadi di masa lalu, sains harus menarik kesimpulan tentang bagaimana kehidupan berevolusi berdasarkan based catatan fosil, anatomi komparatif, fisiologi, perilaku, embriologi dan data molekul. Biologi evolusioner adalah bidang dinamis di mana penemuan-penemuan baru terus dilakukan.

Ahli biologi evolusioner menyimpulkan hubungan evolusioner hipotetis antara taksa berdasarkan perbandingan rinci karakteristik yang sama dan berbeda.

Mempelajari keturunan evolusioner membantu menentukan kapan ciri-ciri tertentu muncul dan diturunkan ke generasi berikutnya. Analisis kladistik, seperti sistematika filogenetik, memeriksa pola evolusioner keturunan yang membantu bersama-sama sejarah evolusi spesies sambil juga menjelaskan keanekaragaman kehidupan dan spesies kepunahan.

Cladistics bekerja pada premis sentral bahwa kehidupan di Bumi berasal hanya sekali, yang berarti bahwa semua kehidupan dapat ditelusuri kembali ke organisme leluhur pertama. Asumsi selanjutnya adalah spesies yang ada dibagi menjadi dua kelompok yang dibatasi oleh simpul pada cabang pohon. Terakhir, organisme mungkin berubah, beradaptasi dan berevolusi.

Itu titik divergensi mewakili awal dari dua garis keturunan baru yang bercabang dan membentuk dua spesies baru.

Kladogram digunakan untuk membuat perbandingan yang bermakna antar kelompok.

Dalam biologi, kladogram adalah representasi visual karakteristik terkait dalam berbagai organisme. Biasanya pengelompokan dilakukan menurut sifat-sifat tertentu yang diminati. Namun, titik data yang berbeda dapat digabungkan untuk membuat pohon evolusi yang lebih akurat yang menjelaskan hubungan yang kompleks.

Perbedaan dapat dibuat antara kladogram dan pohon filogenetik, tetapi istilah ini juga kadang-kadang digunakan secara bergantian. Kladogram fokus pada karakteristik di tingkat makro dan molekuler yang menunjukkan keterkaitan. Kladogram menunjukkan kemungkinan hubungan evolusi antara kelompok organisme atau taksa yang jumlahnya bisa kecil atau besar:

• Takson monofiletik. Klade organisme yang meliputi nenek moyang terbaru mereka dan semua yang hidup dan punah keturunan. Misalnya, ada tiga kelas mamalia: monotremata, hewan berkantung dan eutherian. Mamalia memiliki banyak karakteristik tetapi berbeda dalam cara mereka bereproduksi.
  

• Takson parafiletik. Sekelompok organisme yang termasuk nenek moyang yang paling umum dari semua anggota tapi meninggalkan beberapa keturunan yang melacak kembali ke nenek moyang yang sama. Bryophyta bersifat parafiletik karena termasuk dalam kelompok lumut tanduk, lumut hati dan lumut tetapi tidak termasuk tumbuhan vaskular.

• Takson polifiletik. Sekelompok organisme yang tidak memiliki banyak kesamaan selain beberapa sifat yang mirip. Pada suatu waktu, pachyderms seperti gajah dan kuda nil disatukan karena jenis kulit mereka meskipun sebenarnya mereka berasal dari keluarga mamalia yang berbeda.
  

Multiseluler eukariota memunculkan banyak organisme yang semakin kompleks.

Misalnya, ikan dan manusia dapat ditelusuri kembali ke nenek moyang yang sama jutaan tahun yang lalu. Hubungan yang rumit tersebut dapat digambarkan pada kladogram sederhana yang menggambarkan hubungan kladistik. Mulailah dengan membayangkan eukariota leluhur di dasar pohon.

Sebagai nenek moyang berevolusi, satu simpul di pohon bercabang menjadi vertebrata air seperti ikan tanpa rahang. Pada simpul berikutnya, cabang menyimpang menjadi tetrapoda berkaki empat.

Node berikutnya menunjukkan perbedaan ketika hewan mengembangkan telur ketuban, diikuti oleh perpecahan ketika hewan mengembangkan bulu atau rambut. Jauh kemudian, manusia dan primata menyimpang dan berevolusi di jalur yang terpisah.

Klasifikasi kladistik melihat ciri-ciri tertentu dari organisme yang secara langsung berhubungan dengan keadaan leluhur dalam biologi evolusioner. Hennig mengembangkan banyak istilah ilmiah untuk menggambarkan pendekatannya terhadap kategorisasi, yang berperan penting bagi gagasan dan teorinya. Istilah menggambarkan kelompok organisme dalam kaitannya dengan simpul tertentu pada pohon filogenetik atau kladogram:

• Plesiomorfi. Ini adalah sifat leluhur yang diturunkan dan dipertahankan dari spesies leluhur ke spesies turunan selama evolusi antara taksa tunggal atau ganda.

• apomorfi. Ini adalah sifat turunan yang menggambarkan clade tertentu.

• Autopomorfi. Ini adalah sifat turunan yang hanya ditemukan di salah satu kelompok yang dibandingkan.

• Sinapomorfi. Ini adalah sifat turunan yang dimiliki oleh dua atau lebih kelompok organisme yang diturunkan dari nenek moyang yang sama.
  

Status karakter adalah sifat-sifat yang diturunkan melalui proses seleksi alam, adaptasi dan varians yang diwariskan yang mengarah pada keanekaragaman hayati dalam kehidupan. Dengan demikian, hanya sinapomorfi relevan ketika membedakan hubungan evolusioner. Beberapa synapomorphies dalam organisme dengan nenek moyang bersama adalah monofiletik:

• Autopomorphies adalah sifat-sifat yang hanya terdapat pada satu spesies atau kelompok yang berasal dari nenek moyang yang sama, seperti taksa ular yang tidak memiliki kaki fungsional, sedangkan taksa terdekat berikutnya memiliki dua kaki atau lebih.

• Sinapomorfi mengacu pada sifat yang terlihat di seluruh clade seperti ibu jari yang berlawanan pada manusia dan primata.
  

• Homoplasti adalah sifat yang dimiliki oleh banyak kelompok, spesies, dan taksa yang tidak diturunkan dari nenek moyang yang sama. Burung dan mamalia berdarah panas tetapi tidak memiliki nenek moyang yang sama yang memiliki sifat itu, yang merupakan contoh evolusi konvergen.
  

Ilmuwan yang disebut cladists mengatur taksa dalam pohon filogenetik yang dapat mengungkapkan hubungan evolusioner baru. Pengelompokan dilakukan berdasarkan karakteristik fisik, molekuler, genetik dan perilaku.

Sebuah diagram yang disebut cladogram menampilkan keterkaitan, setiap kali spesies bercabang dari nenek moyang yang sama di berbagai titik dalam sejarah evolusi.

Kladogram adalah diagram percabangan dari data kladistik yang mengatur karakteristik tertentu menggunakan kumpulan data fisik komparatif atau data molekuler, misalnya. Para peneliti saat ini sering menggunakan program komputer untuk menggabungkan kumpulan data untuk membuat kladogram yang lebih akurat yang menunjukkan hubungan yang kohesif dan komprehensif antara organisme.

Metodologi dasar tidak sulit, tetapi setiap langkah harus dilakukan dengan cermat:

1. Pilih taksa untuk dipelajari, seperti beberapa spesies burung.
   
2. Pilih dan bagan karakteristik yang ingin Anda pelajari.
   
3. Pastikan apakah kesamaan itu homolog atau produk dari evolusi konvergen.
   
4. Analisis apakah karakteristik bersama berasal dari nenek moyang yang sama atau diturunkan kemudian.
   
5. Kelompokkan sinapomorfi (sifat homolog turunan bersama).
   
6. Bangun kladogram dengan mengatur kelompok organisme pada diagram seperti pohon.
   
7. Gunakan simpul pada cabang untuk mewakili titik di mana dua spesies berbeda.
   
8. Tempatkan taksa di ujung cabang, bukan di simpul.
   

Asal-usul metode evolusi tradisional klasifikasi tanggal kembali ke zaman kuno. Semua organisme hidup dianggap sebagai tumbuhan atau hewan. Metode klasik tidak membedakan apakah sifat yang diamati diturunkan dari nenek moyang yang jauh atau yang lebih baru.

Tujuannya adalah untuk merancang peta tentang bagaimana kehidupan di Bumi mungkin telah berevolusi dari laut.

Karakteristik yang digunakan untuk klasifikasi ditentukan oleh para ahli yang melihat perbedaan yang jelas seperti bulu, sisik atau bulu. Pendekatan ini bekerja lebih baik untuk mengklasifikasikan vertebrata daripada invertebrata. Klasifikasi evolusioner menempatkan organisme dalam kelompok-kelompok yang semakin kecil ukurannya di bawah tiga domain yang selanjutnya dibagi menjadi kingdom, filum/divisi, kelas, ordo, famili, genus, dan spesies.

Metode kladistik tidak terikat pada sistem klasifikasi Linnean, dan mereka menyelidiki lebih dalam untuk konektivitas.

Sistematika tradisional mengatur organisme pada pohon evolusi menurut kapan dan bagaimana suatu spesies berubah sebagai adaptasi terhadap gaya hidup atau habitat baru, misalnya. Pohon itu menunjukkan arah evolusi pada waktunya. Penilaian subjektif dari sifat dan karakteristik dalam metode tradisional dapat berpotensi membiaskan hasil dan membuat penelitian sulit atau tidak mungkin untuk ditiru.

Metode klasifikasi kladistik dan filogenetik saat ini lebih disukai daripada metode tradisional dalam klasifikasi dalam ilmu alam. Pendekatan yang lebih baru lebih ilmiah, berbasis bukti dan tak terbantahkan. Misalnya, sekuensing DNA dan RNA digunakan untuk mempelajari organisme pada tingkat molekuler untuk penempatan bernuansa pada kladogram.

Organisme disusun menurut karakteristik turunan bersama.

Kladistik dalam bidang biologi memungkinkan para ilmuwan untuk mengidentifikasi pola, membentuk hipotesis, menguji hipotesis dan membuat prediksi.

“Kladistik, kemudian, adalah tentang penemuan,” seperti yang dijelaskan oleh cladist kontemporer, David M. Williams dan Malte C. Ebach, pada tahun 2018. Williams dan Ebach membayangkan kladistik sebagai proses klasifikasi alami yang tidak memerlukan landasan dalam teori evolusi.

Teknologi menambahkan tingkat presisi dan kecanggihan pada metode kladistik. Secara khusus, pengurutan gen DNA menunjukkan tingkat keterkaitan dan nenek moyang bersama dengan tingkat kepercayaan yang tinggi. Perbedaan DNA dapat memberikan wawasan tentang berapa lama spesies memiliki nenek moyang yang sama.

Temuan baru dapat menguatkan atau mengoreksi asumsi sebelumnya tentang bagaimana organisme berevolusi dan membantu mengklasifikasikan spesies baru saat mereka ditemukan.