La filogenetica è una branca della biologia che studia le relazioni evolutive tra gli organismi. Nel corso degli anni, sono state raccolte prove a sostegno delle connessioni e dei modelli tra le specie attraverso dati morfologici e genetici molecolari. I biologi evoluzionisti compilano questi dati in diagrammi chiamati alberi filogenetici, o cladogrammi, che rappresentare visivamente il modo in cui la vita è correlata e presenta una linea temporale per la storia evolutiva di organismi.
Un albero filogenetico si presenta come un albero ramificato in sequenza, partendo da un ramo comune, per poi dividersi in più rami che successivamente divergono ulteriormente in più rami. Le punte dei rami rappresentano i taxa o le specie attuali. Lavorando a ritroso, le specie che condividono un "nodo" o un ramo comune, condividono un antenato in quel nodo. Pertanto, più indietro vai verso il ramo principale dell'albero, più indietro ti muovi attraverso la storia evolutiva. Al contrario, tutti i rami che hanno avuto origine da un nodo comune sono discendenti di quella specie.
Capire l'albero filogenetico
Un biologo evoluzionista crea un albero filogenetico confrontando specifiche sequenze di DNA di geni e tratti morfologici, o fisici, all'interno e tra gruppi di organismi. Man mano che i lignaggi si evolvono nel tempo, le mutazioni ereditarie determinano percorsi evolutivi divergenti, creando diversi gruppi di specie, alcune più strettamente correlate di altre.
Relazioni tra le specie
Gli alberi filogenetici sono estremamente utili per descrivere le informazioni sulle relazioni evolutive tra gli animali esistenti. Possono rispondere a domande come "un serpente è più strettamente imparentato con una tartaruga o un coccodrillo?" Secondo un albero filogenetico di queste specie da l'Università del Messico, i serpenti sono più vicini ai coccodrilli, perché i loro rami convergono in un unico nodo, indicando che condividono un comune antenato. Tuttavia, il ramo di una tartaruga è a due nodi di distanza, due antenati indietro. Gli alberi filogenetici contribuiscono fortemente anche al campo della tassonomia, o alla classificazione delle specie attuali. Probabilmente il metodo di classificazione più familiare utilizzato si basa sul sistema linneano, assegnando gli organismi a un regno, phylum, classe, ordine, famiglia, genere e specie. Questo sistema non è basato sull'evoluzione, quindi i biologi stanno iniziando a utilizzare un sistema di classificazione filogenetico basato su gruppi, o cladi, rappresentati dagli alberi filogenetici.
Antenati e tratti comuni
Un albero filogenetico può aiutare a rintracciare una specie indietro attraverso la storia evolutiva, lungo i rami dell'albero e individuare i loro antenati comuni lungo la strada. Nel tempo, un lignaggio può mantenere alcune delle sue caratteristiche ancestrali, ma sarà anche modificato per adattarsi all'ambiente che cambia. Gli alberi identificano anche l'origine di determinati tratti o quando è apparso per la prima volta un determinato tratto in un gruppo di organismi. L'Università del Messico fornisce un esempio dell'origine dei tratti relativi alla balena. Secondo l'albero filogenetico, le balene e i loro parenti (cetacei) sono strettamente imparentati con a gruppo che contiene la mucca e il cervo (artiodattili), ma solo le balene hanno un lungo siluro a forma di corpo. Pertanto si conclude che quel tratto è apparso sul ramo dopo che le balene e gli artiodattili si sono discostati dal loro antenato comune. Gli alberi filogenetici hanno anche identificato che gli uccelli discendono dai dinosauri sulla base di alcuni tratti fisici comuni come le ossa dell'anca e il cranio.