分岐学：定義、方法、例

数百万年前、単一のセルが開始しました 進化 それが生命の木とその3つの主要な領域である古細菌、細菌、真核生物を生み出しました。

各ブランチは、 クレード. クレードは、共通の祖先と すべて 子孫。 分岐学 の現代的な形です 分類法 と呼ばれる分岐図に生物を配置します クラドグラム （家系図のように）DNAの類似性や系統発生などの特性に基づいています。

生物学の分野では、分岐学は のシステム 分類法 これには、生物の分類と配置が含まれます。 系統樹 人生の. DNA分析の前は、分類は類似した異なる特性と行動の観察に大きく依存していました。

西洋社会は、古代ギリシャのアリストテレスの時代から、生物が研究の目的で植物と動物のカテゴリーに単純に分類されていたときから分類を使用してきました。

1700年代には、 キャロルス（カール）リンネ 外見と共通の特徴による生物の分類に基づいて、体系的な生物学の分類法を開発しました。 彼は生物をに配置するためのスキーマを開発しました 階層分類群 （グループ; 単数）いくつか含まれています 分類群 （グループ; 複数）。 リンネ また、二名法を開発しました–次のような学名を割り当てるシステム ホモサピエンス （人間）生物に。

チャールス・ダーウィン そして アルフレッドラッセルウォレス 自然淘汰のアイデアを提案し、ダーウィンは1800年代半ばに進化論を形式化した。 ダーウィンの 種の起源について すべての生物が共通の祖先の子孫であり、それらの進化的関係に従って分類できることを示唆することにより、科学界を揺さぶった。

鳥類学者 エルンスト・マイヤー ニューヨークのアメリカ自然史博物館で旅行や学芸員として働いている間、鳥の分類学を広範囲に研究した20世紀の卓越した進化生物学者でした。 彼の画期的な本 系統学と種の起源 1942年にColumbiaUniversityPressから出版されました。

Mayrは、分類の目的で使用できる、孤立した地域の個体群の遺伝子、遺伝、変異、および種分化に関する研究で知られています。

Cladisticsは、形質、遺伝子構成、または ある種の分岐が発生するまで共通の祖先と共有されていた生理学は、新しいものを生み出します 種。 ドイツの分類学者 ヴィリー・ヘニッヒ ジャンプスタート 分岐分類 彼が彼の本を書いた1950年に 系統分類学。

この本は後に英語に翻訳され、1966年にイリノイ大学出版局から出版された後、アメリカで広く読まれました。

系統分類学のヘニングの理論は、 分類法 ダーウィンとウォレスによって紹介されました。

彼は、種は遺伝学とクレードの関係、特に単系統群に基づいて識別および分類されるべきであると主張しました。 ヘニングは、最近の祖先と、進化した、変更された生物の特性の特定に磨きをかけました。 直接の血統を共有しました–たとえ派生した特性が一般的なもののようなものでなかったとしても 祖先。

系統発生学 に基づいて既知または仮説の進化的関係の研究です 系統発生 グループ化された生物の（系統）。 系統樹の生命は、生命が多様化し、共通の祖先から分岐するにつれて、分類群（生物のグループ）が特定の順序でどのように進化したかを示しています。

進化的種分化のプロセスは、家系図の枝のように見えます。 ずっと前に何が起こったのかを知る確実な方法がないので、科学は生命がどのように進化したかについて推論を引き出す必要があります 化石記録、比較解剖学、生理学、行動、 発生学 および分子データ. 進化生物学は、新しい発見が絶えず行われているダイナミックな分野です。

進化生物学者は推測します 架空の進化的関係 類似および異なる特性の詳細な比較に基づく分類群間。

進化の降下を研究することは、特定の特性がいつ発生し、次の世代に受け継がれたかを特定するのに役立ちます。 系統分類学のような分岐解析は、ピースを助ける降下の進化パターンを調べます 生命と種の多様性を説明しながら、種の進化の歴史を一緒に 絶滅。

分岐学は、地球上の生命は一度だけ発生したという中心的な前提に基づいて機能します。つまり、すべての生命はその最初の祖先の生物にまでさかのぼることができます。 次の仮定は、既存の種が木の枝のノードによって区切られた2つのグループに分割されることです。 最後に、生物はおそらく変化し、適応し、進化します。

ザ・ 分岐点 2つの新しい系統が分岐し、2つの新しい種を形成することの始まりを表します。

クラドグラムは、グループ間で意味のある比較を行うために使用されます。

生物学では、クラドグラムは 視覚的表現 さまざまな生物の関連する特性の。 通常、グループ化は、関心のある特定の特定の特性に従って行われます。 ただし、さまざまなデータポイントを組み合わせて、複雑な関係を説明するより正確な進化ツリーを作成できます。

クラドグラムと系統樹は区別できますが、これらの用語は同じ意味で使用されることもあります。 クラドグラムは、関連性を示すマクロおよび分子レベルの特性に焦点を当てています。 クラドグラムは、数が少ない場合も多い場合もある、生物または分類群のグループ間の進化的関係の可能性を示唆しています。

• 単系統分類群。 を含む生物のクレード 彼らの最新の共通の祖先 そして すべて 生きて絶滅した 子孫. たとえば、哺乳類には3つのクレードがあります。 カモノハシ目, 有袋類 そして 真獣類. 哺乳類は多くの特徴を共有していますが、繁殖方法が異なります。
  

• 側系統分類群。 生物のグループ 最も一般的な祖先が含まれています すべてのメンバーの 子孫の一部を除外します その同じ共通の祖先にまでさかのぼります。 コケ植物 グループが含まれているため、側系統群です ツノゴケ類, 苔類 そして コケ ただし、維管束植物は除きます。

• 多系統分類群。 以外に共通点があまりない生物のグループ いくつかの同様の特性. かつて、ゾウやカバのような厚皮類は、実際には異なる哺乳類の家族に属しているにもかかわらず、皮膚の種類のためにひとまとめにされていました。
  

多細胞 真核生物 ますます複雑になる生物が豊富に生まれました。

たとえば、魚と人間は数百万年前の共通の祖先にまでさかのぼります。 その複雑な関係は、分岐関係を示す単純なクラドグラムに描くことができます。 木の根元にある祖先の真核生物を描くことから始めます。

共通の祖先が進化するにつれて、木の上の1つのノードは、無顎類のような水生脊椎動物に分岐しました。 次のノードで、枝は4本足のテトラポッドに分岐しました。

次のノードは、動物が羊膜の卵を発達させたときに発散を示し、動物が毛皮または毛を発達させたときに分裂を示します。 ずっと後に、人間と霊長類は別々の道を分岐して進化しました。

分岐分類は、進化生物学の祖先の状態に直接関係する生物の特定の特性に注目します。 ヘニングは、分類へのアプローチを説明するために多くの科学用語を開発しました。これは、彼のアイデアや理論に役立ちました。 これらの用語は、系統樹またはクラドグラム上の特定のノードに関連する生物のグループを表します。

• 共有原始形質。 これは、単一または複数の分類群間の進化の間に、祖先種から子孫種に受け継がれ、保持される祖先の形質です。

• 共有派生形質。 これは、特定のクレードを説明する派生特性です。

• 固有派生形質。 これは、比較されているグループの1つでのみ見られる派生形質です。

• 共有派生形質。 これは、共通の祖先の子孫である2つ以上の生物グループが共有する派生形質です。
  

キャラクターの状態 自然淘汰、適応、継承された分散のプロセスを通じて派生した特性であり、生命の生物多様性につながります。 そのため、 共有派生形質 進化的関係を見極めるときに関連します。 祖先が共有されている生物の複数の共有派生形質は 単系統:

• 固有派生形質 は、機能的な脚を持たないヘビ分類群など、共通の祖先に由来する1つの種またはグループにのみ見られる形質ですが、次に近い分類群には2つ以上の脚があります。

• 共有派生形質 人間や霊長類の反対の親指など、クレード全体に見られる特性を指します。
  

• ホモプラシー は、共通の祖先から派生したものではない、複数のグループ、種、分類群によって共有される特性です。 鳥や哺乳類は温血動物ですが、収斂進化の例であるその特性を持った直接共有された祖先を持っていません。
  

分岐学者と呼ばれる科学者は、系統樹に分類群を配置し、新しい進化の関係を明らかにする可能性があります。 グループ化は、物理的、分子的、遺伝的および行動的特徴に基づいて行われます。

クラドグラムと呼ばれる図は、種が進化の歴史のさまざまな時点で共通の祖先から分岐したときはいつでも、関連性を示しています。

クラドグラムはの分岐図です 分岐データ たとえば、比較物理データセットまたは分子データを使用して特定の特性を整理します。 今日の研究者は、コンピュータプログラムを使用してデータセットを組み合わせ、生物間のまとまりのある包括的な関係を示すより正確なクラドグラムを作成することがよくあります。

基本的な方法論は難しくありませんが、各ステップは細心の注意を払って実行する必要があります。

1. 数種の鳥など、研究する分類群を選択してください。
   
2. 調査したい特性を選択してグラフ化します。
   
3. 類似性が相同であるか、収斂進化の産物であるかを確認します。
   
4. 共有された特性が共通の祖先から派生したものか、後で派生したものかを分析します。
   
5. 共有派生形質（共有派生形質）をグループ化します。
   
6. 生物のグループを木のような図に配置して、クラドグラムを作成します。
   
7. 枝のノードを使用して、2つの種が分岐したポイントを表します。
   
8. 分類群は、ノードではなく、ブランチのエンドポイントに配置します。
   

の起源 伝統的な進化の方法 分類の日付は古代にさかのぼります。 すべての生物は植物または動物であると想定されていました。 古典的な方法では、観察された形質が遠い祖先から受け継がれたものか、より最近のものから受け継がれたものかを区別していませんでした。

目標は、地球上の生命が海からどのように進化したかについての地図を考案することでした。

分類に使用される特性は、毛皮、鱗、羽などの明らかな違いを調べる専門家によって決定されます。 このアプローチは、無脊椎動物よりも脊椎動物の分類に適していました。 進化的分類 生物を、王国、門/部門、クラス、目、科、属、種にさらに分類される3つのドメインの下でサイズが小さくなるグループに配置します。

分岐法は、Linnean分類システムに関連付けられておらず、接続性をより深く調査します。

従来の分類学では、たとえば、新しいライフスタイルや生息地への適応として、種がいつどのように変化したかに応じて、進化系統樹上に生物を配置します。 ツリーは示しています 進化の方向 時間内に。 従来の方法での特性と特性の主観的な評価は、結果にバイアスをかける可能性があり、研究を再現することを困難または不可能にする可能性があります。

分類の分岐的および系統発生的方法は、自然科学における分類の従来の方法よりも今日好まれています。 新しいアプローチは、より科学的で、証拠に基づいており、反駁できないものです。 たとえば、DNAおよびRNAシーケンスは、クラドグラム上の微妙な配置のために分子レベルで生物を研究するために使用されています。

生物はそれらに従って配置されます 共有された派生特性.

生物学の分野の分岐学は、科学者がパターンを識別し、仮説を立て、仮説をテストし、予測を行うことを可能にします。

現代の分岐学者であるDavidMが説明しているように、「分岐学は発見に関するものです」。 ウィリアムズとマルタC。 Ebach、2018年。 ウィリアムズとエバッハは、進化論の基礎を必要としない自然分類のプロセスとして分岐学を想定しています。

テクノロジーは、分岐学の手法に一定レベルの精度と洗練度を追加します。 特に、遺伝子のDNA配列決定は、高い信頼度で関連性と共通の祖先の程度を示します。 DNAの違いは、どのくらい前に種が共通の祖先を共有していたかについての洞察を提供することができます。

新しい発見は、生物がどのように進化したかについての以前の仮定を裏付けるか修正することができ、発見されたときに新しい種を分類するのに役立ちます。