კლადიტიკა: განმარტება, მეთოდი და მაგალითები

მილიონობით წლის წინ, ერთმა უჯრედმა დაიწყო ევოლუცია ამან დასაბამი მისცა სიცოცხლის ხეს და მის სამ მთავარ დომენს: არქეას, ბაქტერიას და ეუკარიოტას.

თითოეული ტოტი მაგალითია ა კლედი. კლედი წარმოადგენს ჯგუფს, რომელიც მოიცავს საერთო წინაპარს და ყველა შთამომავლები. კლადიტიკა არის თანამედროვე ფორმა ტაქსონომია რომ ორგანიზმებს ათავსებს განშტოებულ დიაგრამაზე, სახელწოდებით a კლადოგრამა (ოჯახის გვარის მსგავსად) დაფუძნებულია ისეთ მახასიათებლებზე, როგორიცაა დნმ-ის მსგავსება და ფილოგენია.

ბიოლოგიის დარგში კლასიტიკა არის ა სისტემა ტაქსონომია რაც გულისხმობს ორგანიზმების კლასიფიკაციასა და მოწყობას ა ფილოგენეტიკური ხე ცხოვრების. დნმ-ის ანალიზამდე კლასიფიკაცია დიდწილად ეყრდნობოდა მსგავსი და განსხვავებული თვისებების და ქცევის დაკვირვებებს.

დასავლურმა საზოგადოებებმა კლასიფიკაცია გამოიყენეს არისტოტელეს დროიდან ძველ საბერძნეთში, როდესაც ცოცხალი ორგანიზმები მცენარეთა და ცხოველთა კატეგორიებად იყოფა შესასწავლად.

1700-იან წლებში კარლოს (კარლ) ლინეუსი შეიმუშავა სისტემური ბიოლოგიის ტაქსონომია, რომელიც ეფუძნება ორგანიზმების კლასიფიკაციას გარეგნული იერსახეებისა და საერთო თვისებების მიხედვით. მან შეიმუშავა ორგანიზმის ა

ჩარლზ დარვინი და ალფრედ რასელ უოლესი შემოგვთავაზა ბუნებრივი გადარჩევის იდეა და დარვინმა ფორმალიზაცია გაუწია ევოლუციის თეორიას 1800-იანი წლების შუა პერიოდში. დარვინის სახეობების წარმოშობის შესახებ შეარხია სამეცნიერო საზოგადოება იმით, რომ ყველა ორგანიზმი წარმოიშვა საერთო წინაპრისგან და მათი კლასიფიკაცია შესაძლებელია მათი ევოლუციური ურთიერთობების მიხედვით.

ორნიტოლოგი ერნსტ მერი იყო მე -20 საუკუნის გამოჩენილი ევოლუციური ბიოლოგი, რომელიც ინტენსიურად სწავლობდა ფრინველის ტაქსონომიას მოგზაურობისას და მუშაობდა ნიუ იორკის ამერიკის ბუნების ისტორიის მუზეუმში კურატორად. მისი ნოვატორული წიგნი სისტემატიკა და სახეობების წარმოშობა გამოიცა 1942 წელს კოლუმბიის უნივერსიტეტის პრესის მიერ.

მერი ცნობილია თავისი გენებით, მემკვიდრეობითობით, პოპულაციების იზოლირებულ ადგილებში ცვალებადობითა და სპეციფიკაციით, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია კლასიფიკაციის მიზნით.

კლადიტიკა არის ბიოლოგიური კლასიფიკაციის სისტემა, რომელიც დაფუძნებულია თვისებების, გენეტიკური შემადგენლობის ან ფიზიოლოგია, რომელიც საერთო წინაპარს ეზიარა მანამ, სანამ რაიმე სახის განსხვავება არ მოხდა და წარმოქმნიდა ახალს სახეობები. გერმანელი ტაქსონომისტი ვილი ჰენიგი წამოხტა კლადისტური კლასიფიკაცია 1950 წელს, როდესაც მან დაწერა თავისი წიგნი ფილოგენეტიკური სისტემატიკა.

მოგვიანებით წიგნი ითარგმნა ინგლისურად და ფართოდ წაიკითხეს ამერიკაში 1966 წელს ილინოისის უნივერსიტეტის პრესის მიერ გამოქვეყნების შემდეგ.

ჰენიგის ფილოგენეტიკური სისტემატიკის თეორია ეჭვქვეშ აყენებს თანამედროვე მიდგომებს ტაქსონომია დანერგეს დარვინი და უოლესი.

იგი ამტკიცებს, რომ სახეობების იდენტიფიცირება და კლასიფიკაცია უნდა მოხდეს გენეტიკური და კლაიდური ურთიერთობების საფუძველზე, განსაკუთრებით მონოფილეტური ჯგუფების მიხედვით. ჰენიგმა შეასრულა ბოლოდროინდელი წარმოშობა და ორგანიზმების განვითარებული, შეცვლილი თვისებების იდენტიფიკაცია იზიარებდა პირდაპირ ხაზს - მაშინაც კი, თუ მიღებული მახასიათებლები არაფრით ჰგავდა საერთო მახასიათებლებს წინაპარი.

ფილოგენეტიკა არის ცნობილი ან ჰიპოთეზირებული ევოლუციური ურთიერთობების შესწავლა, რომელიც დაფუძნებულია ფილოგენია დაჯგუფებული ორგანიზმების (შტო). ცხოვრების ფილოგენეტიკური ხე ასახავს იმას, თუ როგორ განვითარდა ტაქსა (ორგანიზმების ჯგუფები) სპეციფიკური თანმიმდევრობით, რადგან ცხოვრება მრავალფეროვნდა და განშორდა საერთო წინაპრისგან.

ევოლუციური სპეციაციის პროცესი გვარის ტოტზე ჰგავს ტოტებს. იმის გამო, რომ არ არსებობს დარწმუნებული გზა იმის ცოდნის, თუ რა მოხდა ამდენი ხნის წინ, მეცნიერებმა უნდა გააკეთონ დასკვნები იმის შესახებ, თუ როგორ განვითარდა ცხოვრება ნამარხი ჩანაწერები, შედარებითი ანატომია, ფიზიოლოგია, ქცევა, ემბრიოლოგია და მოლეკულური მონაცემები. ევოლუციური ბიოლოგია არის დინამიური სფერო, სადაც მუდმივად ხდება ახალი აღმოჩენები.

ევოლუციური ბიოლოგების აზრით, ჰიპოთეტური ევოლუციური ურთიერთობები ტაქსებს შორის მსგავსი და განსხვავებული მახასიათებლების დეტალური შედარების საფუძველზე.

ევოლუციური წარმოშობის შესწავლა ხელს უწყობს იმის გარკვევას, თუ როდის გაჩნდა გარკვეული ნიშნები და გადაეცა შემდეგ თაობებს. კლედისტური ანალიზი, ფილოგენეტიკური სისტემატიკის მსგავსად, იკვლევს წარმოშობის ევოლუციურ ნიმუშებს, რომლებიც ეხმარება ნაწილს ერთად სახეობების ევოლუციური ისტორია, ხოლო ცხოვრების და სახეობების მრავალფეროვნება გადაშენებები.

Cladistics მუშაობს ცენტრალურ წინაპირობაზე, რომ სიცოცხლე დედამიწაზე მხოლოდ ერთხელ წარმოიშვა, რაც იმას ნიშნავს, რომ მთელი სიცოცხლის პოვნა შეიძლება პირველივე საგვარეულო ორგანიზმში. შემდეგი მოსაზრებაა, რომ არსებული სახეობები იყოფა ორ ჯგუფად, რომლებიც გამოიყოფა ხის ტოტზე არსებული კვანძით. დაბოლოს, ორგანიზმები სავარაუდოდ იცვლებიან, ადაპტირდებიან და ვითარდებიან.

განსხვავების წერტილი წარმოადგენს ორი ახალი გვარის დასაწყისს, რომლებიც ტოტებენ და ქმნიან ორ ახალ სახეობას.

კლადოგრამები გამოიყენება ჯგუფებს შორის მნიშვნელოვანი შედარების შესადგენად.

ბიოლოგიაში კლადოგრამა არის a ვიზუალური წარმოდგენა დაკავშირებული მახასიათებლების სხვადასხვა ორგანიზმში. ჩვეულებრივ, დაჯგუფება ხდება გარკვეული განსაზღვრული ინტერესის ნიშან-თვისებების შესაბამისად. ამასთან, მონაცემთა სხვადასხვა წერტილების შერწყმა შეიძლება შექმნას უფრო ზუსტი ევოლუციური ხე, რომელიც განმარტავს რთულ ურთიერთობებს.

განსხვავება შეიძლება გაკეთდეს კლადოგრამასა და ფილოგენეზურ ხეს შორის, მაგრამ ზოგჯერ ეს ტერმინებიც ერთმანეთის მაგივრად გამოიყენება. კლადოგრამები ფოკუსირებულია მაკრო და მოლეკულურ დონეზე არსებულ მახასიათებლებზე, რაც ნათესაობას მიუთითებს. კლადოგრამა გვთავაზობს სავარაუდო ევოლუციურ კავშირებს ორგანიზმის ან ტაქსონის ჯგუფებს შორის, რომლებიც შეიძლება მცირე ან დიდი რაოდენობით იყოს:

• მონოფილეტური ტაქსონი. ორგანიზმების კლდე, რომელიც მოიცავს მათი უახლესი საერთო წინაპარი და ყველა ცოცხალი და გადაშენებული შთამომავლები. მაგალითად, არსებობს ძუძუმწოვრების სამი ფენა: ერთფეროვნება, მარსიანები და ევტერები. ძუძუმწოვრებს აქვთ მრავალი მახასიათებელი, მაგრამ განსხვავდებიან გამრავლების მეთოდით.
  

• პარაფილეტური ტაქსონი. ორგანიზმების ჯგუფი, რომლებიც მოიცავს ყველაზე გავრცელებულ წინაპარს ყველა წევრის მაგრამ ტოვებს ზოგიერთ შთამომავლობას რომ კვალი იმავე საერთო წინაპარს უკავშირდება. ბრიოფიტა პარაფილურია, რადგან ჯგუფში შედის რქოვანი მცენარეები, ღვიძლის მცენარეები და ხავსები მაგრამ გამორიცხავს სისხლძარღვოვან მცენარეებს.

• პოლიფილური ტაქსონი. ორგანიზმების ჯგუფი, რომლებსაც გარდა სხვა რამის საერთო არ აქვთ რამდენიმე მსგავსი თვისება. ერთხანს, სპილოებსა და ჰიპოპოტამებს, მაგალითად, პაჩიდერმებს აყრიდნენ კანის ტიპის გამო, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი რეალურად განსხვავებული ძუძუმწოვრების ოჯახებს მიეკუთვნებიან.
  

მრავალუჯრედიანი ეუკარიოტები წარმოშვა სულ უფრო რთული ორგანიზმების სიმრავლე.

მაგალითად, თევზები და ადამიანები საერთო წინაპარს მიაღწიეს მილიონობით წლის წინ. ეს რთული ურთიერთობა შეიძლება ასახავდეს კლაიდოგრამაზე, რომელიც ასახავს კლადისტურ ურთიერთობებს. დაიწყეთ წინაპრების ეუკარიოტის გამოსახვა ხის ძირას.

როგორც საერთო წინაპარი ვითარდებოდა, ხეზე ერთი კვანძი განშტოდა წყლის ხერხემლიან ცხოველებში, ყბებივით თევზებივით. მომდევნო კვანძზე ტოტი გადავიდა ოთხფეხა ტეტრაპოდებად.

შემდეგი კვანძი გვიჩვენებს განსხვავებას, როდესაც ცხოველებს ამნისტიური კვერცხუჯრედები განუვითარდათ, შემდეგ კი გაყოფა, როდესაც ცხოველებს ბეწვი ან თმა გაუჩნდათ. ბევრად მოგვიანებით, ადამიანები და პრიმატები ერთმანეთს დაშორდნენ და განვითარდნენ ცალკეულ ბილიკებზე.

კლადიზმის კლასიფიკაცია იხილავს ორგანიზმების გარკვეულ მახასიათებლებს, რომლებიც ევოლუციურ ბიოლოგიაში უშუალოდ ემართებათ წინაპრების სახელმწიფოებს. ჰენიგმა შეიმუშავა მრავალი სამეცნიერო ტერმინი მისი კატეგორიზაციისადმი მიდგომის აღსაწერად, რაც მის იდეებსა და თეორიებში მნიშვნელოვანი იყო. ტერმინებში აღწერილია ორგანიზმების ჯგუფები ფილოგენეტიკური ხის ან კლადოგრამის სპეციფიკურ კვანძთან მიმართებაში:

• პლესიომორფია. ეს არის წინაპრების თვისება, რომელიც გადაეცა და შენარჩუნებულია წინა სახეობებისგან შთამომავლ სახეობებამდე ევოლუციის დროს ერთ ან მრავალ ტაქსონს შორის.

• აპომორფია. ეს არის მიღებული თვისება, რომელიც აღწერს სპეციფიკურ კლაიდს.

• აუტაპომორფია. ეს მიღებული თვისებაა მხოლოდ შედარებულ ერთ-ერთ ჯგუფში.

• სინაპომორფია. ეს არის მიღებული თვისება, რომელსაც საერთო წინაპრისაგან წარმოშობილი ორგანიზმების ორი ან მეტი ჯგუფი იზიარებს.
  

პერსონაჟის მდგომარეობები არის თვისებები, რომლებიც ბუნებრივი გადარჩევის, ადაპტაციისა და მემკვიდრეობითი ცვალებადობის შედეგად მიიღება და იწვევს ბიომრავალფეროვნებას ცხოვრებაში. როგორც ასეთი, მხოლოდ სინაპომორფიები მნიშვნელოვანია, როდესაც ხდება ევოლუციური ურთიერთობების გარჩევა. საერთო წინაპრის მქონე ორგანიზმებში მრავლობითი სინაპომორფიაა მონოფილეტური:

• აუტაპომორფიები არის თვისებები, რომლებიც გვხვდება მხოლოდ ერთ სახეობაში ან ჯგუფში, რომელიც წარმოიშობა საერთო წინაპრისგან, მაგალითად, გველის ტაქსა, რომელსაც არა აქვს ფუნქციური ფეხი, ხოლო შემდეგ უახლოეს ტაქსონს აქვს ორი ან მეტი ფეხი.

• სინაპომორფიები ეხება თვისებას, რომელიც ჩანს მთელ კლადში, მაგალითად, ადამიანის დაპირისპირებულ თითებს და პრიმატებს.
  

• ჰომოპლაზია არის მრავალი ჯგუფის, სახეობისა და ტაქსონის მიერ გაზიარებული თვისება, რომელიც არ არის მიღებული საერთო საერთო წინაპრისგან. ფრინველები და ძუძუმწოვრები თბილსისხლიანები არიან, მაგრამ მათ არ აქვთ უშუალოდ წინაპარი, რომელსაც ეს თვისება ჰქონდა, რაც კონვერგენციული ევოლუციის მაგალითია.
  

მეცნიერები, რომლებსაც კლაიდისტებს უწოდებენ, ტაქსებს ალაგებენ ფილოგენეტიკურ ხეში, რამაც შეიძლება გამოავლინოს ახალი ევოლუციური ურთიერთობები. დაჯგუფება ხდება ფიზიკური, მოლეკულური, გენეტიკური და ქცევითი მახასიათებლების საფუძველზე.

დიაგრამა, რომელსაც კლადოგრამა ეწოდება, აჩვენებს ნათესაობას, როდესაც ევოლუციური ისტორიის სხვადასხვა ეტაპზე სახეობა განშტოდა საერთო წინაპრისგან.

Cladograms არის ფილიალი დიაგრამები კლადისტური მონაცემები მაგალითად, რომ აწყობენ გარკვეულ მახასიათებლებს შედარებითი ფიზიკური მონაცემების ან მოლეკულური მონაცემების გამოყენებით. დღეს მკვლევარები ხშირად იყენებენ კომპიუტერულ პროგრამებს მონაცემთა ნაკრებების დასაკავშირებლად უფრო ზუსტი კლადოგრამების შესაქმნელად, რომლებიც აჩვენებს ორგანიზმებს შორის შეკრულ და ყოვლისმომცველ ურთიერთობებს.

ძირითადი მეთოდოლოგია არ არის რთული, მაგრამ თითოეული ნაბიჯი ზედმიწევნით უნდა შესრულდეს:

1. სასწავლებლად აირჩიეთ ტაქსონები, მაგალითად, ფრინველის რამდენიმე სახეობა.
   
2. აირჩიეთ და ჩამოაყალიბეთ ის მახასიათებლები, რომელთა შესწავლაც გსურთ.
   
3. დაადგინეთ არის თუ არა მსგავსება ჰომოლოგიური ან კონვერგენციული ევოლუციის პროდუქტი.
   
4. გააანალიზეთ, საერთო მახასიათებლები საერთო წინაპრისგან მომდინარეობს თუ მოგვიანებით.
   
5. დააჯგუფეთ სინაპომორფები (გაიზიარეთ მიღებული ჰომოლოგიური თვისებები).
   
6. ააშენეთ კლადოგრამა ორგანიზმების ჯგუფების მოწესრიგებით სქელ სქემაზე.
   
7. გამოიყენეთ კვანძები ტოტებზე, რომ წარმოადგინოთ წერტილები, სადაც ორი სახეობა დაშორდა.
   
8. განათავსეთ ტაქსები ფილიალების ბოლო წერტილებზე და არა კვანძებში.
   

წარმოშობა ტრადიციული ევოლუციური მეთოდები კლასიფიკაციის დროიდან ჯერ კიდევ ანტიკურ ხანაში. ყველა ცოცხალ ორგანიზმად მიიჩნეოდა მცენარეები ან ცხოველები. კლასიკურ მეთოდებს არ განასხვავებდნენ, დაკვირვებული თვისებები მემკვიდრეობით გადაეცათ შორეული წინაპრისგან ან უფრო ახლოდან.

მიზანი იყო რუკის შემუშავება, თუ როგორ განვითარდა დედამიწაზე ცხოვრება ზღვიდან.

კლასიფიკაციისთვის გამოყენებულ მახასიათებლებს განსაზღვრავენ ექსპერტები, რომლებიც ათვალიერებენ აშკარა განსხვავებებს, როგორიცაა ბეწვი, სასწორი ან ბუმბული. ხერხემლიანთა კლასიფიკაციისთვის მიდგომა უკეთესად მუშაობდა, ვიდრე უხერხემლოთა. ევოლუციური კლასიფიკაცია ორგანიზმებს ათავსებს შემცირებული ზომის ჯგუფებად სამ დომენში, რომლებიც შემდგომ იყოფა სამეფოდ, ფილიპად / განყოფილებად, კლასად, წესრიგად, ოჯახად, გვამად და სახეობებად.

კლედისტური მეთოდები არ არის დაკავშირებული Linnean– ის კლასიფიკაციის სისტემასთან და ისინი უფრო ღრმად იკვლევენ დაკავშირებადობას.

ტრადიციული სისტემატიკა ორგანიზმებს აყალიბებს ევოლუციურ ხეზე იმის მიხედვით, როდის და როგორ შეიცვალა სახეობა, როგორც ადაპტირება ახალ ცხოვრების წესთან ან ჰაბიტატთან, მაგალითად. ხე გვიჩვენებს ევოლუციის მიმართულება დროზე. ტრადიციულ მეთოდებში თვისებებისა და მახასიათებლების სუბიექტურმა შეფასებამ შეიძლება გამოიწვიოს მიკერძოებული შედეგები და გაართულოს ან შეუძლებელი გახდეს კვლევის განმეორება.

ბუნებისმეტყველების კლასიფიკაციის ტრადიციული მეთოდების გარდა დღეს კლასიფიკაციის კლადიტიკური და ფილოგენეტიკური მეთოდებია სასურველი. ახალი მიდგომა უფრო სამეცნიერო, მტკიცებულებებზე დაფუძნებული და უარყოფილია. მაგალითად, დნმ და რნმ თანმიმდევრობა გამოიყენება ორგანიზმების მოლეკულურ დონეზე შესასწავლად კლადოგრამაზე ნიუანსირებული განსახლებისთვის.

ორგანიზმები განლაგებულია მათი შესაბამისად გაიზიარა მიღებული მახასიათებლები.

ბიოლოგიის დარგის კლადიტიკა საშუალებას აძლევს მეცნიერებს გამოავლინონ შაბლონები, შექმნან ჰიპოთეზა, შეამოწმონ ჰიპოთეზები და გააკეთონ პროგნოზები.

”კლადიტიკა, შესაბამისად, აღმოჩენას ეხება”, როგორც აღწერეს თანამედროვე კლადისტებმა, დევიდ მ. უილიამსი და მალტე სი ებაჩ, 2018 წელს. უილიამსი და ებახი კლადიტიკას განიხილავენ, როგორც ბუნებრივი კლასიფიკაციის პროცესს, რომელიც არ საჭიროებს ევოლუციური თეორიის დასაბუთებას.

ტექნოლოგია კლადიტიკური მეთოდების სიზუსტესა და დახვეწილობას ანიჭებს. კერძოდ, გენების დნმ-ის თანმიმდევრობა მიუთითებს ნათესაობის და საერთო წარმოშობის ხარისხზე მაღალი ნდობით. დნმ-ში არსებულმა განსხვავებამ შეიძლება მოგვცეს იმის გაგება, თუ რამდენად დიდი ხნის წინ იყვნენ საერთო წინაპრების სახეობები.

ახალმა დასკვნებმა შეიძლება დაადასტუროს ან გამოსწორდეს წინა მოსაზრებები იმის შესახებ, თუ როგორ განვითარდა ორგანიზმები და დაეხმარება ახალი სახეობების კლასიფიკაციაში მათი აღმოჩენისთანავე.