Filogenetyka to dział biologii, który bada ewolucyjne relacje między organizmami. Przez lata gromadzono dowody potwierdzające powiązania i wzorce między gatunkami dzięki morfologicznym i molekularnym danym genetycznym. Biolodzy ewolucyjni zestawiają te dane w diagramy zwane drzewami filogenetycznymi lub kladogramami, które: wizualnie przedstawiają, w jaki sposób życie jest powiązane, i przedstawia oś czasu dla historii ewolucyjnej organizmy.
Drzewo filogenetyczne wygląda jak sekwencyjnie rozgałęzione drzewo, zaczynając od jednej wspólnej gałęzi, a następnie dzieląc się na więcej gałęzi, które następnie rozchodzą się jeszcze bardziej na więcej gałęzi. Wierzchołki gałęzi reprezentują dzisiejsze taksony lub gatunki. Idąc wstecz, gatunki, które mają wspólny „węzeł” lub wspólną gałąź, mają w tym węźle wspólnego przodka. Dlatego im dalej cofasz się w kierunku głównej gałęzi drzewa, tym dalej cofasz się w historii ewolucji. I odwrotnie, wszelkie gałęzie, które wywodzą się ze wspólnego węzła, są potomkami tego gatunku.
Zrozumienie drzewa filogenetycznego
Biolog ewolucyjny tworzy drzewo filogenetyczne, porównując określone sekwencje DNA genów i cechy morfologiczne lub fizyczne w obrębie grup organizmów i pomiędzy nimi. W miarę jak linie ewoluują z biegiem czasu, odziedziczone mutacje prowadzą do rozbieżnych ścieżek ewolucyjnych, tworząc różne grupy gatunków, niektóre bardziej spokrewnione niż inne.
Relacje między gatunkami
Drzewa filogenetyczne są niezwykle przydatne w przedstawianiu informacji o ewolucyjnych powiązaniach między istniejącymi zwierzętami. Mogą odpowiedzieć na pytania typu „czy wąż jest bardziej spokrewniony z żółwiem czy krokodylem?” Według drzewa filogenetycznego tych gatunków z na Uniwersytecie Meksykańskim węże są bliższe krokodylom, ponieważ ich gałęzie zbiegają się w jednym węźle, co wskazuje, że mają jedną wspólną cechę przodek. Jednak gałąź żółwia znajduje się dwa węzły dalej, dwóch przodków z powrotem. Drzewa filogenetyczne mają również duży wkład w dziedzinę taksonomii, czyli klasyfikacji obecnych gatunków. Prawdopodobnie najbardziej znana stosowana metoda klasyfikacji opiera się na systemie Linneusza, przypisując organizmy do królestwa, gromady, klasy, rzędu, rodziny, rodzaju i gatunku. Ten system nie jest oparty na ewolucji, więc biolodzy zaczynają używać systemu klasyfikacji filogenetycznej opartego na grupach lub kladach reprezentowanych przez drzewa filogenetyczne.
Wspólne pochodzenie i cechy
Drzewo filogenetyczne może pomóc prześledzić gatunek wstecz przez historię ewolucyjną, wzdłuż gałęzi drzewa i zlokalizować po drodze ich wspólne pochodzenie. Z biegiem czasu linia może zachować niektóre cechy przodków, ale zostanie również zmodyfikowana, aby dostosować się do zmieniającego się środowiska. Drzewa identyfikują również pochodzenie pewnych cech lub kiedy po raz pierwszy pojawiła się pewna cecha w grupie organizmów. Uniwersytet Meksykański podaje przykład pochodzenia cech odnoszących się do wieloryba. Według drzewa filogenetycznego wieloryby i ich krewni (walenie) są blisko spokrewnieni z grupa, która zawiera krowę i jelenie (parzystokopytne), ale tylko wieloryby mają długi kształt torpedy ciało. Stwierdza się zatem, że cecha ta pojawiła się na gałęzi po oderwaniu się wielorybów i parzystokopytnych od wspólnego przodka. Drzewa filogenetyczne zidentyfikowały również, że ptaki są potomkami dinozaurów w oparciu o pewne wspólne cechy fizyczne, takie jak kości biodrowe i czaszki.