Bramki filogenetyczne
Bramki filogenetyczne to metoda wnioskowania stosowana w naukach biologicznych . Służy do wnioskowania o prawdopodobieństwie nieznanych cech w organizmach na podstawie ich pozycji w drzewie filogenetycznym. Jednym z głównych zastosowań nawiasów filogenetycznych są wymarłe organizmy, znane tylko ze skamielin, sięgające wstecz do ostatniego uniwersalnego wspólnego przodka (LUCA). Ta metoda jest często używana do zrozumienia cech, które nie zanikają dobrze, takich jak anatomia tkanek miękkich, fizjologia i zachowanie . Biorąc pod uwagę najbliższe i drugie w kolejności dobrze znane (zwykle istniejące ) organizmy, cechy można stwierdzić z dużą dozą pewności, chociaż metoda jest niezwykle wrażliwa na problemy związane z ewolucją zbieżną .
metoda
Istniejące nawiasy filogenetyczne wymagają, aby gatunki tworzące nawiasy istniały. Bardziej ogólne formy nawiasów filogenetycznych tego nie wymagają i mogą wykorzystywać mieszankę istniejących i wymarłych taksonów do utworzenia nawiasu. Te bardziej uogólnione formy nawiasów filogenetycznych mają tę zaletę, że można je zastosować do szerszego zakresu przypadków filogenetycznych. Ponieważ jednak te formy nawiasów są również bardziej uogólnione i mogą opierać się na wnioskowaniu o cechach wymarłych zwierząt, oferują one również mniejszą moc wyjaśniającą w porównaniu z EPB.
Zachowany nawias filogenetyczny (EPB)
Jest to popularna forma nawiasów filogenetycznych, wprowadzona po raz pierwszy przez Witmera w 1995 r. Polega ona na porównaniu wymarłego taksonu z jego najbliższymi żyjącymi krewnymi. Na przykład tyranozaur , teropod , jest ujęty w nawias przez ptaki i krokodyle . Cecha występująca zarówno u ptaków, jak i krokodyli byłaby prawdopodobnie obecna u tyranozaura , na przykład zdolność do składania jaj owodniowych , podczas gdy cecha, której brakuje zarówno ptakom, jak i krokodylom, na przykład sierść , prawdopodobnie nie występowałaby u tyranozaura Tyranozaur . Czasami podejście to stosuje się również do rekonstrukcji cech ekologicznych.
Poziomy wnioskowania
Istniejące podejście nawiasów filogenetycznych pozwala naukowcom wnioskować o cechach wymarłych zwierząt z różnym poziomem pewności. Nazywa się to poziomami wnioskowania. Istnieją trzy poziomy wnioskowania, przy czym każdy wyższy poziom wskazuje na mniejszą pewność wnioskowania.
Wnioskowanie na podstawie korelatów osteologicznych
Poziom 1 — Wnioskowanie o postaci, która pozostawia kościsty podpis na szkielecie obu członków zachowanych grup siostrzanych. Przykład: Stwierdzenie, że Tyrannosaurus rex miał gałkę oczną, jest wnioskowaniem poziomu 1, ponieważ obaj żyjący przedstawiciele grup obejmujących Tyrannosaurus rex mają gałki oczne i oczodoły (wykopaliska orbitalne) w czaszce, których homologia jest dobrze ustalona, a skamieniałości Czaszki Tyrannosaurus rex mają podobną morfologię.
Poziom 2 — Wnioskowanie postaci, która pozostawia ślad na szkielecie tylko jednej z zachowanych siostrzanych grup. Na przykład stwierdzenie, że Tyrannosaurus rex miał worki powietrzne biegnące przez jego szkielet, jest wnioskiem poziomu 2, ponieważ ptaki są jedyną zachowaną siostrzaną grupą Tyrannosaurus rex, która ma takie worki powietrzne. Jednak znajdujące się pod spodem doły pneumatyczne, worki powietrzne, w kościach zachowanych ptaków są niezwykle podobne do ubytków widocznych w skamielinach kręgów Tyrannosaurus rex . Wysoki stopień podobieństwa między dołkami pneumatycznymi u Tyrannosaurus rex a istniejące ptaki sprawiają, że jest to dość mocne wnioskowanie, ale nie tak mocne jak wnioskowanie poziomu 1.
Poziom 3 — wnioskowanie o postaci, która pozostawia kostną sygnaturę na szkielecie, ale nie występuje w żadnej istniejącej siostrzanej grupie danego taksonu. Na przykład stwierdzenie, że ceratopsy , takie jak Triceratops horridus, miały za życia rogi, byłoby wnioskowaniem poziomu 3. Ani istniejące krokodyle, ani istniejące ptaki nie mają dziś rogów, ale osteologiczne dowody na istnienie rogów u ceratopsów są bezsporne. Zatem wnioskowanie poziomu 3 nie otrzymuje żadnego wsparcia z zachowanego wspornika filogenetycznego, ale nadal można go używać z pewnością w oparciu o zalety samych danych kopalnych.
Wnioski pozbawione korelatów osteologicznych
Zachowany wspornik filogenetyczny może być użyty do wywnioskowania obecności tkanek miękkich, nawet jeśli te tkanki nie wchodzą w interakcje ze szkieletem. Tak jak poprzednio, istnieją trzy różne poziomy wnioskowania. Poziomy te są określane jako podstawowe . Schodzą z pewnością siebie, gdy przechodzą na wyższy poziom.
Poziom 1 ′ — Wnioskowanie o postaci, która jest wspólna dla obu istniejących grup siostrzanych, ale nie pozostawia po sobie kościstej sygnatury. Na przykład stwierdzenie, że Tyrannosaurus rex miał czterokomorowe serce, byłoby wnioskowaniem poziomu 1, ponieważ obie zachowane grupy siostrzane (Crocodylia i Aves) mają czterokomorowe serca, ale ta cecha nie pozostawia po sobie żadnych kostnych dowodów.
Poziom 2′ — wnioskowanie o postaci, która występuje tylko w jednej siostrzanej grupie danego taksonu i która nie pozostawia po sobie żadnych śladów kostnych. Na przykład stwierdzenie, że Tyrannosaurus rex był stałocieplny, byłoby wnioskowaniem na poziomie 2′, ponieważ istniejące ptaki są stałocieplne, ale istniejące krokodyle nie. Co więcej, ponieważ stałocieplność jest cechą fizjologiczną, a nie anatomiczną, nie pozostawia żadnych sygnatur kostnych wskazujących na jej obecność.
Poziom 3′ — wnioskowanie o postaci, która nie występuje w żadnej z siostrzanych grup danego taksonu i która nie pozostawia żadnych sygnatur kostnych. Na przykład stwierdzenie, że duży dinozaur zauropod Apatosaurus ajax wydał na świat młode, podobne do ssaków i wiele jaszczurek, byłoby wnioskowaniem na poziomie 3′, ponieważ ani krokodyle, ani ptaki nie rodzą żywych młodych, a cechy te nie pozostawiają śladów na szkielecie.
Ogólnie rzecz biorąc, liczby pierwsze są zawsze mniej pewne niż ich podstawowe poziomy; jednak zaufanie między poziomami jest mniej wyraźne. Na przykład nie jest jasne, czy poziom 1′ byłby mniej pewny siebie niż poziom 2. To samo dotyczy poziomu 2′ w porównaniu z poziomem 3.
Przykład nawiasu z jedną wymarłą i jedną zachowaną grupą
Kryptobaatar z późnej kredy i zachowane stekowce (rodzina Tachyglossidae i Ornithorhynchidae) mają na tylnych łapach ostrogi pozatarłowe. W dużym uproszczeniu filogeneza jest następująca, z pogrubionymi taksonami, o których wiadomo, że mają ostrogi pozatarłowe:
| ssaki |
|
|||||||||||||||||||||||||||
Zakładając, że ostrogi Kryptobaatar i monotreme są homologiczne, były cechą ich ostatniego wspólnego przodka ssaków, więc możemy wstępnie stwierdzić, że były one obecne również wśród wczesnokredowych Eobaataridae - ich potomków.
Przykład nawiasu tylko z wymarłymi grupami
Fragmentaryczną skamielinę o znanej filogenezie można porównać do bardziej kompletnej skamieniałości, aby dać wyobrażenie o ogólnej budowie i zwyczajach. Zwykle można wywnioskować, że ciało labiryntodontów jest szerokie i przysadziste z bocznie ściśniętym ogonem, chociaż z wielu taksonów znana jest tylko czaszka , na podstawie kształtu bardziej znanych znalezisk labiryntodontów.
Przykład niepowodzenia przy użyciu nawiasów filogenetycznych
Bramki filogenetyczne opierają się na pojęciu konserwatyzmu anatomicznego. Ogólny kształt ciała zwierzęcia może być dość stały w dużych grupach, ale nie zawsze.
Duży teropod dinozaur Spinozaur był do 2014 roku znany jedynie z fragmentarycznych szczątków, głównie czaszki i kręgów. Założono, że pozostały szkielet będzie wyglądał mniej więcej tak, jak szkielet pokrewnych zwierząt, takich jak barionyks i suchomimus , które mają tradycyjną anatomię teropoda z długimi, mocnymi tylnymi nogami i stosunkowo małymi przednimi nogami. Jednak znalezisko z 2014 roku zawierało zestaw tylnych nóg. Nowa rekonstrukcja wskazuje na wcześniejszego Spinozaura rekonstrukcje były błędne, a zwierzę było głównie wodne i miało stosunkowo słabe tylne nogi. Możliwe, że na lądzie chodził na czworakach, jako jedyny teropod, który to robił.
Zobacz też
| Odpowiednie pola | ||
|---|---|---|
| Podstawowe koncepcje | ||
| Metody wnioskowania | ||
| Aktualne tematy | ||
| Cechy grupowe | ||
| Rodzaje grup | ||
| Nomenklatura | ||
