Апоморфия и синапоморфия

Две концепции наследственных признаков

Филогении , показывающая терминологию, используемую для описания различных моделей наследственных и производных состояний характера или черт . ^[1]

В филогенетике апоморфия (или производная черта ) — это новый признак или состояние характера, развившееся из его наследственной формы (или плезиоморфии ). ^{[2] [3]} [ ^4] Синапоморфия — это апоморфия, присущая двум или более таксонам , и поэтому предполагается , что она развилась у их самого недавнего общего предка . ^{[1] [5] [3] [6] [7] [8] [9]} В кладистике синапоморфия подразумевает гомологию . ^[5]

Примерами апоморфии являются наличие прямой походки , меха , развитие трех костей среднего уха и молочных желез у млекопитающих , но не у других позвоночных животных , таких как амфибии или рептилии , которые сохранили свои наследственные черты раскинутой походки и отсутствие шерсть. ^[10] Таким образом, эти производные черты также являются синапоморфиями млекопитающих в целом, поскольку они не свойственны другим позвоночным животным. ^[10]

Этимология

Слово синапоморфия , придуманное немецким энтомологом Вилли Хеннигом , происходит от древнегреческого слова σύν ( sún ), что означает «вместе»; ἀπό ( apó ), что означает «вдали от»; и μορφή ( morphḗ ), что означает «форма, форма».

Кладный анализ

Понятие синапоморфии зависит от данной клады на древе жизни. Кладограммы — это диаграммы, изображающие эволюционные отношения внутри групп таксонов. Эти иллюстрации являются точным прогностическим устройством в современной генетике. Обычно их изображают в виде дерева или лестницы. Затем синапоморфии создают доказательства исторических отношений и связанной с ними иерархической структуры. Эволюционно синапоморфия является маркером самого недавнего общего предка монофилетической группы, состоящей из набора таксонов в кладограмме. ^[11] То, что считается синапоморфией для одной клады, вполне может быть примитивным признаком или плезиоморфией в менее инклюзивной или вложенной кладе. Например, наличие молочных желез является синапоморфией у млекопитающих по отношению к четвероногим , но является симплезиоморфией у млекопитающих по отношению друг к другу — например, у грызунов и приматов. Таким образом, эту концепцию можно также понять с точки зрения «характера новее, чем» ( аутапоморфия ) и «характера старше, чем» ( плезиоморфия ). столбик является апоморфией, но если рассматриваемой апоморфией являются молочные железы , то позвоночный столб представляет собой плезиоморфию.

Отношения к другим терминам

Эти филогенетические термины используются для описания различных паттернов наследственных и производных состояний признаков или черт, как указано на диаграмме выше, в сочетании с апоморфиями и синапоморфиями. ^{[12] [13]}

• Симплезиоморфия – наследственный признак, общий для двух или более таксонов.
  • Плезиоморфия - симплезиоморфия, обсуждаемая в отношении более производного состояния.
  • Псевдоплезиоморфия – признак, который нельзя идентифицировать ни как плезиоморфию, ни как апоморфию, являющуюся инверсией. ^[14]
• Реверсия – это утрата производного признака, присутствовавшего у предка, и восстановление плезиоморфного признака.
• Конвергенция – независимая эволюция сходного признака у двух и более таксонов.
• Апоморфия – производный признак. Апоморфия, присущая двум или более таксонам и унаследованная от общего предка, называется синапоморфией. Апоморфия, уникальная для данного таксона, является аутапоморфией. ^{[15] [16] [17] [18]}
  • Синапоморфия/ гомология – производный признак, который встречается в некоторых или всех терминальных группах клады и унаследован от общего предка, для которого он был аутапоморфией (т. е. отсутствовал у его непосредственного предка).
  • Базовая синапоморфия - синапоморфия, которая снова утрачена у многих представителей клады. Если потеряно все, кроме одного, его будет трудно отличить от аутапоморфии.
  • Аутапоморфия – отличительный производный признак, уникальный для данного таксона или группы. ^[19]
• Гомоплазия в биологической систематике — это когда признак приобретался или утрачивался независимо в отдельных линиях в ходе эволюции. Эта конвергентная эволюция приводит к тому, что виды независимо разделяют признак, отличающийся от признака, который, как предполагается, присутствовал у их общего предка. ^{[20] [21] [22]}
  • Параллельная гомоплазия – производный признак, присутствующий у двух групп или видов без общего предка в результате конвергентной эволюции . ^[23]
  • Обратная гомоплазия - признак, присутствующий у предка, но не у прямых потомков, но вновь появляющийся у более поздних потомков. ^[24]
• Гемиплазия — это тот случай, когда признак, который кажется гомопластичным с учетом древа видов, на самом деле имеет единственное происхождение на соответствующем генном дереве. ^{[25] [26]} Гемиплазия отражает несоответствие генного дерева и дерева видов из-за слияния нескольких видов .

Рекомендации

1. Родерик Д.М. Пейдж; Эдвард С. Холмс (14 июля 2009 г.). Молекулярная эволюция: филогенетический подход. Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-1-4443-1336-9.
2. Футуйма, Дуглас Дж.; Киркпатрик, Марк (2017). "Дерево жизни". Эволюция (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 27–53.
3. Футуйма, Дуглас Дж.; Киркпатрик, Марк (2017). «Филогения: Единство и разнообразие жизни». Эволюция (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 401–429.
4. «Реконструкция деревьев: кладистика». Понимание эволюции . Музей палеонтологии Калифорнийского университета. 5 мая 2021 г. Проверено 16 октября 2021 г.
5. Китчинг, Ян Дж.; Фори, Питер Л.; Уильямс, Дэвид М. (2001). «Кладистика». У Левина, Саймон А. (ред.). Энциклопедия биоразнообразия (2-е изд.). Эльзевир. стр. 33–45. дои : 10.1016/B978-0-12-384719-5.00022-8. ISBN  9780123847201. Проверено 29 августа 2021 г.)
6. Хиллис, Дэвид М.; Садава, Давид; Хилл, Ричард В.; Прайс, Мэри В. (2014). «Реконструкция и использование филогений». Принципы жизни (2-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 325–342. ISBN 978-1464175121.
7. Карри П.Дж., Падиа К. (1997). Энциклопедия динозавров. Эльзевир. п. 543. ИСБН 978-0-08-049474-6.
8. Краткая энциклопедия биологии . Тюбинген, Германия: Вальтер де Грюйтер. 1996. с. 366. ИСБН 9783110106619.
9. Бартон Н., Бриггс Д., Эйзен Дж., Гольдштейн Д., Патель Н. (2007). «Филогенетическая реконструкция». Эволюция . Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор.
10. Баум, Дэвид (2008). «Эволюция признаков на филогенетическом дереве: родство, сходство и миф об эволюционном развитии». Природное образование . 1 (1): 191.
11. Новик Л.Р., Кэтли К.М. Понимание филогении в биологии: влияние принципа восприятия гештальта. J Exp Psychol Appl. 2007;13:197–223.
12. Родерик Д.М. Пейдж; Эдвард С. Холмс (14 июля 2009 г.). Молекулярная эволюция: филогенетический подход. Джон Уайли и сыновья.  ISBN 978-1-4443-1336-9 . 
13. Калоу П.П. (2009). Энциклопедия экологии и природопользования. Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-1-4443-1324-6. ОСЛК  1039167559.
14. Уильямс Д., Шмитт М., Уилер К. (июль 2016 г.). Будущее филогенетической систематики: наследие Вилли Хеннига. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-107-11764-8.
15. Симпсон MG (9 августа 2011 г.). Систематика растений. Амстердам. ISBN 9780080514048. {{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
16. Рассел П.Дж., Герц П.Е., Макмиллан Б. (2013). Биология: динамическая наука. Cengage Обучение. ISBN 978-1-285-41534-5.
17. Липскомб Д. ​​(1998). «Основы кладистического анализа» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Университет Джорджа Вашингтона.
18. Чоудхури С (9 мая 2014 г.). Биоинформатика для начинающих: гены, геномы, молекулярная эволюция, базы данных и аналитические инструменты (1-е изд.). Академическая пресса. п. 51. ИСБН 978-0-12-410471-6. ОКЛК  950546876.
19. Аппель, Рон Д.; Фейтманс, Эрнест.  Биоинформатика: швейцарская перспектива. «Глава 3: Введение в филогенетику и ее молекулярные аспекты». Всемирное научное издательство, 1-е издание. 2009.
20. Gauger A (17 апреля 2012 г.). «Сходство случается! Проблема гомоплазии». Эволюция сегодня и новости науки .
21. Сандерсон MJ, Хаффорд Л. (21 октября 1996 г.). Гомоплазия: повторение сходства в эволюции. Эльзевир. ISBN 978-0-08-053411-4. ОСЛК  173520205.
22. Брэндли MC, Уоррен Д.Л., Личе А.Д., МакГуайр Дж.А. (апрель 2009 г.). «Гомоплазия и поддержка клад». Систематическая биология . 58 (2): 184–98. дои : 10.1093/sysbio/syp019 . ПМИД  20525577.
23. Арчи JW (сентябрь 1989 г.). «Коэффициенты избытка гомоплазии: новые индексы для измерения уровней гомоплазии в филогенетической систематике и критика индекса согласованности». Систематическая биология . 38 (1): 253–269. дои : 10.2307/2992286. JSTOR  2992286.
24. Wake DB, Wake MH, Specht CD (февраль 2011 г.). «Гомоплазия: от обнаружения закономерностей к определению процесса и механизма эволюции». Наука . 331 (6020): 1032–5. Бибкод : 2011Sci...331.1032W. дои : 10.1126/science.1188545. PMID  21350170. S2CID  26845473.
    • «Гомоплазия: хорошая нить, которую можно потянуть, чтобы понять клубок эволюционной нити». ScienceDaily (пресс-релиз). 25 февраля 2011 г.
25. Avise JC, Робинсон TJ (июнь 2008 г.). «Гемиплазия: новый термин в лексиконе филогенетики». Систематическая биология . 57 (3): 503–7. дои : 10.1080/10635150802164587 . ПМИД  18570042.
26. Копетти Д., Буркес А., Бустаманте Э., Шарбоно Дж.Л., Чайлдс К.Л., Эгиарте Л.Е., Ли С., Лю Т.Л., МакМахон М.М., Уайтман Н.К., Винг РА, Войцеховски М.Ф., Сандерсон М.Дж. (ноябрь 2017 г.). «Обширное несоответствие генного дерева и гемиплазия сформировали геномы колонновидных кактусов Северной Америки». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (45): 12003–12008. Бибкод : 2017PNAS..11412003C. дои : 10.1073/pnas.1706367114 . ПМЦ 5692538 . ПМИД  29078296. 

Внешние ссылки

• Кладистика, Беркли