Апоморфия и синапоморфия

Две концепции наследственных признаков

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

В филогенетике апоморфия (или производный признак ) — это новый признак или состояние признака, которое развилось из его предковой формы (или плезиоморфия ). ^{[2] [3]} [ ^4] Синапоморфия — это апоморфия , разделяемая двумя или более таксонами , и поэтому предполагается, что она развилась у их самого последнего общего предка . ^{[1] [5] [3] [6] [7] [8] [9]} В кладистике синапоморфия подразумевает гомологию . ^[5]

Примерами апоморфии являются наличие прямой походки , меха , эволюция трех костей среднего уха и молочных желез у млекопитающих , но не у других позвоночных животных, таких как амфибии или рептилии , которые сохранили свои предковые черты размашистой походки и отсутствия меха. ^[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 древнегреческих слов σύν ( sún ), что означает «с, вместе»; ἀπό ( apó ), что означает «вдали от»; и μορφή ( morphḗ ), что означает «форма, вид».

Примеры

У миног и акул есть некоторые общие черты, например, нервная система, которые не являются синапоморфными, поскольку они также являются общими для беспозвоночных . Напротив, наличие челюстей и парных конечностей ^[11] у акул и собак, но не у миног или близких беспозвоночных родственников, определяет эти черты как синапоморфии. Это подтверждает гипотезу о том, что собаки и акулы более тесно связаны друг с другом, чем с миногами.

Анализ клады

Концепция синапоморфии зависит от заданной клады в древе жизни. Кладограммы — это диаграммы, которые изображают эволюционные отношения внутри групп таксонов. Эти иллюстрации являются точным предсказательным устройством в современной генетике. Обычно они изображаются в виде дерева или лестницы. Затем синапоморфии создают доказательства исторических отношений и связанной с ними иерархической структуры. С эволюционной точки зрения синапоморфия является маркером самого последнего общего предка монофилетической группы, состоящей из набора таксонов в кладограмме. ^[12] 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 для млекопитающих по отношению к четвероногим , но является симплезиоморфией для млекопитающих по отношению друг к другу — например, грызунов и приматов. Таким образом, эту концепцию можно понимать и в терминах «признак более новый, чем» ( аутапоморфия ) и «признак более старый, чем» ( плезиоморфия ) апоморфия: молочные железы эволюционно новее позвоночника, поэтому молочные железы являются аутапоморфией, если позвоночник является апоморфией, но если рассматриваемой апоморфией являются молочные железы, то позвоночник является плезиоморфией.

Отношения к другим терминам

Эти филогенетические термины используются для описания различных моделей наследственных и производных признаков или состояний черт, как указано на диаграмме выше в связи с апоморфиями и синапоморфиями. ^{[13] [14]}

• Симплезиоморфия — наследственный признак, присущий двум или более таксонам.
  • Плезиоморфия – симплезиоморфия, обсуждаемая в отношении более производного состояния.
  • Псевдоплезиоморфия – это черта, которая не может быть идентифицирована ни как плезиоморфия, ни как апоморфия, которая является инверсией. ^[15]
• Реверсия – это утрата производного признака, присутствовавшего у предка, и восстановление плезиоморфного признака.
• Конвергенция – независимая эволюция сходного признака в двух или более таксонах.
• Апоморфия – производный признак. Апоморфия, общая для двух или более таксонов и унаследованная от общего предка, называется синапоморфия. Апоморфия, уникальная для данного таксона, называется аутапоморфия. ^{[16] [17] [18] [19]}
  • 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 своего непосредственного предка).
  • Базовая синапоморфия – синапоморфия, которая снова утрачена у многих членов клады. Если утрачена у всех, кроме одного, ее может быть трудно отличить от аутапоморфии.
  • Аутапоморфия – отличительная производная черта, которая является уникальной для данного таксона или группы. ^[20]
• Гомоплазия в биологической систематике — это когда признак был приобретен или утрачен независимо в отдельных линиях в ходе эволюции. Эта конвергентная эволюция приводит к тому, что виды независимо разделяют признак, который отличается от признака, предположительно присутствующего у их общего предка. ^{[21] [22] [23]}
  • Параллельная гомоплазия – производный признак, присутствующий в двух группах или видах без общего предка из-за конвергентной эволюции . ^[24]
  • Обратная гомоплазия – признак, присутствующий у предка, но отсутствующий у прямых потомков, который вновь появляется у более поздних потомков. ^[25]
• Гемиплазия — это случай, когда признак, который кажется гомопластичным, учитывая видовое дерево, на самом деле имеет единственное происхождение на связанном генном дереве. ^{[26] [27]} Гемиплазия отражает несоответствие генного и видового деревьев из-за многовидового слияния .

Ссылки

1. Roderick DM Page; Edward C. Holmes (14 июля 2009 г.). Молекулярная эволюция: филогенетический подход. John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4443-1336-9.
2. Футуйма, Дуглас Дж.; Киркпатрик, Марк (2017). «Древо жизни». Эволюция (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. С. 27–53.
3. Futuyma, Douglas J.; Kirkpatrick, Mark (2017). «Филогения: единство и разнообразие жизни». Эволюция (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. С. 401–429.
4. "Reconstructing trees: Cladistics". Understanding Evolution . University of California Museum of Paleontology. 5 мая 2021 г. Получено 16 октября 2021 г.
5. Kitching, Ian J.; Forey, Peter L.; Williams, David M. (2001). «Кладистика». В Levin, Simon A. (ред.). Encyclopedia of Biodiversity (2-е изд.). Elsevier. стр. 33–45. doi :10.1016/B978-0-12-384719-5.00022-8. ISBN  9780123847201. Получено 29 августа 2021 г. .)
6. Хиллис, Дэвид М.; Садава, Дэвид; Хилл, Ричард У.; 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. Elsevier. стр. 543. ISBN 978-0-08-049474-6.
8. Краткая энциклопедия биологии . Тюбинген, Германия: Вальтер де Грюйтер. 1996. с. 366. ИСБН 9783110106619.
9. Barton N, Briggs D, Eisen J, Goldstein D, Patel N (2007). «Филогенетическая реконструкция». Эволюция . Cold Spring Harbor Laboratory Press.
10. Baum, David (2008). «Эволюция признаков на филогенетическом дереве: родство, сходство и миф об эволюционном прогрессе». Nature Education . 1 (1): 191.
11. andrewgillis (2016-04-19). "Жабры, плавники и эволюция парных конечностей позвоночных". Узел . Получено 2024-06-09 .
12. Новик Л.Р., Кэтли К.М. Понимание филогении в биологии: влияние принципа гештальт-перцепции. J Exp Psychol Appl. 2007;13:197–223.
13. Roderick DM Page; Edward C. Holmes (14 июля 2009 г.). Молекулярная эволюция: филогенетический подход. John Wiley & Sons.  ISBN 978-1-4443-1336-9 . 
14. Calow PP (2009). Энциклопедия экологии и управления окружающей средой. John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4443-1324-6. OCLC  1039167559.
15. Уильямс Д., Шмитт М., Уилер К. (июль 2016 г.). Будущее филогенетической систематики: наследие Вилли Хеннига. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-11764-8.
16. Simpson MG (9 августа 2011). Систематика растений. Амстердам. ISBN 9780080514048. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
17. Рассел П. Дж., Герц П. Э., Макмиллан Б. (2013). Биология: динамическая наука. Cengage Learning. ISBN 978-1-285-41534-5.
18. Липскомб Д. ​​(1998). «Основы кладистического анализа» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Университет Джорджа Вашингтона.
19. Чоудхури С. (2014-05-09). Биоинформатика для начинающих: гены, геномы, молекулярная эволюция, базы данных и аналитические инструменты (1-е изд.). Academic Press. стр. 51. ISBN 978-0-12-410471-6. OCLC  950546876.
20. Аппель, Рон Д.; Фейтманс, Эрнест.  Биоинформатика: швейцарская перспектива. «Глава 3: Введение в филогенетику и ее молекулярные аспекты». World Scientific Publishing Company, 1-е издание. 2009.
21. Gauger A (17 апреля 2012 г.). «Сходство случается! Проблема гомоплазии». Evolution Today & Science News .
22. Sanderson MJ, Hufford L (21 октября 1996 г.). Гомоплазия: Повторение подобия в эволюции. Elsevier. ISBN 978-0-08-053411-4. OCLC  173520205.
23. Brandley MC, Warren DL, Leaché AD, McGuire JA (апрель 2009 г.). «Гомоплазия и поддержка клад». Systematic Biology . 58 (2): 184–98. doi : 10.1093/sysbio/syp019 . PMID  20525577.
24. Archie JW (сентябрь 1989 г.). «Избыточные коэффициенты гомоплазии: новые индексы для измерения уровней гомоплазии в филогенетической систематике и критика индекса согласованности». Systematic Biology . 38 (1): 253–269. doi :10.2307/2992286. JSTOR  2992286.
25. Wake DB, Wake MH, Specht CD (февраль 2011 г.). «Гомоплазия: от обнаружения паттерна до определения процесса и механизма эволюции». Science . 331 (6020): 1032–5. Bibcode :2011Sci...331.1032W. doi :10.1126/science.1188545. PMID  21350170. S2CID  26845473.
    • «Гомоплазия: хорошая нить, за которую можно потянуть, чтобы понять эволюционный клубок пряжи». ScienceDaily (пресс-релиз). 25 февраля 2011 г.
26. Avise JC, Robinson TJ (июнь 2008 г.). «Гемиплазия: новый термин в лексиконе филогенетики». Systematic Biology . 57 (3): 503–7. doi : 10.1080/10635150802164587 . PMID  18570042.
27. Copetti D, Búrquez A, Bustamante E, Charboneau JL, Childs KL, Eguiarte LE, Lee S, Liu TL, McMahon MM, Whiteman NK, Wing RA, Wojciechowski MF, Sanderson MJ (ноябрь 2017 г.). «Обширное несоответствие генного дерева и гемиплазия сформировали геномы североамериканских колонновидных кактусов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (45): 12003–12008. Bibcode : 2017PNAS..11412003C. doi : 10.1073/pnas.1706367114 . PMC 5692538. PMID  29078296 . 

Внешние ссылки

• Кладистика, Беркли