UNE arbre phylogénétique il s'agit d'une représentation graphique mathématique de l'histoire et des relations ancêtres-descendants de groupes, populations, espèces ou de toute autre catégorie taxonomique. Théoriquement, tous les arbres phylogénétiques peuvent être regroupés dans l'arbre de vie, constituant l'arbre universel.
Ces représentations graphiques ont révolutionné l'étude de la biologie évolutive, puisqu'elles permettent d'établir et de définir une espèce, de tester diverses hypothèses évolutives (comme la théorie endosymbiotique), d'évaluer l'origine de maladies (comme le VIH), etc..
Les arbres peuvent être reconstruits en utilisant des caractères morphologiques ou moléculaires, ou les deux. De même, il existe différentes méthodes pour les construire, la plus courante étant la méthodologie cladiste. Cela cherche à identifier les caractères dérivés partagés, connus sous le nom de synapomorphie.
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L'un des principes développés par Charles Darwin constitue l'ascendance commune de tous les organismes vivants - c'est-à-dire que nous partageons tous un ancêtre éloigné.
Au "L'origine des espèces" Darwin élève la métaphore de «l'arbre de vie». En fait, il utilise un arbre graphique hypothétique pour développer son idée (curieusement, c'est la seule illustration de la Origine).
La représentation de cette métaphore est ce que nous appelons les arbres phylogénétiques, qui nous permettent d'afficher graphiquement l'histoire et les relations d'un groupe spécifique d'organismes..
Dans les arbres phylogénétiques, on peut distinguer les parties suivantes - en continuant par l'analogie botanique:
Branches: Les lignes de l'arbre sont appelées «branches» et représentent les populations étudiées au fil du temps. Selon le type d'arbre (voir ci-dessous), la longueur de la branche peut avoir ou non un sens.
Au bout des branches, nous trouvons les organismes que nous voulons évaluer. Il peut s'agir d'entités actuellement vivantes ou d'êtres éteints. L'espèce serait les feuilles de notre arbre.
Racine: la racine est la branche la plus ancienne de l'arbre. Certains l'ont et sont appelés arbres enracinés, tandis que d'autres ne le sont pas.
Nœuds: les points de branchement des branches dans deux ou plusieurs lignées sont appelés nœuds. Le point représente l'ancêtre commun le plus récent des groupes descendants (notez que ces ancêtres sont hypothétiques).
L'existence d'un nœud implique un événement de spéciation - création de nouvelles espèces. Après cela, chaque espèce suit son cours évolutif.
En plus de ces trois concepts de base, il existe d'autres termes nécessaires en ce qui concerne les arbres phylogénétiques:
Politomie: lorsqu'un arbre phylogénétique a plus de deux branches dans un nœud, on dit qu'il y a polytomie. Dans ces cas, l'arbre phylogénétique n'est pas complètement résolu, car les relations entre les organismes impliqués ne sont pas claires. Cela est généralement dû au manque de données et ne peut être corrigé que lorsqu'un chercheur accumule plus.
Groupe externe: dans les sujets phylogénétiques, il est courant d'entendre le concept de groupe externe - également appelé groupe externe. Ce groupe est sélectionné pour pouvoir rooter l'arbre. Il doit être choisi comme un taxon qui s'écartait auparavant du groupe d'étude. Par exemple, si j'étudie les échinodermes, vous pouvez utiliser hors groupe la mer gicle.
Il existe trois types d'arbres de base: les cladogrammes, les arbres additifs et les arbres ultramétriques..
Les cladogrammes sont les arbres les plus simples et montrent la relation des organismes en termes d'ascendance commune. Les informations de ce type d'arbre résident dans les schémas de ramification, car la taille des branches n'a pas de signification supplémentaire.
Le deuxième type d'arbre est l'additif, également appelé arbres métriques ou phylogrammes. La longueur des branches est liée à la quantité de changement évolutif.
Enfin, nous avons des arbres ultramétriques ou des dendogrammes, où toutes les pointes des arbres sont à la même distance (ce qui n'est pas le cas dans le phylogramme, où une pointe peut apparaître plus basse ou plus haute que son partenaire). La longueur de la branche est liée au temps évolutif.
Le choix de l'arbre est directement lié à la question évolutive à laquelle nous voulons répondre. Par exemple, si nous ne nous soucions que des relations entre individus, un cladogramme sera suffisant pour l'étude.
Bien que les arbres phylogénétiques soient souvent des graphiques largement utilisés en biologie évolutive (et en biologie générale), de nombreux étudiants et praticiens interprètent mal le message que ces graphiques apparemment simples sont destinés à transmettre au lecteur..
La première erreur est de les lire de côté, en supposant que l'évolution implique le progrès. Si nous comprenons correctement le processus évolutif, il n'y a aucune raison de penser que les espèces ancestrales sont à gauche et les espèces les plus avancées à droite..
Bien que l'analogie botanique d'un arbre soit très utile, il arrive un moment où elle n'est plus aussi exacte. Il existe une structure arborescente cruciale qui n'est pas présente dans l'arbre: le tronc. Dans les arbres phylogénétiques, nous ne trouvons pas de branches principales.
Plus précisément, certaines personnes pourraient considérer l'homme comme le «but» ultime de l'évolution, et donc de l'espèce. Homo sapiens doit toujours être situé en tant qu'entité finale.
Cependant, ce point de vue n'est pas conforme aux principes évolutionnistes. Si nous comprenons que les arbres phylogénétiques sont des éléments mobiles, nous pouvons placer les Homo dans n'importe quelle position terminale de l'arbre, puisque cette caractéristique n'est pas pertinente dans la représentation.
Une caractéristique vitale que nous devons comprendre à propos des arbres phylogénétiques est qu'ils représentent des graphes non statiques..
En eux, toutes ces branches peuvent tourner - de la même manière qu'un mobile peut le faire. Nous ne voulons pas dire que nous pouvons déplacer les branches à volonté, car certains mouvements impliqueraient le changement de motif ou topologie de l'arbre. Ce que nous pouvons faire pivoter, ce sont les nœuds.
Pour interpréter le message d'un arbre, il ne faut pas se focaliser sur les pointes des branches, il faut se focaliser sur les points de branche, qui sont l'aspect le plus important du graphe.
De plus, nous devons garder à l'esprit qu'il existe plusieurs façons de dessiner un arbre. Cela dépend souvent du style du livre ou du magazine et les changements dans la forme et la position des branches n'affectent pas les informations qu'elles veulent nous transmettre..
Quand allons-nous parler d'espèces actuel nous ne devons pas leur appliquer des connotations ancestrales. Par exemple, lorsque nous pensons aux relations entre les chimpanzés et les humains, nous pourrions comprendre à tort que les chimpanzés sont ancestraux par rapport à notre lignée..
Cependant, l'ancêtre commun des chimpanzés et des humains n'était ni l'un ni l'autre. Penser que le chimpanzé est ancestral serait supposer que son évolution s'est arrêtée une fois que les deux lignées se sont séparées..
Suivant la même logique de ces idées, un arbre phylogénétique ne nous dit pas non plus s'il y a des espèces jeunes. Comme les fréquences alléliques sont en constante évolution et que de nouveaux caractères changent avec le temps, il est difficile de déterminer l'âge d'une espèce et, certainement, un arbre ne nous donne pas de telles données..
Le «changement des fréquences alléliques au fil du temps» est la façon dont la génétique des populations définit l'évolution.
En regardant un arbre phylogénétique, nous devons comprendre que ce graphique est simplement une hypothèse générée à partir de preuves concrètes. Il se peut que si nous ajoutons plus de caractères à l'arborescence, cela modifie sa topologie.
L'expertise des scientifiques dans le choix des meilleurs personnages pour élucider les relations des organismes en question est essentielle. De plus, il existe des outils statistiques très puissants qui permettent aux chercheurs d'évaluer les arbres et de choisir le plus plausible..
En 1977, le chercheur Carl Woese a proposé de regrouper les organismes vivants en trois domaines: les archées, les bactéries et les eucarya. Ce nouveau système de classification (auparavant il n'y avait que deux catégories, Eukaryota et Prokaryota) était basé sur le marqueur moléculaire de l'ARN ribosomal.
Les bactéries et les eucaryotes sont des organismes largement connus. Les archées sont souvent confondues avec les bactéries. Cependant, ceux-ci diffèrent profondément dans la structure de leurs composants cellulaires..
Par conséquent, bien qu'ils soient des organismes microscopiques comme des bactéries, les membres du domaine des archées sont plus étroitement liés aux eucaryotes - car ils partagent un ancêtre commun plus proche..
Au sein de la biologie évolutionniste, l'un des sujets les plus controversés est l'évolution de l'homme. Pour les opposants à cette théorie, une évolution à partir d'un ancêtre semblable à un singe qui a donné naissance à l'homme moderne n'est pas logique..
Un concept clé est de comprendre que nous n'avons pas évolué à partir des singes actuels, mais que nous partageons plutôt un ancêtre commun avec eux. Dans l'arbre des singes et des humains, il ressort que ce que nous appelons «singe» n'est pas un groupe monophylétique valide, car il exclut les humains.
Du point de vue de l'évolution, les cétacés représentaient un groupe de vertébrés dont les relations avec le reste de leurs camarades mammifères n'étaient pas très claires. Morphologiquement, les baleines, les dauphins et autres membres ont peu de similitudes avec le reste des mammifères.
Actuellement, grâce à l'étude de différents caractères morphologiques et moléculaires, il a été possible de conclure que le groupe frère des grands cétacés est formé par les artiodactyles - des ongulés aux sabots égaux..
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