If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

ფილოგენეზური ხეები

რა არის ფილოგენეზური ხე. როგორ წავიკითხოთ ფილოგენეზური ხეები და განვსაზღვროთ, თუ რომელი სახეობებია ყველაზე მეტად მონათესავე.

საკვანძო საკითხები:

  • ფილოგენეზური ხე არის დიაგრამა, რომელიც ორგანიზმებს შორის არსებულ ევოლუციურ ურთიერთობებს ასახავს. ფილოგენეზური ხეები ჰიპოთეზებია და არა - დადასტურებული ფაქტები.
  • ფილოგენეზურ ხეებში არსებული განტოტვები ასახავს იმას, თუ როგორ განიცადეს საერთო წინაპრების წყებისგან ევოლუცია სახეობებმა თუ სხვა ჯგუფებმა.
  • ხეებში ორი სახეობა უფრო მეტად ენათესავება ერთმანეთს, თუკი მათ უფრო ბოლოდროინდელი საერთო წინაპარი ჰყავთ, და ნაკლებად ენათესავება, თუკი მათი სერთო წინაპარი უფრო ძველია.
  • ფილოგენეზური ხეების დახატვა სხვადასხვა ეკვივალენტურ სტილშია შესაძლებელი. ხის შემოტრიალება მისი განტოტვის წერტილების მიმართ არ ცვლის იმ ინფორმაციას, რომელსაც იგი ატარებს.

შესავალი

ადამიანები, როგორც ჯგუფი, დიდებულად ახერხებენ საგნების ორგანიზებას. არა აუცილებლად ისეთი რამეების, როგორებიცაა საკუჭნაოები ან ოთახები; პირადად მე ამ ორ საორგანიზაციო საკითხში მნიშვნელოვნად მოვიკოჭლებ. ნაცვლად ამისა, ადამიანებს ხშირად მოსწონთ მათ გარშემო არსებული საგნების დაჯგუფება და მოწესრიგება. კლასიფიკაციის ეს ლტოლვა ჯერ კიდევ ბერძენმა ფილოსოფოსმა არისტოტელემ დაიწყო, შემდეგ კი ის გაფართოვდა და დედამიწაზე მცხოვრებ მრავალ სხვადასხვა ცოცხალ ორგანიზმზე გავრცელდა.
კლასიფიკაციის თანამედროვე სისტემების დიდი ნაწილი ორგანიზმებს შორის არსებულ ევოლუციურ ნათესაობას ემყარება, ანუ, ორგანიზმების ფილოგენეზს. ფილოგენეზზე დაფუძნებული კლასიფიკაციის სისტემები აორგანიზებენ სახეობებსა თუ სხვა ჯგუფებს იმგვარად, რომ ეს სისტემები ასახავს ჩვენეულ გაგებას იმისა, თუ როგორ განიცადეს ორგანიზმებმა საერთო წინაპრებისგან ევოლუცია.
ამ სტატიაში ჩვენ განვიხილავთ ფილოგენეზურ ხეებს — იმ დიაგრამებს, რომლებიც ორგანიზმებს შორის არსებულ ევოლუციურ ნათესაობებს ასახავს. ვიხილავთ, თუ ზუსტად რისი დასკვნა შეგვიძლია (და არ შეგვიძლია!) ფილოგენეზური ხეების მეშვეობით და რას ნიშნავს ორგანიზმებისთვის ამ ხეების კონტექსტში, იყვნენ უფრო მეტად ან ნაკლებად მონათესავე სხვა სახეობებთან.

ფილოგენეზური ხის ანატომია

როდესაც ფილოგენეზურ ხეს ვხატავთ, ჩვენ ავსახავთ ჩვენს საუკეთესო ჰიპოთეზებს იმის შესახებ, თუ როგორ განიცადეს სახეობებმა (ან სხვა ჯგუფებმა) საერთო წინაპრისგან ევოლუცია1. როგორც მოგვიანებით ვნახავთ ხეების აგების სტატიაში, ეს ჰიპოთეზები ემყარება ჩვენ მიერ სახეობების შესახებ შეგროვებულ ინფორმაციას, მაგალითად, ისეთ რამეებს, როგორებიცაა მათი ფიზიკური მახასიათებლები და გენების დნმ მიმდევრობები.
ფილოგენეზურ ხეში ჩვენთვის საინტერესო სახეობების ან ჯგუფების პოვნა შეგვიძლია ხაზების ბოლოებში, რომლებსაც ხის ტოტები ეწოდება. მაგალითად, ქვემოთ ნაჩვენები ფილოგენეზური ხე გვიჩვენებს ტოტების ბოლოებში მოქცეული ხუთი სახეობის, A-ს, B-ს, C-ს, D-სა და E-ს, ურთიერთკავშირებს:
სურათის წყარო: ტაქსონომია და ფილოგენეზი: სურათი 2, რობერტ ბერი და სხვ., CC BY 4,0
ეს თარგი, რომელშიც ტოტები ერთმანეთს უკავშირდება, გვიჩვენებს ჩვენეულ გაგებას იმისა, თუ როგორ განიცადეს საერთო წინაპრისგან ევოლუცია ამ ხეში მოქცეულმა სახეობებმა. თითოეული განტოტვის წერტილი (აგრეთვე ცნობილი, როგორც შიდა კვანძი) ასახავს დივერგენციის (განშტოების) მოვლენას, ანუ, ერთი ჯგუფის ორ შთამომავალ ჯგუფად გაყოფას.
განტოტვის თითოეულ წერტილში იმყოფება მათგან ჩამომავალი ჯგუფების ყველაზე ბოლოდროინდელი საერთო წინაპარი. მაგალითად, A და B სახეობების განტოტვის წერტილში ჩვენ ვიპოვით ამ ორი სახეობის ყველაზე ბოლოდროინდელ წინაპარს. ფესვს ზემოთ არსებულ განტოტვის წერტილში ჩვენ ვიპოვით ხეში წარმოდგენილი ყველა სახეობის (A, B, C, D, E) ყველაზე ბოლოდროინდელ საერთო წინაპარს.
სურათის წყარო: ტაქსონომია და ფილოგენეზი: სურათი 2, რობერტ ბერი და სხვ., CC BY 4,0
ჩვენი ხის თითოეული ჰორიზონტალური ხაზი გვიჩვენებს წინაპრების რიგს, რომელსაც სახეობამდე მივყავართ. მაგალითად, ხაზი, რომელსაც სახეობა E-მდე მივყავართ, გვიჩვენებს ამ სახეობის წინაპრებს, ვინაიდან იგი ხეში მყოფ სხვა სახეობებს გამოეყო. მსგავსად ამისა, ფესვი გვიჩვენებს წინაპრების რიგს, რომელსაც ხეში მყოფი ყველა სახეობის ყველაზე ბოლოდროინდელ წინაპრამდე მივყავართ.

რომელი სახეობები ენათესავებიან ერთმანეთს უფრო მეტად?

ფილოგენეზურ ხეში ორი სახეობის მონათესავეობას მეტად სპეციფიკური მნიშვნელობა აქვს. ორი სახეობა უფრო მეტად მონათესავეა, თუკი მათ უფრო ბოლოდროინდელი საერთო წინაპარი ჰყავთ, და უფრო ნაკლებად, თუკი მათი ბოლოდროინდელი წინაპარი უფრო ძველია.
სახეობათა ნებისმიერი წყვილისა თუ ჯგუფის ბოლო საერთო წინაპრის საპოვნელად საკმაოდ მარტივი მეთოდის გამოყენება შეგვიძლია. ამ მეთოდის მიხედვით, ვიღებთ ჩვენთვის საინტერესო ორი სახეობის ტოტების ბოლოებს და „უკან მივუყვებით“, სანამ არ მივალთ ისეთ წერტილამდე, რომელშიც ისინი იკვეთება.
მაგალითად, ჩათვალეთ, რომ გვსურდა, გაგვეგო, რომელი სახეობები იყვნენ უფრო მეტად მონათესავენი: A და B თუ B და C. ამის გასარკვევად ჩვენ სახეობათა ორივე წყვილის ხაზებს უკან გავუყვებოდით ხეში. ვინაიდან A და B უკან გადადგმული პირველივე ნაბიჯის შემდეგ იკვეთება, ხოლო B და C - მხოლოდ ამის შემდეგ, შეგვიძლია, ვთქვათ, რომ A და B უფრო მეტად ენათესავებიან ერთმანეთს, ვიდრე B და C.
სურათის წყარო: ტაქსონომია და ფილოგენეზი: სურათი 2, რობერტ ბერი და სხვ., CC BY 4,0
მნიშვნელოვანია, აღვნიშნოთ, რომ არსებობს ისეთი სახეობები, რომელთა მონათესავეობის დონის ერთმანეთთან შედარებაც ამ მეთოდით არ შეგვიძლია. მაგალითად, არ შეგვიძლია, ვთქვათ, A და B უფრო ენათესავებიან ერთმანეთს, თუ B და C. ეს ასე იმიტომაა, რომ ხის ჰორიზონტალური ღერძი პირდაპირ არ ასახავს დროით მონაკვეთს. ამგვარად, შეგვიძლია, ერთმანეთს შევადაროთ განტოტვის მხოლოდ ის მომენტები, რომლებიც ჩამომავლობის ერთსა და იმავე ხაზზეა (ანუ, ხის ფესვიდან იმავე პირდაპირ ხაზზე), და არა - სხვადასხვა ხაზზე არსებულები.

რამდენიმე რჩევა ფილოგენეზური ხეების წაკითხვასთან დაკავშირებით

შესაძლოა, სხვადასხვა ფორმატში დახატული ფილოგენეზური ხეები შეგხვდეთ. ზოგიერთი მათგანი ბლოკებადაა დაყოფილი, როგორც ქვედა სურათის მარცხნივაა ნაჩვენები. სხვები დიაგონალური ხაზებისგან შედგება, როგორც ქვემოთ, მარჯვნივ ნაჩვენები ხე. აგრეთვე შესაძლებელია, ვერტიკალურად ატრიალებული შეგხვდეთ ორივე ტიპის ხე, როგორც ესაა ნაჩვენები ბლოკებად დაყოფილი ხის შემთხვევაში.
სურათის წყარო: ტაქსონომია და ფილოგენეზი: სურათი 2, რობერტ ბერი და სხვ., CC BY 4,0
ზემოთ ნაჩვენებ სამ ხეზე ასახულია A, B, C, D და E სახეობებს შორის არსებული ერთი და იგივე ურთიერთკავშირები. შესაძლოა, ცოტა დრო დაგჭირდეთ იმის დასაჯერებლად, რომ ამ ხეებში განსხვავებულად არ არის წარმოჩენილი განტოტვები თუ საერთო წინაპრების ბოლოდროინდელობა. ამ სხვადასხვაგვარ ხეებში არსებული იდენტური ინფორმაცია გვახსენებს, რომ ხეებში მნიშვნელობა სწორედ რომ განტოტვის კანონზომიერებებს აქვს (და არა - ტოტების სიგრძეებს).
ამ ხეებში კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მომენტი ისაა, რომ მაშინაც კი, როცა ერთ-ერთ ტოტს ავიღებთ ღერძად და მის გარშემო დავატრიალებთ სტრუქტურებს, ამით ჩვენ ერთეულებს შორის არსებულ ურთიერთკავშირებს არ შევცვლით. ამგვარად, ზემოთ ნაჩვენები ორი ხის მსგავსად, რომლებზეც, განსხვავებული ფორმატის მიუხედავად, ერთი და იგივე ურთიერთკავშირებია ნაჩვენები, ქვემოთ მოცემული ხეებიც ოთხ სახეობას შორის არსებულ იდენტურ ურთიერთკავშირებს ასახავს:
სურათის წყარო: ტაქსონომია და ფილოგენეზი: სურათი 3, რობერტ ბერი და სხვ., CC BY 4,0
თუ ჯერ ვერ ხვდებით, როგორ შეიძლება, ეს სწორი იყოს (სხვათა შორის, თავიდან ვერც მე მივხვდი!), მაშინ, უბრალოდ, ყურადღება გაამახვილეთ ურთიერთკავშირებსა და განტოტვის წერტილებზე და არა - დიაგრამის ბოლოებში არსებულ სახეობათა წყობაზე (W, X, Y, და Z). რეალურად, ეს წყობა ჩვენ არავითარ სასარგებლო ინფორმაციას არ გვაძლევს. ნაცვლად ამისა, თითოეული დიაგრამის განტოტვის სტრუქტურაა სწორედ ის, რაც გვაუწყებს ყოველივეს, რისი ცოდნაც გვჭირდება ხის გასააზრებლად.
ჯერჯერობით ყველა იმ ხეს, რომელიც ვიხილეთ, ჰქონდა გასაგები განტოტვადობა: განტოტვის თითოეული წერტილიდან გამოდიოდა ჩამომავლობის მხოლოდ ორი ხაზი. მიუხედავად ამისა, შესაძლოა, შეგხვდეთ პოლიტომიის (ინგლ. polytomy; poly — ბევრი; tomy — კვეთა) მქონე ხეები, ანუ, ისეთი ხეები, რომელთა განტოტვის წერტილიდანაც გამოდის სამი ან მეტი სხვადასხვა სახეობა2. ზოგადად, პოლიტომია გვიჩვენებს იმ ადგილებს, რომლებშიც არ გვაქვს საკმარისი ინფორმაცია განტოტვადობის თანმიმდევრობის განსასაზღვრად.
სურათის წყარო: ტაქსონომია და ფილოგენეზი: სურათი 2, რობერტ ბერი და სხვ., CC BY 4,0
თუკი მოგვიანებით ახალ ინფორმაციას მივიღებთ ხეში არსებული სახეობების შესახებ, შესაძლოა, მისი გამოყენებით პოლიტომიის მოშორებაც მოვახერხოთ.

საიდან მოგვაქვს ეს ხეები?

ფილოგენეზური ხის ასაგებად მეცნიერები ხშირად მასში ჩართული სახეობებისა თუ სხვა ჯგუფების მრავალ მახასიათებელს ადარებენ და აანალიზებენ. ამ მახასიათებლებს შორის შეიძლება იყოს გარეგანი მორფოლოგია (ფორმა/გარეგნობა), შიდა ანატომია, ქცევები, ბიოქიმიური გზები, დნმ-ისა და ცილების მიმდევრობები და თვით ნამარხთა მახასიათებლებიც კი.
ზუსტი და აზრიანი ხის ასაგებად ბიოლოგები ხშირად მრავალ სხვადასხვა მახასიათებელს იყენებენ (რითიც ამცირებენ იმის შანსს, რომ არსებულ მონაცემთა რომელიმე არასრული ნაწილი არასწორ ხემდე მიგვიყვანს). და მაინც, ფილოგენეზური ხეები მხოლოდ ჰიპოთეზებია და არა - საბოლოო პასუხები. ისინი იმდენადვე სასარგებლო და ზუსტია, რამდენადაც ის მონაცემები, რომლებითაც მათი შექმნისას ხელმძღვანელობდნენ. დროთა განმავლობაში, ახალი მონაცემების ხელმისაწვდომობასთან ერთად, ხეებს ცვლიან და ანახლებენ ამ მონაცემების გამოყენებით. ეს განსაკუთრებით აქტუალურია დღეს, ვინაიდან დნმ-ის სეკვენირება გვიმარტივებს ორი სახეობის გენების შედარებას.
შემდეგ სტატიაში ფილოგენეზური ხის აგების შესახებ, ვიხილავთ კონკრეტულ მაგალითებს იმისა, თუ როგორ გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის მონაცემები სახეობების ფილოგენეზურ ხეებში განსათავსებლად.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.