CÂY PHÁT SINH LOÀI: CÁC LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHÚNG, VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Một cây phả hệ là một đại diện đồ họa toán học của lịch sử và tổ tiên-hậu duệ các mối quan hệ của các nhóm, các quần thể, loài, hoặc bất kỳ loại phân loại khác. Về mặt lý thuyết, tất cả các cây phát sinh loài có thể được nhóm lại trong cây đời sống, tạo thành cây phổ quát.

Những biểu diễn đồ họa này đã tạo ra một cuộc cách mạng trong nghiên cứu sinh học tiến hóa, vì chúng cho phép thiết lập và xác định một loài, kiểm tra các giả thuyết tiến hóa khác nhau (chẳng hạn như thuyết nội cộng sinh), đánh giá nguồn gốc của bệnh tật (chẳng hạn như HIV), v.v.

Nguồn: John Gould (14.Sep.1804 - 3.Feb.1881)

Cây có thể được tái tạo bằng cách sử dụng các ký tự hình thái hoặc phân tử, hoặc cả hai. Theo cách tương tự, có nhiều phương pháp khác nhau để xây dựng chúng, phổ biến nhất là phương pháp cladist. Điều này tìm cách xác định các ký tự có nguồn gốc được chia sẻ, được gọi là synapomorphy.

nét đặc trưng

Một trong những nguyên tắc được phát triển bởi Charles Darwin là tổ tiên chung của tất cả các sinh vật sống - đó là tất cả chúng ta đều có chung một tổ tiên từ xa.

Trong "Nguồn gốc của muôn loài", Darwin nêu ra phép ẩn dụ về "cây sự sống". Trên thực tế, anh ấy sử dụng một cây đồ họa giả định để phát triển ý tưởng của mình (thật kỳ lạ, đó là hình ảnh minh họa duy nhất về Nguồn gốc).

Đại diện của phép ẩn dụ này là những gì chúng ta biết là cây phát sinh loài, cho phép chúng ta hiển thị bằng đồ thị lịch sử và mối quan hệ của một nhóm sinh vật cụ thể.

Giải phẫu cây phát sinh loài

Ở cây phát sinh loài, chúng ta có thể phân biệt các bộ phận sau - tiếp tục với sự tương tự về mặt thực vật:

Cành: các dòng của cây được gọi là "cành", và chúng đại diện cho các quần thể nghiên cứu theo thời gian. Tùy thuộc vào loại cây (xem bên dưới), chiều dài của cành có thể có hoặc không có ý nghĩa.

Ở đầu các nhánh, chúng tôi tìm thấy các sinh vật mà chúng tôi muốn đánh giá. Đây có thể là những thực thể hiện đang sống, hoặc những thực thể đã tuyệt chủng. Loài sẽ là lá của cây của chúng ta.

Rễ: gốc là cành cổ thụ nhất của cây. Một số có nó và được gọi là cây có rễ, trong khi những cây khác thì không.

Nút: Điểm phân nhánh của các nhánh trong hai hay nhiều dòng họ được gọi là nút. Dấu chấm thể hiện tổ tiên chung gần đây nhất của các nhóm hậu duệ (lưu ý rằng những tổ tiên này là giả định).

Sự tồn tại của một nút ngụ ý một sự kiện đặc trưng - tạo ra các loài mới. Sau đó, mỗi loài tuân theo quá trình tiến hóa của nó.

Thuật ngữ bổ sung

Ngoài ba khái niệm cơ bản này, có những thuật ngữ cần thiết khác khi nói đến cây phát sinh loài:

Phân cực: khi một cây phát sinh có nhiều hơn hai nhánh trong một nút, người ta nói rằng có một đa bội. Trong những trường hợp này, cây phát sinh loài không được giải quyết hoàn toàn, vì mối quan hệ giữa các sinh vật liên quan không rõ ràng. Điều này thường do thiếu dữ liệu, và chỉ có thể được khắc phục khi nhà nghiên cứu tích lũy thêm.

Nhóm bên ngoài: trong các vấn đề phát sinh loài người ta thường nghe đến khái niệm nhóm bên ngoài - hay còn gọi là nhóm ngoài. Nhóm này được chọn để có thể nhổ tận gốc cây. Nó nên được chọn làm đơn vị phân loại trước đó đã tách ra khỏi nhóm nghiên cứu. Ví dụ, nếu tôi đang nghiên cứu động vật da gai, bạn có thể phân nhóm các loài mực biển.

Các loại

Có ba loại cây cơ bản: cây ghép, cây phụ và cây siêu đối xứng.

Cladogagram là những cây đơn giản nhất và thể hiện mối quan hệ của các sinh vật về mặt tổ tiên chung. Thông tin của loại cây này nằm trong các kiểu phân cành, vì kích thước của cành không có bất kỳ ý nghĩa bổ sung nào.

Loại cây thứ hai là phụ tử, còn gọi là cây hệ mét hay cây ngũ gia bì. Chiều dài của các nhánh có liên quan đến số lượng thay đổi trong quá trình tiến hóa.

Cuối cùng, chúng ta có cây siêu đo hoặc biểu đồ đuôi, trong đó tất cả các ngọn của cây ở cùng một khoảng cách (điều này không xảy ra trong biểu đồ thực vật, nơi một ngọn có thể xuất hiện thấp hơn hoặc cao hơn đối tác của nó). Chiều dài của nhánh có liên quan đến thời gian tiến hóa.

Sự lựa chọn của cây có liên quan trực tiếp đến câu hỏi tiến hóa mà chúng tôi muốn trả lời. Ví dụ, nếu chúng ta chỉ quan tâm đến các mối quan hệ giữa các cá nhân, một bản đồ sẽ đủ cho nghiên cứu.

Những sai lầm phổ biến nhất khi đọc cây phát sinh loài

Mặc dù cây phát sinh loài thường là biểu đồ được sử dụng rộng rãi trong sinh học tiến hóa (và sinh học nói chung), nhưng có nhiều sinh viên và chuyên gia đã hiểu sai thông điệp rằng những biểu đồ có vẻ đơn giản này nhằm cung cấp cho người đọc.

Không có thân cây

Sai lầm đầu tiên là đọc chúng theo chiều ngang, cho rằng sự tiến hóa bao hàm sự tiến bộ. Nếu chúng ta hiểu đúng về quá trình tiến hóa, không có lý do gì để nghĩ rằng các loài tổ tiên ở bên trái và các loài cao cấp hơn ở bên phải.

Mặc dù sự tương tự về mặt thực vật học của một cái cây rất hữu ích, nhưng có một điểm mà nó không còn chính xác nữa. Có một cấu trúc cây quan trọng không có trong cây: thân cây. Trong cây phát sinh loài, chúng tôi không tìm thấy bất kỳ nhánh chính nào.

Cụ thể, một số người có thể coi con người là "mục tiêu" cuối cùng của quá trình tiến hóa, và do đó loài Homo sapiens nên luôn được định vị là thực thể cuối cùng.

Tuy nhiên, quan điểm này không phù hợp với các nguyên lý tiến hóa. Nếu chúng ta hiểu rằng cây phát sinh loài là các yếu tố di động, chúng ta có thể đặt Homo ở bất kỳ vị trí cuối nào của cây, vì đặc điểm này không liên quan trong biểu diễn.

Các nút có thể xoay

Một đặc điểm quan trọng mà chúng ta phải hiểu về cây phát sinh loài là chúng đại diện cho các biểu đồ không tĩnh.

Trong đó, tất cả các nhánh này có thể xoay - giống như cách mà điện thoại di động có thể. Chúng tôi không có nghĩa là chúng tôi có thể di chuyển các nhánh theo ý muốn, bởi vì một số chuyển động sẽ liên quan đến việc thay đổi mô hình hoặc cấu trúc liên kết của cây. Những gì chúng ta có thể xoay là các nút.

Để giải thích thông điệp của một cái cây, chúng ta không được tập trung vào các đỉnh của cành, chúng ta phải tập trung vào các điểm của nhánh, đó là khía cạnh quan trọng nhất của biểu đồ.

Ngoài ra, chúng ta phải ghi nhớ rằng có một số cách để vẽ một cái cây. Nhiều khi nó phụ thuộc vào phong cách của cuốn sách hoặc tạp chí và những thay đổi về hình dạng và vị trí của các nhánh không ảnh hưởng đến thông tin họ muốn truyền tải cho chúng ta.

Chúng ta không thể suy ra sự tồn tại của các loài tổ tiên hoặc "già" hiện tại

Khi đề cập đến các loài hiện tại, chúng ta không nên áp dụng hàm ý của tổ tiên cho chúng. Ví dụ, khi chúng ta nghĩ về mối quan hệ giữa tinh tinh và con người, chúng ta có thể hiểu lầm rằng tinh tinh là tổ tiên của dòng dõi chúng ta.

Tuy nhiên, tổ tiên chung của tinh tinh và con người không giống nhau. Khi nghĩ rằng tinh tinh là tổ tiên sẽ cho rằng quá trình tiến hóa của nó dừng lại khi cả hai dòng họ tách ra.

Theo cùng một logic của những ý tưởng này, cây phát sinh loài không cho chúng ta biết liệu có những loài trẻ hay không. Khi tần số alen liên tục thay đổi và có các ký tự mới thay đổi theo thời gian, rất khó để xác định tuổi của một loài và chắc chắn, một cây không cung cấp cho chúng ta thông tin như vậy.

"Sự thay đổi của tần số alen theo thời gian" là cách di truyền quần thể xác định sự tiến hóa.

Chúng không thể thay đổi

Khi nhìn vào cây phát sinh loài, chúng ta phải hiểu rằng biểu đồ này chỉ đơn giản là một giả thuyết được tạo ra từ bằng chứng cụ thể. Có thể là nếu chúng ta thêm nhiều ký tự hơn vào cây, nó sẽ sửa đổi cấu trúc liên kết của nó.

Chuyên môn của các nhà khoa học trong việc lựa chọn những nhân vật tốt nhất để làm sáng tỏ mối quan hệ của các sinh vật được đề cập là chìa khóa. Ngoài ra, có những công cụ thống kê rất mạnh mẽ cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá cây và chọn ra cây hợp lý nhất.

Ví dụ

Ba lĩnh vực của sự sống: Cổ khuẩn, Vi khuẩn và Eukarya

Năm 1977, nhà nghiên cứu Carl Woese đề xuất nhóm các sinh vật sống thành ba lĩnh vực: Cổ khuẩn, Vi khuẩn và Eukarya. Hệ thống phân loại mới này (trước đây chỉ có hai loại, Eukaryota và Prokaryota) dựa trên chỉ thị phân tử RNA ribosome.

Vi khuẩn và sinh vật nhân thực là những sinh vật được biết đến rộng rãi. Archaea thường bị nhầm với vi khuẩn. Tuy nhiên, chúng khác nhau sâu sắc về cấu trúc của các thành phần tế bào của chúng.

Do đó, mặc dù chúng là những sinh vật cực nhỏ như vi khuẩn, nhưng các thành viên của miền Archaea có quan hệ họ hàng gần hơn với sinh vật nhân chuẩn - vì chúng có chung tổ tiên gần gũi hơn.

Nguồn: Được chuẩn bị bởi Mariana Gelambi.

Phát sinh loài của động vật linh trưởng

Trong sinh học tiến hóa, một trong những chủ đề gây tranh cãi nhất là sự tiến hóa của con người. Đối với những người phản đối lý thuyết này, một sự tiến hóa bắt đầu từ một tổ tiên giống nhau đã tạo ra con người hiện đại là không hợp lý.

Một khái niệm chính là hiểu rằng chúng ta không tiến hóa từ loài vượn hiện tại, mà có chung một tổ tiên với chúng. Trong cây của loài vượn và con người, nổi bật là những gì chúng ta biết là "vượn" không phải là một nhóm đơn ngành hợp lệ, vì nó loại trừ con người.

Nguồn: Được chuẩn bị bởi Mariana Gelambi.

Phát sinh loài của cetartiodactyls (Cetartiodactyla)

Nói về mặt tiến hóa, động vật giáp xác đại diện cho một nhóm động vật có xương sống có mối quan hệ với phần còn lại của các động vật có vú đồng loại của chúng không rõ ràng lắm. Về mặt hình thái, cá voi, cá heo và các thành viên khác rất ít giống với các loài động vật có vú khác.

Hiện nay, nhờ vào việc nghiên cứu các đặc điểm hình thái và phân tử khác nhau, người ta có thể kết luận rằng nhóm chị em của các loài giáp xác lớn được hình thành bởi các lớp giáp xác - động vật có móng guốc chẵn.

Nguồn: Được chuẩn bị bởi Mariana Gelambi.

Người giới thiệu

1. Baum, DA, Smith, SD, & Donovan, SS (2005). Thử thách tư duy trên cây. Khoa học, 310 (5750), 979-980.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Lời mời đến sinh học. Macmillan.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Homology: Cơ sở phân cấp của sinh học so sánh. Báo chí Học thuật.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Nguyên lý tổng hợp của động vật học. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Động vật có xương sống: so sánh giải phẫu, chức năng, sự tiến hóa. McGraw-Hill.
6. Kliman, RM (2016). Bách khoa toàn thư về sinh học tiến hóa. Báo chí Học thuật.
7. Losos, JB (2013). Hướng dẫn của Princeton về sự tiến hóa. Nhà xuất bản Đại học Princeton.
8. Trang, RD, & Holmes, EC (2009). Tiến hóa phân tử: một cách tiếp cận phát sinh loài. John Wiley và các con trai.
9. Gạo, SA (2009). Bách khoa toàn thư về sự tiến hóa. Xuất bản Infobase.
10. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Sinh học: các khái niệm và ứng dụng không có sinh lý học. Học tập Cengage.