Лекція № 1 Тема: Основи філогенії рослин і тварин як наука

План

1. Предмет, об’єкт, завдання філогенії рослин і тварин, зв'язок з іншими науками.

2. Основні методи філогенетичного аналізу.

3. Поняття про філогенетичні дерева.

1. Предмет, об’єкт, завдання філогенії рослин і тварин, зв'язок з іншими науками.

Філогенія (від грецького phylon – плем’я, рід і genetikos – той, що має відношення до народження) – галузь біології, що розглядає проблеми історичного розвитку органічного світу: типів / відділів, класів, родин, родів, видів, а також окремих органів; частина біології, що розглядає питання походження видів один від одного.

Об’єкт філогенії – живі організми в їх неперервному еволюційному розвитку.

Предмет філогенії – процес розвитку живих організмів як у цілому, так і їх окремих груп, видів, родів, родин, порядків, класів тощо.

Філогенез розглядає еволюції як процес, в якому генетична лінія – організми від предка до нащадка – розгалужується в часі, і її окремі гілки можуть набувати ті або інші зміни або ж зникати в результаті вимирання.

Сьогодні знання про розгалуження філогенетичного дерева отримані шляхом побудови класифікації живих організмів, яка була розроблена Карлом Ліннеєм як відображення «Природної Системи» усієї природи.

Для реконструкції і філогенії необхідні повні знання про різноманітність видів, але науці відомо лише незначний відсоток видів, що існують на планеті та існували в минулому.

Основним завданням філогенії є реконструкція еволюційних перетворень тварин, рослин, мікроорганізмів, встановлення на цій основі їх походження і родинних зв’язків між таксонами, до яких відносяться організми, що вивчаються.

З цією метою Ернст Геккель розробив метод «потрійного паралелізму», що дозволяє шляхом зіставлення даних трьох наук – морфології, ембріології і палеонтології, - відновити хід історичного розвитку систематичної групи, що вивчається.

Англійський еволюціоніст У.Гарстанг у 1922 році сформулював уявлення про філогенію як про послідовність онтогенезів в наступних поколіннях, зв’язаних співвідношенням: батьки – діти – внуки. Ця ідея була розвинена відомим ботаніком Іваном Івановичем Шмальгаузеном, який вважав, що філогенез є «історичним рядом філогенезів». Вивчення історичних змін ознак, характерних для певної систематичної групи, дозволяє реконструювати філогенез цієї групи, проте нерівномірність темпів еволюції ознак і неминучість екстраполяції результатів вивчення обмеженого числа ознак на філогенез цілісного організму, а потім на філогенез таксона, знижує точність реконструкції й часто веде до помилок.

Історичний розвиток різних груп тварин, рослин, мікроорганізмів вивчений нерівномірно.

2. Основні методи філогенетичного аналізу.

Існують дві головні групи методів вивчення філогенетичних особливостей: фенетичні та кладистичні.

Фенетика використовує різні підходи для визначення схожості досліджуваних видів. Кожен організм порівнюється з іншим за певними особливостями, у результаті підраховується число схожих рис (або відмінних). Організми потім групуються таким чином, щоб найбільш подібні були розташовані разом, а найбільш відмінні – на максимальній відстані. У результаті отримують таксономічні кластери або фонограми, які не обов’язково відображають генетичну спорідненість або еволюційний зв'язок.

Основне ж припущення клади стики полягає в тому, що члени групи розділяють спільну еволюційну історію. Споріднені групи визначаються за наявністю набору унікальних особливостей, що були відсутні у віддалених предків, але розділяються більшістю або усіма організмами в межах певної групи. На відміну від фенетичних, кладистичні групи не залежать від того чи організми мають однакові фізичні риси, а мають тісний зв'язок з еволюційним процесом. У клади стичних аналізах два організми можуть мати численні спільні ознаки, однак бути членами різних груп.

Кладистичний аналіз використовує ряд припущень: наприклад, вважається, що види з’являються тільки роздвоєнням або відділенням від предкової групи. Розрізняють монофілетичну групу (або кладу) – усі види мають спільного предка й усі види, що походять від цього предка, включаються в групу. Парафілетична група – усі види мають спільного предка, але не всі види включаються в групу. Поліфілетична група – види, які не мають спільного предка, об’єднуються в одну групу.

До класичних методів філогенії також відносяться:

• палеонтологічні;

• порівнялно-морфологічні;

• порівняльно-ембріологічні тощо.