กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

แผนภูมิวิวัฒนาการ

แผนภูมิ วิวัฒนาการ หรือ แผนภูมิสายวิวัฒนาการ เป็นภาพกราฟิกที่แสดง ประวัติ วิวัฒนาการ ระหว่างกลุ่ม สปีชีส์ หรือ กลุ่มอนุกรมวิธาน ในช่วงเวลาที่กำหนด [ 1 ] [ 2 ]...

แผนภูมิวิวัฒนาการ

แผนภูมิวิวัฒนาการหรือแผนภูมิสายวิวัฒนาการเป็นภาพกราฟิกที่แสดง ประวัติ วิวัฒนาการระหว่างกลุ่มสปีชีส์หรือกลุ่มอนุกรมวิธานในช่วงเวลาที่กำหนด[ 1 ] [ 2 ]กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเป็นแผนภาพ กิ่งก้านสาขา หรือแผนภูมิที่แสดงความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการระหว่างสปีชีส์ทางชีวภาพต่างๆ หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ โดยอาศัยความคล้ายคลึงและความแตกต่างในลักษณะทางกายภาพหรือทางพันธุกรรม ในชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกในทางทฤษฎีเป็นส่วนหนึ่งของแผนภูมิสายวิวัฒนาการเดียวกัน ซึ่งบ่งชี้ถึงบรรพบุรุษร่วมกัน พันธุ ศาสตร์เชิงวิวัฒนาการคือการศึกษาแผนภูมิสายวิวัฒนาการ ความท้าทายหลักคือการค้นหาแผนภูมิสายวิวัฒนาการที่แสดงถึงบรรพบุรุษทางวิวัฒนาการที่ดีที่สุดระหว่างกลุ่มสปีชีส์หรือกลุ่มอนุกรมวิธาน พันธุศาสตร์เชิงวิวัฒนาการเชิงคำนวณ (รวมถึงการอนุมานสายวิวัฒนาการ)มุ่งเน้นไปที่อัลกอริทึมที่เกี่ยวข้องกับการค้นหาแผนภูมิสายวิวัฒนาการที่ดีที่สุดในภูมิทัศน์สายวิวัฒนาการ[ 1 ] [ 2 ]

ต้นไม้วิวัฒนาการอาจมีรากหรือไม่มีราก ใน ต้นไม้วิวัฒนาการ ที่มีรากแต่ละโหนดที่มีลูกหลานแสดงถึงบรรพบุรุษร่วมที่ใกล้ที่สุดที่อนุมานได้ของลูกหลานเหล่านั้น[ 3 ]และความยาวของขอบในบางต้นไม้สามารถตีความได้ว่าเป็นค่าประมาณเวลา แต่ละโหนดเรียกว่าหน่วยอนุกรมวิธาน โหนดภายในโดยทั่วไปเรียกว่าหน่วยอนุกรมวิธานสมมติ เนื่องจากไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง ต้นไม้มีประโยชน์ในสาขาชีววิทยา เช่นชีวสารสนเทศศาสตร์ระบบอนุกรม วิธาน และวิวัฒนาการต้นไม้ที่ไม่มีรากแสดงเฉพาะความสัมพันธ์ของโหนดใบและไม่จำเป็นต้องทราบหรืออนุมานรากบรรพบุรุษ

ประวัติศาสตร์

แนวคิดเรื่องต้นไม้แห่งชีวิตเกิดขึ้นจากแนวคิดโบราณเกี่ยวกับการก้าวหน้าแบบเป็นขั้นเป็นตอนจากสิ่งมีชีวิตระดับต่ำไปสู่สิ่งมีชีวิต ระดับสูง (เช่นเดียวกับในห่วงโซ่แห่งสิ่งมีชีวิตอันยิ่งใหญ่ ) ภาพแสดงต้นไม้แห่งวิวัฒนาการแบบ "แตกแขนง" ในยุคแรกๆ ได้แก่ "แผนภูมิบรรพชีวินวิทยา" ที่แสดงความสัมพันธ์ทางธรณีวิทยาของพืชและสัตว์ในหนังสือธรณีวิทยาเบื้องต้นโดยเอ็ดเวิร์ด ฮิตช์ค็อก (ฉบับพิมพ์ครั้งแรก: 1840)

ชาร์ลส์ ดาร์วินนำเสนอแผนภาพ"ต้นไม้" แสดงวิวัฒนาการในหนังสือ " ว่าด้วยกำเนิดของสิ่งมีชีวิต " ที่ตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1859 กว่าศตวรรษต่อมานักชีววิทยาวิวัฒนาการยังคงใช้แผนภาพต้นไม้เพื่อแสดงภาพวิวัฒนาการเพราะแผนภาพดังกล่าวสามารถสื่อถึงแนวคิดที่ว่าการ เกิด สปีชีส์ใหม่เกิดขึ้นจากการแยกสายพันธุ์ อย่างปรับตัวได้และกึ่งสุ่ม ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คำว่าphylogeneticหรือphylogenyมาจากคำภาษากรีกโบราณ สองคำคือ φῦλον ( phûlon ) ซึ่งหมายถึง "เผ่าพันธุ์ เชื้อสาย" และγένεσις ( génesis ) ซึ่งหมายถึง "ต้นกำเนิด แหล่งที่มา" [ 4 ] [ 5 ]

คุณสมบัติ

ต้นไม้ที่หยั่งราก

แผนภูมิวิวัฒนาการแบบมีรากที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับผู้พิการทางสายตา จุดต่ำสุดของแผนภูมิคือราก ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของบรรพบุรุษร่วมสากลของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด แผนภูมิแตกแขนงออกเป็นสามกลุ่มหลัก ได้แก่ แบคทีเรีย (แขนงซ้าย ตัวอักษร a ถึง i) อาร์เคีย (แขนงกลาง ตัวอักษร j ถึง p) และยูคาริโอตา (แขนงขวา ตัวอักษร q ถึง z) ตัวอักษรแต่ละตัวสอดคล้องกับกลุ่มของสิ่งมีชีวิต ซึ่งแสดงไว้ด้านล่างคำอธิบายนี้ ควรแปลงตัวอักษรและคำอธิบายเหล่านี้เป็นแบบอักษรเบรลล์ และพิมพ์โดยใช้เครื่องพิมพ์เบรลล์ สามารถพิมพ์ภาพนี้เป็นแบบ 3 มิติได้โดยการคัดลอกไฟล์ png และใช้ Cura หรือซอฟต์แวร์อื่น ๆ เพื่อสร้าง Gcode สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

แผนภูมิวิวัฒนาการแบบมีราก(ดูภาพประกอบสองภาพด้านบน) เป็น แผนภูมิ แบบมี ทิศทางที่ มีโหนดเดียว — ราก — ซึ่งสอดคล้องกับบรรพบุรุษร่วมที่ใกล้ที่สุด (โดยปกติ จะเป็นบรรพบุรุษที่ประมาณขึ้น ) ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่บน ใบของแผนภูมิ โหนดรากไม่มีโหนดแม่ แต่ทำหน้าที่เป็นโหนดแม่ของโหนดอื่นๆ ทั้งหมดในแผนภูมิ ดังนั้น รากจึงเป็นโหนดที่มีดีกรี 2 ในขณะที่โหนดภายในอื่นๆ มีดีกรีขั้นต่ำ 3 (โดยที่ "ดีกรี" ในที่นี้หมายถึงจำนวนรวมของขอบขาเข้าและขาออก)

วิธีการที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับการกำหนดรากของต้นไม้คือการใช้กลุ่มภายนอก ที่ไม่ขัดแย้ง — ใกล้พอที่จะอนุมานจากข้อมูลลักษณะหรือลำดับโมเลกุล แต่ไกลพอที่จะเป็นกลุ่มภายนอกที่ชัดเจน อีกวิธีหนึ่งคือการกำหนดรากที่จุดกึ่งกลาง หรือต้นไม้สามารถกำหนดรากได้โดยใช้แบบจำลองการแทนที่ ที่ไม่คง ที่[ 6 ]

ต้นไม้ที่ไม่มีราก

แผนภูมิวิวัฒนาการที่ไม่มีรากสำหรับไมโอซินซึ่งเป็นซูเปอร์แฟมิลีของโปรตีน[ 7 ]

ต้นไม้ที่ไม่มีรากแสดงความสัมพันธ์ของโหนดใบโดยไม่ต้องตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับบรรพบุรุษ ไม่จำเป็นต้องทราบหรืออนุมานรากบรรพบุรุษ[ 8 ]สามารถสร้างต้นไม้ที่มีรากได้จากต้นไม้ที่ไม่มีรากโดยการแทรกราก การอนุมานรากของต้นไม้ที่ไม่มีรากต้องใช้วิธีการระบุบรรพบุรุษ ซึ่งโดยปกติจะทำโดยการรวมกลุ่มภายนอกไว้ในข้อมูลป้อนเข้าเพื่อให้รากอยู่ระหว่างกลุ่มภายนอกและกลุ่มอนุกรมวิธานที่เหลือในต้นไม้ หรือโดยการแนะนำสมมติฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับอัตราการวิวัฒนาการสัมพัทธ์ในแต่ละกิ่ง เช่น การประยุกต์ใช้สมมติฐานนาฬิกาโมเลกุล[ 9 ]

การแตกแขนงแบบสองทางเทียบกับการแตกแขนงแบบหลายทาง

ต้นไม้ทั้งแบบมีรากและไม่มีรากสามารถแตกแขนงได้ทั้งแบบสองทางหรือแบบหลายทาง ต้นไม้แบบมีรากที่แตกแขนงได้สองทางจะมีลูกหลานเพียงสองตัวที่เกิดขึ้นจากแต่ละโหนดภายใน (กล่าวคือ มันเป็นต้นไม้ไบนารี ) และต้นไม้แบบไม่มีรากที่แตกแขนงได้สองทางจะมีรูปแบบเป็นต้นไม้ไบนารีแบบไม่มีรากซึ่ง เป็น ต้นไม้แบบอิสระที่มีเพื่อนบ้านสามตัวที่แต่ละโหนดภายใน ในทางตรงกันข้าม ต้นไม้แบบมีรากที่แตกแขนงได้หลายทางอาจมีลูกมากกว่าสองตัวที่บางโหนด และต้นไม้แบบไม่มีรากที่แตกแขนงได้หลายทางอาจมีเพื่อนบ้านมากกว่าสามตัวที่บางโหนด

แบบมีฉลากเทียบกับแบบไม่มีฉลาก

ต้นไม้ทั้งแบบมีรากและไม่มีรากสามารถมีป้ายกำกับหรือไม่มีป้ายกำกับก็ได้ ต้นไม้ที่มีป้ายกำกับจะมีค่าเฉพาะที่กำหนดให้กับใบ ในขณะที่ต้นไม้ที่ไม่มีป้ายกำกับ ซึ่งบางครั้งเรียกว่ารูปร่างของต้นไม้ จะกำหนดโทโพโลยีเท่านั้น ต้นไม้บางประเภทที่สร้างขึ้นตามลำดับจากตำแหน่งจีโนมขนาดเล็ก เช่น Phylotree [ 10 ]มีโหนดภายในที่มีป้ายกำกับด้วยแฮพลอไทป์บรรพบุรุษที่อนุมานได้

การนับต้นไม้

จำนวนต้นไม้วิวัฒนาการทั้งหมดเพิ่มขึ้นตามจำนวนใบที่ติดป้ายกำกับ: ต้นไม้ไบนารีแบบไม่มีราก (รูปเพชรสีน้ำเงิน), ต้นไม้ไบนารีแบบมีราก (วงกลมสีแดง), และต้นไม้ไบนารีแบบแตกแขนงหลายทางหรือแบบมีราก (รูปสามเหลี่ยมสีเขียว) มาตราส่วนแกน Y เป็นแบบลอการิทึม

จำนวนต้นไม้ที่เป็นไปได้สำหรับจำนวนโหนดใบที่กำหนดนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของต้นไม้ แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีต้นไม้ที่มีป้ายกำกับมากกว่าต้นไม้ที่ไม่มีป้ายกำกับ มีต้นไม้ที่แตกแขนงหลายทางมากกว่าต้นไม้ที่แตกแขนงเพียงทางเดียว และมีต้นไม้ที่มีรากมากกว่าต้นไม้ที่ไม่มีราก ความแตกต่างสุดท้ายนี้มีความสำคัญทางชีววิทยามากที่สุด เพราะเกิดขึ้นเนื่องจากมีหลายตำแหน่งบนต้นไม้ที่ไม่มีรากให้วางรากได้ สำหรับต้นไม้ที่แตกแขนงสองทางและมีป้ายกำกับ จำนวนต้นไม้ที่มีรากทั้งหมดคือ:

สำหรับแสดงถึงจำนวนโหนดใบ[ 11 ]

สำหรับการแยกต้นไม้ที่มีป้ายกำกับ จำนวนต้นไม้ที่ไม่มีรากทั้งหมดคือ: [ 11 ]

สำหรับ.

ในบรรดาต้นไม้แยกสาขาที่มีป้ายกำกับ จำนวนต้นไม้ที่ไม่มีรากแต่มีใบจะเท่ากับจำนวนต้นไม้ที่มีรากแต่มีใบ[ 2 ]

จำนวนต้นไม้ที่มีรากงอกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามจำนวนปลายกิ่ง สำหรับ 10 ปลายกิ่ง จะมีต้นไม้ที่แตกกิ่งแบบสองกิ่งมากกว่าจำนวนที่เป็นไปได้ และจำนวนต้นไม้ที่แตกกิ่งแบบหลายกิ่งจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่า โดยมีจำนวนต้นไม้แบบหลายกิ่งมากกว่าต้นไม้แบบแรกประมาณ 7 เท่า

การนับต้นไม้[ 11 ]
ใบไม้ที่มีป้ายกำกับต้นไม้ไบนารี ที่ไม่มีรากต้นไม้รากไบนารีต้นไม้ที่มีรากแตกแขนงหลายทางต้นไม้ที่มีราก ทั้งหมดที่เป็นไปได้
11101
21101
31314
43151126
515105131236
61059451,8072,752
794510,39528,81339,208
810,395135,135524,897660,032
9135,1352,027,02510,791,88712,818,912
102,027,02534,459,425247,678,399282,137,824

ต้นไม้ชนิดพิเศษ

แผนภูมิเดนโดแกรม

เดนโดแกรมเป็นชื่อทั่วไปสำหรับต้นไม้ ไม่ว่าจะเป็นต้นไม้ทางวิวัฒนาการหรือไม่ก็ตาม และด้วยเหตุนี้จึงหมายถึงการแสดงแผนผังของต้นไม้ทางวิวัฒนาการด้วย[ 12 ]

แผนภูมิแสดงวิวัฒนาการของสายพันธุ์สุนัขบางสายพันธุ์

แผนภูมิวิวัฒนาการ

แผนภูมิวิวัฒนาการแสดงเฉพาะรูปแบบการแตกแขนงเท่านั้น กล่าวคือ ความยาวของแขนงไม่ได้แสดงถึงเวลาหรือปริมาณการเปลี่ยนแปลงลักษณะสัมพัทธ์ และโหนดภายในไม่ได้แสดงถึงบรรพบุรุษ[ 13 ]

แผนภูมิวิวัฒนาการ

แผนภูมิวิวัฒนาการเป็นแผนภูมิวิวัฒนาการที่มีความยาวของกิ่งเป็นสัดส่วนกับปริมาณการเปลี่ยนแปลงลักษณะ[ 14 ]

โครโนแกรม

โครโนแกรมคือแผนภูมิวิวัฒนาการที่แสดงเวลาอย่างชัดเจนผ่านความยาวของกิ่ง[ 15 ]

แผนภูมิเวลาของLepidoptera [ 16 ] ในแผนภูมิวิวัฒนาการประเภทนี้ ความยาวของกิ่งจะแปรผันตามเวลาทางธรณีวิทยา

ดาลเกรโนแกรม

ดาลเกรโนแกรม (Dahlgrenogram)คือแผนภาพที่แสดงภาพตัดขวางของแผนภูมิวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

เครือข่ายวิวัฒนาการ

เครือข่ายวิวัฒนาการไม่ใช่ต้นไม้โดยแท้จริง แต่เป็นกราฟ ทั่วไป หรือกราฟแบบมีทิศทางและไม่มีวงจรในกรณีของเครือข่ายที่มีราก เครือข่ายวิวัฒนาการถูกใช้เพื่อเอาชนะข้อจำกัด บางประการ ที่มีอยู่ในต้นไม้

แผนภาพแกนหมุน

แผนภาพแกนหมุนแสดงวิวัฒนาการของสัตว์มีกระดูกสันหลังในระดับชั้น โดยความกว้างของแกนหมุนบ่งบอกจำนวนวงศ์ แผนภาพแกนหมุนมักใช้ในอนุกรมวิธานเชิงวิวัฒนาการ

แผนภาพแกนหมุนหรือแผนภาพฟองอากาศ มักเรียกว่าโรเมอโรแกรม ตามชื่อที่นักบรรพชีวินวิทยาชาวอเมริกัน อัลเฟรด โรเมอร์ ทำให้เป็นที่นิยม[ 17 ]แผนภาพนี้ แสดงถึงความหลากหลายทางอนุกรมวิธาน (ความกว้างแนวนอน) เทียบกับเวลาทางธรณีวิทยา (แกนแนวตั้ง) เพื่อสะท้อนถึงความแปรผันของความอุดมสมบูรณ์ของอนุกรมวิธานต่างๆ ตลอดช่วงเวลา แผนภาพแกนหมุนไม่ใช่ต้นไม้แห่งวิวัฒนาการ: [ 18 ]แกนหมุนทางอนุกรมวิธานบดบังความสัมพันธ์ที่แท้จริงของอนุกรมวิธานแม่กับอนุกรมวิธานลูก[ 17 ]และมีข้อเสียคือเกี่ยวข้องกับพาราไฟลีของกลุ่มแม่[ 19 ] แผนภาพประเภทนี้ไม่ได้ถูกนำมาใช้ในรูปแบบที่เสนอไว้แต่เดิมอีกต่อไป[ 19 ]

ปะการังแห่งชีวิต

ปะการังแห่งชีวิต

ดาร์วิน[ 20 ]ยังกล่าวอีกว่าปะการังอาจเป็นอุปมาอุปไมยที่เหมาะสมกว่าต้นไม้อันที่จริงปะการังเชิงวิวัฒนาการมีประโยชน์ในการแสดงภาพชีวิตในอดีตและปัจจุบัน และมีข้อดีบางประการเหนือต้นไม้ ( อนุญาตให้ มีการเชื่อมต่อกันฯลฯ) [ 19 ]

การก่อสร้าง

การสร้างแผนภูมิวิวัฒนาการโดยใช้ลำดับข้อมูลจำนวนมากนั้น ต้องใช้ระเบียบ วิธี ทางวิวัฒนาการเชิงคำนวณวิธีการเมทริกซ์ระยะทาง เช่น วิธีNeighbor-joiningหรือUPGMAซึ่งคำนวณระยะทางทางพันธุกรรมจากการจัดเรียงลำดับหลายลำดับนั้น ง่ายที่สุดในการนำไปใช้ แต่ไม่ได้ใช้แบบจำลองวิวัฒนาการ วิธีการจัดเรียงลำดับหลายวิธี เช่นClustalWก็สร้างแผนภูมิโดยใช้อัลกอริธึมที่ง่ายกว่า (เช่น อัลกอริธึมที่อิงตามระยะทาง) ในการสร้างแผนภูมิ วิธีการ Maximum parsimonyเป็นอีกวิธีที่ง่ายในการประมาณแผนภูมิวิวัฒนาการ แต่หมายถึงแบบจำลองวิวัฒนาการโดยปริยาย (เช่น วิธีการ Parsimony) วิธีการขั้นสูงกว่านั้นใช้เกณฑ์ความเหมาะสมของMaximum likelihoodซึ่งมักอยู่ในกรอบ Bayesianและใช้แบบจำลองวิวัฒนาการที่ชัดเจนในการประมาณแผนภูมิวิวัฒนาการ[ 2 ]การระบุต้นไม้ที่เหมาะสมที่สุดโดยใช้เทคนิคเหล่านี้จำนวนมากเป็นปัญหาNP -hard [ 2 ]ดังนั้นจึง ใช้วิธีการค้นหา แบบฮิวริสติกและการเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกับฟังก์ชันการให้คะแนนต้นไม้เพื่อระบุต้นไม้ที่ดีพอสมควรที่เหมาะสมกับข้อมูล

วิธีการสร้างต้นไม้สามารถประเมินได้จากเกณฑ์หลายประการ: [ 21 ]

  • ประสิทธิภาพ (ใช้เวลานานเท่าใดในการคำนวณคำตอบ และต้องใช้หน่วยความจำเท่าใด)
  • พลัง (มีการใช้ข้อมูลอย่างคุ้มค่าหรือไม่ หรือข้อมูลกำลังสูญเปล่า?)
  • ความสอดคล้อง (จะได้คำตอบเดียวกันซ้ำๆ หรือไม่ หากแต่ละครั้งใช้ข้อมูลที่แตกต่างกันสำหรับปัญหาแบบจำลองเดียวกัน)
  • ความทนทาน (สามารถรับมือกับการละเมิดข้อสมมติฐานของแบบจำลองพื้นฐานได้ดีหรือไม่)
  • ความสามารถในการพิสูจน์ความเท็จ (มันจะแจ้งเตือนเราหรือไม่เมื่อไม่ควรใช้ เช่น เมื่อข้อสมมติฐานถูกละเมิด?)

เทคนิคการสร้างต้นไม้ได้รับความสนใจจากนักคณิตศาสตร์เช่นกัน ต้นไม้สามารถสร้างได้โดยใช้ทฤษฎี T [ 22 ]

รูปแบบไฟล์

โครงสร้างต้นไม้สามารถเข้ารหัสได้หลายรูปแบบ ซึ่งทุกรูปแบบต้องแสดงโครงสร้างแบบซ้อนกันของต้นไม้ โดยอาจจะเข้ารหัสหรือไม่เข้ารหัสความยาวของกิ่งและคุณลักษณะอื่นๆ ก็ได้ รูปแบบมาตรฐานมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเผยแพร่และแบ่งปันโครงสร้างต้นไม้โดยไม่ต้องพึ่งพาเอาต์พุตกราฟิกที่ยากต่อการนำเข้าสู่ซอฟต์แวร์ที่มีอยู่ รูปแบบที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่

ข้อจำกัดของการวิเคราะห์ทางวิวัฒนาการ

แม้ว่าแผนภูมิวิวัฒนาการที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของยีน ที่เรียงลำดับ หรือ ข้อมูล จีโนมในสายพันธุ์ต่างๆ จะให้ข้อมูลเชิงลึกด้านวิวัฒนาการได้ แต่การวิเคราะห์เหล่านี้ก็มีข้อจำกัดที่สำคัญ ที่สำคัญที่สุดคือ แผนภูมิที่สร้างขึ้นนั้นไม่จำเป็นต้องถูกต้องเสมอไป กล่าวคือ ไม่จำเป็นต้องแสดงถึงประวัติวิวัฒนาการของกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่รวมอยู่ได้อย่างแม่นยำ เช่นเดียวกับผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ใดๆ แผนภูมิเหล่านี้อาจถูกหักล้างได้ด้วยการศึกษาเพิ่มเติม (เช่น การรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติม การวิเคราะห์ข้อมูลที่มีอยู่ด้วยวิธีการที่ได้รับการปรับปรุง) ข้อมูลที่ใช้เป็นพื้นฐานอาจมีสัญญาณรบกวน [ 24 ] การวิเคราะห์อาจสับสนได้จากการรวมตัวทางพันธุกรรม[ 25 ] การถ่ายโอนยีนในแนวนอน[ 26 ]การผสมข้ามสายพันธุ์ระหว่างสายพันธุ์ที่ไม่ใช่เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดบนแผนภูมิก่อนที่จะเกิดการผสมข้ามสายพันธุ์ และลำดับที่อนุรักษ์ไว้

นอกจากนี้ ยังมีปัญหาในการวิเคราะห์โดยอาศัยลักษณะเพียงประเภทเดียว เช่นยีนหรือโปรตีน เพียงตัวเดียว หรือการวิเคราะห์ทางสัณฐานวิทยาเพียงอย่างเดียว เพราะแผนภูมิวิวัฒนาการที่สร้างจากแหล่งข้อมูลอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องมักจะแตกต่างจากแผนภูมิแรก ดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมากในการอนุมานความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการระหว่างสปีชีส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของสารพันธุกรรมที่อาจมีการถ่ายทอดยีนข้ามสายพันธุ์และการเกิดการรวมตัว ใหม่ ซึ่ง กลุ่ม แฮพลอไทป์ ที่แตกต่างกัน อาจมีประวัติที่แตกต่างกัน ในการวิเคราะห์ประเภทนี้ แผนภูมิวิวัฒนาการที่ได้จากการวิเคราะห์ยีนเพียงตัวเดียวเป็นการประมาณการวิวัฒนาการของยีน (เช่น แผนภูมิยีน) ไม่ใช่การวิวัฒนาการของกลุ่มสิ่งมีชีวิต (เช่น แผนภูมิสปีชีส์) ที่ได้เก็บตัวอย่างลักษณะเหล่านี้มา แม้ว่าในอุดมคติแล้ว ทั้งสองควรมีความใกล้เคียงกันมาก ด้วยเหตุนี้ การศึกษาทางวิวัฒนาการที่จริงจังโดยทั่วไปจึงใช้ยีนที่มาจากแหล่งจีโนมที่แตกต่างกัน (เช่น จากจีโนมไมโทคอนเดรียหรือพลาสติดเทียบกับจีโนมนิวเคลียร์) [ 27 ]หรือยีนที่คาดว่าจะวิวัฒนาการภายใต้ระบอบการคัดเลือกที่แตกต่างกัน เพื่อ ไม่ให้เกิด โฮโมพลาซี ( โฮโมโลจีเท็จ ) จากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

เมื่อรวมชนิดพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วเป็นโหนดปลายทางในการวิเคราะห์ (แทนที่จะใช้เพื่อจำกัดโหนดภายใน) จะถือว่าชนิดพันธุ์เหล่านั้นไม่ได้เป็นบรรพบุรุษโดยตรงของชนิดพันธุ์ที่ยังมีชีวิตอยู่ โดยทั่วไปแล้วชนิดพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วมักไม่มีดีเอ็นเอที่ มีคุณภาพสูง

ขอบเขตของวัสดุดีเอ็นเอที่มีประโยชน์ได้ขยายวงกว้างขึ้นด้วยความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการสกัดและการจัดลำดับ การพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถอนุมานลำดับจากชิ้นส่วนขนาดเล็ก หรือจากรูปแบบเชิงพื้นที่ของผลิตภัณฑ์การสลายตัวของดีเอ็นเอ จะช่วยขยายขอบเขตของดีเอ็นเอที่ถือว่ามีประโยชน์ให้กว้างขึ้นไปอีก

นอกจากนี้ ยังสามารถสร้างแผนภูมิวิวัฒนาการได้จากข้อมูลประเภทอื่นๆ อีกหลากหลาย เช่น ลักษณะทางกายภาพ การมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของยีนบางชนิด เหตุการณ์การแทรกและการลบ และการสังเกตอื่นๆ ที่คิดว่ามีสัญญาณบ่งชี้ถึงวิวัฒนาการ

เครือข่ายวิวัฒนาการถูกนำมาใช้เมื่อแผนภูมิวิวัฒนาการแบบแตกแขนงไม่เหมาะสม เนื่องจากความซับซ้อนที่บ่งชี้ถึงประวัติวิวัฒนาการที่ซับซ้อนกว่าของสิ่งมีชีวิตที่นำมาศึกษา

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • Schuh, RT และ AVZ Brower. 2009. ระบบอนุกรมวิธานทางชีววิทยา: หลักการและการประยุกต์ใช้ (ฉบับที่ 2) ISBN 978-0-8014-4799-0
  • มานูเอล ลิมา , หนังสือแห่งต้นไม้: การมองเห็นกิ่งก้านสาขาแห่งความรู้ , 2014, สำนักพิมพ์สถาปัตยกรรมพรินซ์ตัน, นิวยอร์ก
  • MEGAเป็นซอฟต์แวร์ฟรีสำหรับสร้างแผนภูมิวิวัฒนาการ
  • Gontier, N. 2011. "การแสดงภาพต้นไม้แห่งชีวิต: รากฐานทางปรัชญาและประวัติศาสตร์ของแผนภาพต้นไม้แห่งวิวัฒนาการ" Evolution, Education, Outreach 4: 515–538.
  • แจน แซปป์ , รากฐานใหม่ของวิวัฒนาการ: บนต้นไม้แห่งชีวิต , 2009, สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด, นิวยอร์ก

รูปภาพ

  • แผนภูมิวิวัฒนาการของโครโมโซม Y ของมนุษย์ ปี 2002
  • iTOL: ต้นไม้แห่งชีวิตแบบโต้ตอบ
  • แผนภูมิวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเทียมที่พัฒนาขึ้นบนคอมพิวเตอร์(เก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2016 ที่Wayback Machine)
  • แผนภูมิวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมยูเทอเรียนของมิยาโมโตะและกูดแมน

ทั่วไป

  • ภาพรวมของวิธีการแสดงภาพต้นไม้แบบต่างๆ สามารถดูได้ที่Page, RDM (2011). "Space, time, form: Viewing the Tree of Life". Trends in Ecology & Evolution . 27 (2): 113– 120. doi : 10.1016/j.tree.2011.12.002 . PMID 22209094 . 
  • OneZoom: ต้นไม้แห่งชีวิต – สำรวจสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในรูปแบบแฟร็กทัลที่ใช้งานง่ายและซูมได้ (ดีไซน์แบบตอบสนอง)
  • ค้นพบชีวิตแผนผังต้นไม้แบบโต้ตอบได้ ซึ่งสร้างขึ้นจากโครงการประกอบแผนผังต้นไม้แห่งชีวิต (Assembling the Tree of Life Project) ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา
  • ฟิโลโค้ด
  • การจัดเรียงลำดับไมโอซิน 139 ลำดับพร้อมกันและแผนภูมิวิวัฒนาการ
  • โครงการเว็บต้นไม้แห่งชีวิต
  • การอนุมานวิวัฒนาการทางสายพันธุ์บนเซิร์ฟเวอร์ T-REX
  • ฐานข้อมูลอนุกรมวิธานของ NCBI [1]
  • ETE: สภาพแวดล้อม Python สำหรับการสำรวจแผนภูมิวิวัฒนาการนี่คือไลบรารีการเขียนโปรแกรมเพื่อวิเคราะห์ จัดการ และแสดงภาพแผนภูมิวิวัฒนาการRef.
  • แผนภูมิวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต (ที่เรียงลำดับแล้ว) ที่อัปเดตทุกวันFang, H.; Oates, ME; Pethica, RB; Greenwood, JM; Sardar, AJ; Rackham, OJL; Donoghue, PCJ; Stamatakis, A.; De Lima Morais, DA; Gough, J. (2013). "แผนภูมิวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต (ที่เรียงลำดับแล้ว) ที่อัปเดตทุกวันเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการวิจัยจีโนม" Scientific Reports . 3 2015. Bibcode : 2013NatSR ...3.2015F . doi : 10.1038/srep02015 . PMC 6504836. PMID 23778980 .  
  • ฐานข้อมูลคอมมอนส์
  • ทรีเบส
  • ไฟโลที
  • ไอทีโอแอล
  • พอร์ทัลข้อมูลพืชตระกูลถั่ว
  • ทำความเข้าใจเกี่ยวกับแผนภูมิวิวัฒนาการในหลักสูตร Understanding Evolutionที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์
  • คลังข้อมูลวิวัฒนาการของมิกโก้
  • PhylomeDB 5
  • ฟิโลเจนี.เฟร
  • TreeHubคือชุดข้อมูลที่นำเสนอในส่วนข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ของnature.comซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Springer Nature
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Phylogenetic_tree&oldid=1360200830 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แผนภูมิวิวัฒนาการ

แผนภูมิ วิวัฒนาการ หรือ แผนภูมิสายวิวัฒนาการ เป็นภาพกราฟิกที่แสดง ประวัติ วิวัฒนาการ ระหว่างกลุ่ม สปีชีส์ หรือ กลุ่มอนุกรมวิธาน ในช่วงเวลาที่กำหนด [ 1 ] [ 2 ]...

ประวัติศาสตร์

แนวคิดเรื่อง ต้นไม้แห่งชีวิต เกิดขึ้นจากแนวคิดโบราณเกี่ยวกับการก้าวหน้าแบบเป็นขั้นเป็นตอนจากสิ่งมีชีวิตระดับต่ำไปสู่สิ่ง มีชีวิต ระดับสูง (เช่นเดียวกับใน ห่วงโซ่แห่งสิ่งมีชีวิตอันยิ่งใหญ่ ) ภาพแสดงต้นไม้แห่งวิวัฒนาการแบบ "แตกแขนง" ในยุคแรกๆ ได้แก่...

ต้นไม้ที่หยั่งราก

แผนภูมิ วิวัฒนาการแบบมีราก(ดูภาพประกอบสองภาพด้านบน) เป็น แผนภูมิ แบบมี ทิศทางที่ มีโหนดเดียว — ราก — ซึ่งสอดคล้องกับบรรพบุรุษร่วมที่ใกล้ที่สุด (โดยปกติ จะเป็นบรรพบุรุษที่ประมาณขึ้น ) ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่บน ใบ ของแผนภูมิ โหนดรากไม่มีโหนดแม่...

ต้นไม้ที่ไม่มีราก

ต้นไม้ที่ไม่มีรากแสดงความสัมพันธ์ของโหนดใบโดยไม่ต้องตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับบรรพบุรุษ ไม่จำเป็นต้องทราบหรืออนุมานรากบรรพบุรุษ [ 8 ] สามารถสร้างต้นไม้ที่มีรากได้จากต้นไม้ที่ไม่มีรากโดยการแทรกราก การอนุมานรากของต้นไม้ที่ไม่มีรากต้องใช้วิธีการระบุบรรพบุรุษ...