FILOGENI: INTERPRETASI, JENIS POHON, APLIKASI - BIOLOGI - 2025

Sebuah filogeni , dalam biologi evolusioner, adalah representasi dari sejarah evolusi dari kelompok organisme atau spesies, menekankan garis keturunan dan hubungan kekerabatan antara kelompok.

Saat ini, ahli biologi telah menggunakan data yang terutama berasal dari perbandingan morfologi dan anatomi, dan dari urutan gen untuk merekonstruksi ribuan pohon.

Sumber: Wilson JEM Costa, melalui Wikimedia Commons

Pohon-pohon ini berusaha menggambarkan sejarah evolusi berbagai spesies hewan, tumbuhan, mikroba, dan makhluk organik lainnya yang menghuni bumi.

Analoginya dengan pohon kehidupan berasal dari zaman Charles Darwin. Ahli alam Inggris yang brilian ini menangkap dalam mahakarya "The Origin of Species" sebuah gambar tunggal: sebuah "pohon" yang mewakili percabangan garis keturunan, dimulai dari satu nenek moyang.

Apa itu filogeni?

Dalam terang ilmu biologi, salah satu peristiwa paling menakjubkan yang telah terjadi adalah evolusi. Perubahan bentuk organik tersebut dari waktu ke waktu dapat direpresentasikan dalam pohon filogenetik. Oleh karena itu, filogeni mengungkapkan sejarah garis keturunan dan bagaimana mereka berubah seiring waktu.

Salah satu implikasi langsung dari grafik ini adalah nenek moyang yang sama. Artinya, semua organisme yang kita lihat saat ini telah muncul sebagai keturunan dengan modifikasi bentuk masa lalu. Ide ini telah menjadi salah satu yang paling signifikan dalam sejarah sains.

Semua bentuk kehidupan yang dapat kita hargai hari ini - dari bakteri mikroskopis, hingga tumbuhan dan vertebrata terbesar - terhubung dan hubungan itu terwakili dalam pohon kehidupan yang luas dan rumit.

Dalam analogi pohon, spesies yang hidup hari ini akan mewakili daun dan cabang lainnya akan menjadi sejarah evolusi mereka.

Apa itu pohon filogenetik?

Filogeni yang disederhanakan dari Metazoa ditampilkan. Untuk beberapa kelompok, representasi skema dikaitkan untuk beberapa jenis mata yang mungkin mereka hadirkan: Cup, Kamera dengan lubang masuk cahaya, Kamera dengan lensa, Komposit menurut aposisi, dan Disusun oleh superposisi. Laura bibiana, dari Wikimedia Commons

Pohon filogenetik adalah representasi grafis dari sejarah evolusi sekelompok organisme. Pola hubungan historis ini adalah filogeni yang coba ditaksir oleh para peneliti.

Pohon terdiri dari node yang menghubungkan "cabang". Simpul terminal dari setiap cabang adalah taksa terminal dan mewakili urutan atau organisme yang datanya diketahui - ini dapat berupa spesies hidup atau punah.

Node internal mewakili leluhur hipotetis, sedangkan leluhur yang ditemukan di akar pohon mewakili leluhur semua urutan yang direpresentasikan dalam grafik.

Bagaimana pohon filogenetik diinterpretasikan?

Ada banyak cara untuk merepresentasikan pohon filogenetik. Oleh karena itu, penting untuk mengetahui cara mengenali apakah perbedaan yang diamati antara dua pohon ini disebabkan oleh topologi yang berbeda - yaitu, perbedaan nyata yang berkaitan dengan dua ejaan - atau hanya perbedaan yang terkait dengan gaya representasi.

Misalnya, urutan munculnya label di atas dapat bervariasi, tanpa mengubah arti representasi grafis, umumnya nama spesies, genus, famili, di antara kategori lainnya.

Hal ini terjadi karena pepohonan menyerupai mobil, di mana cabang-cabangnya dapat berputar tanpa mengubah hubungan spesies yang diwakili.

Dalam pengertian ini, tidak masalah berapa kali urutan diubah atau objek yang "menggantung" diputar, karena itu tidak mengubah cara mereka terhubung - dan itu yang penting.

Bagaimana filogeni direkonstruksi?

Filogeni adalah hipotesis yang dirumuskan berdasarkan bukti tidak langsung. Menjelaskan filogeni mirip dengan pekerjaan penyidik ​​yang memecahkan kejahatan dengan mengikuti petunjuk dari TKP.

Ahli biologi sering mendalilkan filogeninya dengan menggunakan pengetahuan dari berbagai cabang, seperti paleontologi, anatomi komparatif, embriologi komparatif, dan biologi molekuler.

Rekaman fosil, meskipun tidak lengkap, memberikan informasi yang sangat berharga tentang waktu divergensi kelompok spesies.

Dengan berlalunya waktu, biologi molekuler telah melampaui semua bidang yang disebutkan di atas, dan sebagian besar filogeni disimpulkan dari data molekuler.

Tujuan membangun kembali pohon filogenetik memiliki sejumlah kelemahan utama. Ada sekitar 1,8 juta spesies bernama dan banyak lagi yang tidak dijelaskan.

Dan, meskipun sejumlah besar ilmuwan berupaya setiap hari untuk merekonstruksi hubungan antar spesies, masih belum ada pohon yang lengkap.

Karakter homolog

Ketika ahli biologi ingin menggambarkan kesamaan antara dua struktur atau proses, mereka dapat melakukannya dalam istilah nenek moyang yang sama (homologi), analogi (fungsi), atau homoplasia (kemiripan morfologis).

Untuk merekonstruksi filogeni, karakter eksklusif homolog digunakan. Homologi adalah konsep kunci dalam evolusi dan dalam penciptaan kembali hubungan antar spesies, karena hanya secara memadai mencerminkan nenek moyang organisme yang sama.

Misalkan kita ingin menyimpulkan filogeni dari tiga kelompok: burung, kelelawar, dan manusia. Untuk mencapai tujuan kami, kami memutuskan untuk menggunakan anggota tubuh bagian atas sebagai karakteristik yang membantu kami membedakan pola hubungan.

Karena burung dan kelelawar telah memodifikasi struktur untuk terbang, kita dapat secara keliru menyimpulkan bahwa kelelawar dan burung lebih terkait satu sama lain daripada kelelawar dengan manusia. Mengapa kita sampai pada kesimpulan yang salah? Karena kami telah menggunakan karakter analog dan non-homolog.

Untuk menemukan hubungan yang benar, saya harus mencari karakter yang homolog, seperti adanya rambut, kelenjar susu, dan tiga tulang kecil di telinga tengah - hanya beberapa di antaranya. Namun, homologi tidak mudah didiagnosis.

Jenis pohon

Tidak semua pohon sama, ada representasi grafik yang berbeda dan masing-masing berhasil memasukkan beberapa karakteristik khusus dari evolusi grup.

Pohon yang paling dasar adalah cladograms. Grafik ini menampilkan hubungan dalam istilah nenek moyang yang sama (menurut nenek moyang terbaru).

Pohon aditif berisi informasi tambahan dan direpresentasikan dalam panjang cabang.

Angka-angka yang terkait dengan setiap cabang sesuai dengan beberapa atribut dalam urutan - seperti jumlah perubahan evolusioner yang telah dialami organisme. Selain "pohon aditif", mereka juga dikenal sebagai pohon metrik atau filogram.

Pohon ultrametrik, juga disebut dendogram, adalah kasus khusus pohon aditif, di mana ujung pohon berjarak sama dari akar ke pohon.

Dua varian terakhir ini memiliki semua data yang dapat kita temukan di kladogram, dan informasi tambahan. Oleh karena itu, mereka tidak eksklusif, jika tidak saling melengkapi.

Politomias

Seringkali, simpul pohon tidak sepenuhnya terselesaikan. Secara visual dikatakan bahwa ada polytomy, ketika lebih dari tiga cabang muncul dari yang baru (ada satu nenek moyang untuk lebih dari dua keturunan langsung). Ketika pohon tidak memiliki politomi, dikatakan telah terselesaikan sepenuhnya.

Ada dua jenis politomi. Yang pertama adalah politomi yang "keras". Ini adalah intrinsik bagi kelompok studi, dan menunjukkan bahwa keturunannya berevolusi pada waktu yang sama. Atau, polytomies "lunak" menunjukkan hubungan yang tidak terselesaikan yang disebabkan oleh data itu sendiri.

Klasifikasi evolusioner

Garis keturunan monofiletik

Ahli biologi evolusi berusaha menemukan klasifikasi yang sesuai dengan pola percabangan dari sejarah filogenetik kelompok. Dalam proses ini, serangkaian istilah yang banyak digunakan dalam biologi evolusioner telah dikembangkan: monofiletik, parafiletik, dan polifiletik.

Takson atau garis keturunan monofiletik adalah salah satu yang terdiri dari spesies leluhur, yang diwakili dalam simpul, dan semua keturunannya, tetapi tidak spesies lain. Pengelompokan ini disebut clade.

Garis keturunan monofiletik didefinisikan pada setiap tingkat hierarki taksonomi. Misalnya, Family Felidae, garis keturunan yang mengandung kucing (termasuk kucing domestik), dianggap monofiletik.

Demikian pula, Animalia juga merupakan takson monofiletik. Seperti yang bisa kita lihat, famili Felidae berada di dalam Animalia, sehingga kelompok monofiletik dapat bersarang.

Garis keturunan paraphyletic dan polyphyletic

Namun, tidak semua ahli biologi memiliki pemikiran klasifikasi kladistik. Dalam kasus di mana datanya tidak lengkap atau hanya untuk kemudahan, taksa tertentu diberi nama yang mencakup spesies dari klade berbeda atau taksa lebih tinggi yang tidak berbagi nenek moyang yang lebih baru.

Dengan cara ini, takson bersifat polifiletik, didefinisikan sebagai kelompok yang mencakup organisme dari klade berbeda, dan ini tidak berbagi nenek moyang yang sama. Misalnya, jika kita ingin menetapkan sekelompok homeotherm, itu akan mencakup burung dan mamalia.

Sebaliknya, grup paraphyletic tidak berisi semua keturunan dari satu nenek moyang terbaru. Dengan kata lain, ini mengecualikan beberapa anggota grup. Contoh yang paling banyak digunakan adalah reptil, grup ini tidak berisi semua keturunan dari nenek moyang yang paling baru: burung.

Aplikasi

Selain berkontribusi pada tugas berat menjelaskan pohon kehidupan, filogeni juga memiliki beberapa aplikasi yang cukup signifikan.

Dalam bidang medis, filogeni digunakan untuk melacak asal dan tingkat penularan penyakit menular, seperti AIDS, demam berdarah, dan influenza.

Mereka juga digunakan di bidang biologi konservasi. Pengetahuan tentang filogeni spesies yang terancam punah sangat penting untuk melacak pola kawin silang dan tingkat hibridisasi dan perkawinan sedarah antar individu.

Referensi

1. Baum, DA, Smith, SD, & Donovan, SS (2005). Tantangan berpikir pohon. Sains, 310 (5750), 979-980.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Undangan ke biologi. Macmillan.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Homologi: Dasar hierarki dari biologi komparatif. Pers Akademik.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip-prinsip zoologi yang terintegrasi. McGraw - Hill.
5. Hinchliff, CE, Smith, SA, Allman, JF, Burleigh, JG, Chaudhary, R., Coghill, LM, Crandall, KA, Deng, J., Drew, BT, Gazis, R., Gude, K., Hibbett, DS, Katz, LA, Laughinghouse, HD, McTavish, EJ, Midford, PE, Owen, CL, Ree, RH, Rees, JA, Soltis, DE, Williams, T.,… Cranston, KA (2015). Sintesis filogeni dan taksonomi menjadi pohon kehidupan yang komprehensif. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America, 112 (41), 12764-9.
6. Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi komparatif, fungsi, evolusi. McGraw-Hill.
7. Halaman, RD, & Holmes, EC (2009). Evolusi molekuler: pendekatan filogenetik. John Wiley & Sons.