POHON FILOGENETIK: JENIS DAN KARAKTERISTIKNYA, CONTOH - BIOLOGI - 2025

Sebuah pohon filogenetik adalah representasi grafis matematis dari hubungan sejarah dan leluhur-keturunan kelompok, populasi, spesies, atau kategori taksonomi lainnya. Secara teoritis, semua pohon filogenetik dapat dikelompokkan dalam pohon kehidupan, yang merupakan pohon universal.

Representasi grafis ini telah merevolusi studi biologi evolusioner, karena memungkinkan untuk menetapkan dan menentukan spesies, menguji berbagai hipotesis evolusi (seperti teori endosimbiotik), mengevaluasi asal mula penyakit (seperti HIV), dll.

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

Pohon dapat direkonstruksi menggunakan karakter morfologi atau molekuler, atau keduanya. Dengan cara yang sama, ada berbagai metode untuk membangunnya, yang paling umum adalah metodologi cladist. Ini berusaha untuk mengidentifikasi karakter turunan bersama, yang dikenal sebagai synapomorphy.

karakteristik

Salah satu prinsip yang dikembangkan oleh Charles Darwin adalah nenek moyang yang sama dari semua organisme hidup - yaitu, kita semua berbagi nenek moyang yang jauh.

Dalam "The Origin of Species", Darwin memunculkan metafora "pohon kehidupan". Nyatanya, dia menggunakan pohon grafis hipotetis untuk mengembangkan idenya (anehnya, ini adalah satu-satunya ilustrasi dari Origin).

Representasi metafora ini adalah apa yang kita kenal sebagai pohon filogenetik, yang memungkinkan kita untuk menampilkan secara grafis sejarah dan hubungan kelompok organisme tertentu.

Anatomi pohon filogenetik

Pada pohon filogenetik, kita dapat membedakan bagian-bagian berikut - dilanjutkan dengan analogi tumbuhan:

Cabang: garis-garis pohon disebut "cabang", dan ini mewakili populasi penelitian dari waktu ke waktu. Bergantung pada jenis pohonnya (lihat di bawah), panjang cabang mungkin memiliki atau tidak memiliki arti.

Di ujung cabang kami menemukan organisme yang ingin kami evaluasi. Ini bisa berupa entitas yang saat ini hidup, atau makhluk punah. Spesiesnya adalah daun pohon kita.

Akar: akar adalah cabang pohon yang paling tua. Beberapa memilikinya dan disebut pohon berakar, sementara yang lain tidak.

Node: Titik cabang cabang di dua atau lebih garis keturunan disebut node. Titik mewakili nenek moyang terbaru dari kelompok keturunan (perhatikan bahwa nenek moyang ini bersifat hipotetis).

Keberadaan node menyiratkan peristiwa spesiasi - penciptaan spesies baru. Setelah ini, setiap spesies mengikuti jalur evolusinya.

Terminologi tambahan

Selain ketiga konsep dasar ini, ada istilah lain yang diperlukan terkait pohon filogenetik:

Politomi: bila pohon filogenetik mempunyai lebih dari dua cabang dalam satu simpul, dikatakan ada polytomy. Dalam kasus ini, pohon filogenetik tidak sepenuhnya terselesaikan, karena hubungan antara organisme yang terlibat tidak jelas. Hal ini sering terjadi karena kurangnya data, dan hanya dapat diperbaiki jika peneliti mengumpulkan lebih banyak.

Kelompok luar: dalam masalah filogenetik adalah umum mendengar konsep kelompok luar - disebut juga kelompok luar. Grup ini dipilih untuk dapat melakukan root pada pohon. Ini harus dipilih sebagai takson yang sebelumnya menyimpang dari kelompok studi. Misalnya, jika saya mempelajari echinodermata, Anda dapat melebihi kelompok penyemprot laut.

Jenis

Ada tiga tipe dasar pohon: pohon cladograms, pohon aditif, dan pohon ultrametrik.

Cladograms adalah pohon paling sederhana dan menunjukkan hubungan organisme dalam hal nenek moyang yang sama. Informasi tentang jenis pohon ini berada dalam pola percabangan, karena ukuran cabang tidak memiliki arti tambahan.

Jenis pohon kedua adalah aditif, juga disebut pohon metrik atau filogram. Panjang cabang terkait dengan jumlah perubahan evolusioner.

Terakhir, kami memiliki pohon ultrametrik atau dendogram, di mana semua ujung pohon berada pada jarak yang sama (yang tidak terjadi pada filogram, di mana ujung mungkin tampak lebih rendah atau lebih tinggi dari pasangannya). Panjang cabang berkaitan dengan waktu evolusi.

Pilihan pohon secara langsung berkaitan dengan pertanyaan evolusi yang ingin kami jawab. Misalnya, jika kita hanya mementingkan hubungan antar individu, kladogram sudah cukup untuk penelitian.

Kesalahan paling umum saat membaca pohon filogenetik

Meskipun pohon filogenetik sering digunakan sebagai grafik dalam biologi evolusi (dan biologi umum), ada banyak siswa dan profesional yang salah menafsirkan pesan bahwa grafik yang tampaknya sederhana ini dimaksudkan untuk disampaikan kepada pembaca.

Tidak ada bagasi

Kesalahan pertama adalah membacanya dari samping, dengan asumsi bahwa evolusi menyiratkan kemajuan. Jika kita memahami proses evolusi dengan benar, tidak ada alasan untuk berpikir bahwa spesies nenek moyang ada di kiri dan spesies yang lebih maju di kanan.

Meskipun analogi tumbuhan tentang pohon sangat berguna, ada titik di mana ia tidak lagi tepat. Ada struktur pohon penting yang tidak ada di pohon: batangnya. Pada pohon filogenetik kami tidak menemukan cabang utama.

Secara khusus, beberapa orang mungkin menganggap manusia sebagai "tujuan" akhir evolusi, dan oleh karena itu spesies Homo sapiens harus selalu ditempatkan sebagai entitas terakhir.

Namun, pandangan ini tidak sejalan dengan prinsip evolusi. Jika kita memahami bahwa pohon filogenetik adalah elemen bergerak, kita dapat menempatkan Homo di posisi terminal mana pun dari pohon tersebut, karena karakteristik ini tidak relevan dalam representasi.

Node bisa berputar

Fitur penting yang harus kita pahami tentang pohon filogenetik adalah bahwa pohon tersebut mewakili grafik non-statis.

Di dalamnya, semua cabang ini bisa berputar - dengan cara yang sama seperti yang bisa dilakukan ponsel. Kami tidak bermaksud bahwa kami dapat memindahkan cabang sesuka hati, karena beberapa gerakan akan melibatkan perubahan pola atau topologi pohon. Yang bisa kita putar adalah node.

Untuk menafsirkan pesan sebuah pohon, kita tidak boleh fokus pada ujung cabang, kita harus fokus pada titik cabang, yang merupakan aspek terpenting dari grafik.

Selain itu, perlu diingat bahwa ada beberapa cara menggambar pohon. Seringkali itu tergantung pada gaya buku atau majalah dan perubahan bentuk dan posisi cabang tidak mempengaruhi informasi yang ingin mereka sampaikan kepada kita.

Kita tidak dapat menyimpulkan keberadaan spesies nenek moyang atau "tua" saat ini

Ketika kita akan mengacu pada spesies saat ini, kita tidak boleh menerapkan konotasi leluhur kepada mereka. Misalnya, ketika kita berpikir tentang hubungan antara simpanse dan manusia, kita mungkin salah paham bahwa simpanse adalah leluhur dari garis keturunan kita.

Namun, nenek moyang simpanse dan manusia bukanlah keduanya. Berpikir bahwa simpanse adalah leluhur berarti menganggap evolusinya berhenti begitu kedua garis keturunan terpisah.

Mengikuti logika yang sama dari gagasan ini, pohon filogenetik tidak memberi tahu kita apakah ada spesies muda juga. Karena frekuensi alel terus berubah dan karakter baru berubah seiring waktu, sulit untuk menentukan usia suatu spesies dan, tentunya, pohon tidak memberi kita informasi semacam itu.

"Perubahan frekuensi alel dari waktu ke waktu" adalah cara genetika populasi mendefinisikan evolusi.

Mereka tidak bisa diubah

Saat melihat pohon filogenetik, kita harus memahami bahwa grafik ini hanyalah hipotesis yang dihasilkan dari bukti konkret. Bisa jadi jika kita menambahkan lebih banyak karakter ke pohon, itu akan mengubah topologinya.

Keahlian para ilmuwan dalam memilih karakter terbaik untuk menjelaskan hubungan organisme yang dimaksud adalah kuncinya. Selain itu, terdapat perangkat statistik yang sangat kuat yang memungkinkan peneliti mengevaluasi pohon dan memilih pohon yang paling masuk akal.

Contoh

Tiga domain kehidupan: Archaea, Bakteri dan Eukarya

Pada tahun 1977, peneliti Carl Woese mengusulkan pengelompokan organisme hidup menjadi tiga domain: Archaea, Bacteria, dan Eukarya. Sistem klasifikasi baru ini (sebelumnya hanya ada dua kategori, Eukariota dan Prokariota) didasarkan pada penanda molekul RNA ribosom.

Bakteri dan eukariota adalah organisme yang dikenal luas. Archaea sering disalahartikan sebagai bakteri. Namun, ini sangat berbeda dalam struktur komponen selulernya.

Oleh karena itu, meskipun mereka adalah organisme mikroskopis seperti bakteri, anggota domain Archaea lebih dekat hubungannya dengan eukariota - karena mereka berbagi nenek moyang yang lebih dekat.

Sumber: Disiapkan oleh Mariana Gelambi.

Filogeni primata

Dalam biologi evolusi, salah satu topik paling kontroversial adalah evolusi manusia. Bagi penentang teori ini, evolusi yang dimulai dari nenek moyang mirip kera yang melahirkan manusia modern tidaklah logis.

Konsep utamanya adalah memahami bahwa kita tidak berevolusi dari kera saat ini, melainkan berbagi nenek moyang yang sama dengan mereka. Dalam pohon kera dan manusia, terlihat jelas bahwa apa yang kita kenal sebagai "kera" bukanlah kelompok monofiletik yang sah, karena tidak termasuk manusia.

Sumber: Disiapkan oleh Mariana Gelambi.

Filogeni dari cetartiodactyls (Cetartiodactyla)

Secara evolusioner, cetacea mewakili sekelompok vertebrata yang hubungannya dengan sesama mamalia tidak begitu jelas. Secara morfologis, paus, lumba-lumba, dan anggota lainnya memiliki sedikit kemiripan dengan mamalia lain.

Saat ini, berkat studi karakter morfologi dan molekuler yang berbeda, telah dimungkinkan untuk menyimpulkan bahwa kelompok saudara dari cetacea besar dibentuk oleh artiodactyls - ungulata dengan kuku yang rata.

Sumber: Disiapkan oleh Mariana Gelambi.

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. Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi komparatif, fungsi, evolusi. McGraw-Hill.
6. Kliman, RM (2016). Ensiklopedia Biologi Evolusioner. Pers Akademik.
7. Losos, JB (2013). Panduan Princeton untuk evolusi. Princeton University Press.
8. Halaman, RD, & Holmes, EC (2009). Evolusi molekuler: pendekatan filogenetik. John Wiley & Sons.
9. Rice, SA (2009). Ensiklopedia evolusi. Infobase Publishing.
10. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: konsep dan aplikasi tanpa fisiologi. Pembelajaran Cengage.