Maximum Parsimony

Kladistik Tutorial 5: die Phylogenie der Wale

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Ein evolutionärer Stammbaum stellt die verwandtschaftlichen Beziehungen einer Gruppe von Organismen dar, wie sie nach Darwins Theorie der Abstammung mit Modifikation von gemeinsamen Vorfahren verstanden werden.

In unserem letzten Tutorial hatten wir das Prinzip der Maximum Parsimonie kennengelernt und am Beispiel von drei fiktiven Antilopenarten mittels Parsimonieverfahren ein Kladogramm erstellt. Dieses Mal gehen wir einen Schritt weiter und lernen weitere Methoden der Stammbaumrekonstruktion kennen und üben dies anhand eines realen Beispiels: der Evolution der Wale

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Kladistik Tutorial 4: Maximum Parsimonie

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Die Logik der Erstellung von Stammbäumen

 

Ein evolutionärer Stammbaum, auch phylogenetischer Baum genannt, ist ein Diagramm, das die Geschichte der Divergenz und des evolutionären Wandels zeigt, die von einer einzigen Vorfahrenlinie zu einer Reihe von Nachkommen führt. Mit anderen Worten, er stellt die verwandtschaftlichen Beziehungen einer Gruppe von Organismen dar, wie sie nach Darwins Theorie der Abstammung mit Modifikation von gemeinsamen Vorfahren verstanden werden.

Wir beginnen bei der Erstellung von Stammbäumen mit der Betrachtung eines Idealfalls. Anschließend gehen wir auf Komplikationen ein, die in der realen Welt auftreten.

Stellen wir uns vor, dass wir die evolutionären Beziehungen zwischen den vier fiktiven Vogelarten ableiten wollen, die wir in Abb. 1 sehen.

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Kladistik Tutorial 2: Stammbäume richtig lesen

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Das Konzept der biologischen Evolution ist wohl eine der wichtigsten Disziplinen, die jemals durch die Anwendung wissenschaftlicher Methoden auf die natürliche Welt entstanden sind. Die Evolution aller Organismen, die heute auf der Erde leben und aus ihren Vorfahren entstanden sind, ist der Kern der Genetik, Biochemie, Neurobiologie, Physiologie, Ökologie und anderer biologischer Disziplinen.

Ein Kerngedanke der Evolution ist, dass alle Arten von Tieren, Pflanzen, Pilzen und Mikroorganismen, die jemals auf der Erde gelebt haben, auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen. Das heißt, alle Lebewesen sind miteinander verwandt und lassen sich in einem evolutionären Stammbaum darstellen.

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Phylogenetische Systematik Teil 4: Homologie

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Lesetext: Homologie

In den vorherigen Kapiteln haben wir uns intensiv mit der phylogenetischen Systematik und Kladistik befasst.

Wir halten fest: Lebewesen sind ein Mosaik aus apomorphen und plesiomorphen Merkmalen. Doch wie bestimme ich, welche Merkmale apomorph und welche plesiomorph sind?

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Phylogenetische Systematik Teil 3: Stammbaum des Lebens

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Die einzige Art alle Arten von Leben objektiv zu kategorisieren ist ihre gemeinsamen Eigenschaften zu erfassen, also diejenigen Merkmale, die jedes Mitglied dieses Kollektivs hat und nur dieses Kollektivs. So werden ihre Merkmale diagnostisch und für diese Gruppe bestimmend. Wir sollten hierbei nicht vergessen, dass der erste Mensch, der versuchte alle Lebewesen zu klassifizieren, ein überzeugter Christ und Kreationist war, der nicht an evolutionäre Prozesse oder eine gemeinsame Abstammung dachte, bzw. davon wusste.

 

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Phylogenetische Systematik Teil 1: Taxonomie

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Unsere belebte Welt zeichnet sich vor allem durch eines aus: eine unermessliche Vielfalt an Formen des Lebens. Mittlerweile kennt die Wissenschaft ca. 2 Millionen (2.000.000!) beschriebene, heute lebende Tier-, Pflanzen-, Pilz-, und Bakterienarten. Doch damit nicht genug: Jährlich werden tausende neue Arten beschrieben.  Aufgrund dieser Neuentdeckungen schwankt die Schätzung aller Arten auf unserem Planeten zwischen 3 und 100 Millionen. Wenn man bedenkt, dass im Laufe der Erdgeschichte 99% aller Arten ausstarben und wir von einer konservativen Zahl von 10 Mio. heute lebender Arten ausgehen, so brachte die Evolution mindestens 1 Milliarde unterschiedlicher Arten hervor! Wie einem Wunder gleich, so sind sie doch Produkte des natürlichen Ablaufs der Evolution.

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Phylogenetische Systematik

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UPDATE 16.04. 2020

Der Artikel wurde überarbeitet und in mehrere Videos geteilt. Siehe hier:

Youtube-Video: Phylogenetische Systematik Teil 1: Taxonomie

Youtube-Video: Phylogenetische Systematik Teil 2: Kladistik

Youtube-Video: Phylogenetische Systematik Teil 3: Stammbaum des Lebens

Phylogenetische Systematik Teil 4: Homologie

 

Befasst man sich mit Evolution, kommt man an einem bestimmten Thema nicht vorbei: der phylogenetischen Systematik. Jeder hat sicherlich den ein oder anderen evolutionären Stammbaum gesehen. Unten stehend ist ein Stammbaum der Primaten dargestellt (Abb. 1). Solche Stammbäume stellen die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den untersuchten Gruppen der Lebewesen dar; zeigen also, welche Arten auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen.  Das Ziel dieses Artikels ist es darzustellen nach welchen Regeln und Prinzipien man solche evolutionären Stammbäume erstellt.

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