Введение в филогению

Краткое введение в видообразование

Поговорим о видообразовании. Видообразование — это процесс, посредством которого одна родословная разделяется на две. Это происходит несколькими способами (аллопатрический, симпатрический или парапатрический, модель BDM и другие). Ниже я рассмотрю простой случай аллопатрического видообразования, поскольку его проще всего понять (хотя это не обязательно процесс, вызывающий большинство событий видообразования).

Следование истории рода через события видообразования

Подумайте о населении во времени$t=0$. Назовем этот вид A(по Aпредку). Представьте себе, что экологическое изменение создает барьер прямо посередине ареала этой популяции A. Такой барьер изначально мог быть вызван пожаром, рекой, изменившей направление, или горным хребтом, «всплывшим». Две теперь изолированные популяции могут произвольно расходиться во времени. Это то, что мы называем событием видообразования. Обратите внимание, что в рамках этой модели нет необходимости в отборе для объяснения видообразования. Назовем две расходящиеся популяции Bи Cсуществующие во времени$t=1$.

Теперь представьте, что Cпроисходит еще одно событие видообразования и оно разделяется на популяции Dи E. В то же время население Bмогло немного измениться, так что мы могли бы назвать их F. Вот схема ситуации

  F           D ----- E     t=2
  |               |
  B ------------- C         t=1
          |
          A                 t=0

Aявляется предком B, C, D, Eи Fсегодня не существует. Bявляется предком, Fно не существует сегодня. Cявляется предком обоих Dи Eи не существует сегодня. Позвольте пройти еще немного времени, и вы можете в конечном итоге получить следующее дерево

  G ----- H       K   I ----- J t=3
      |           |       |
      F           D ----- E     t=2
      |               |
      B ------------- C         t=1
              |
              A                 t=0

Вовремя$t=3$, только виды G, H, I, Kи Jсуществуют сегодня, остальные являются предками нынешних видов. Давайте расширим это дерево еще больше.

  L ----- M   N       O       P ----- Q      t=4
      |       |       |           |
      G ----- H       K   I ----- J          t=3
          |           |       |  
          F           D ----- E              t=2
          |               |
          B ------------- C                  t=1
                  |
                  A                          t=0

Вы заметите, что родословная Iвымерла в какой-то момент между$t=3$а также$t=4$.

Именование подмножеств дерева

Рептилии

Теперь я предлагаю дать общее название всем линиям, представленным в дереве, которое мы нарисовали (которое мы, кстати, называем филогенетическим деревом ). Назовем их Рептилии . Итак, все виды A, B, C, D, E, F, J, I, J, K, L, M, N, Oи Pявляются рептилиями .Q

Птицы и млекопитающие

Теперь рассмотрим подмножество этого дерева. Рассмотрим подмножество, состоящее из видов и Jтолько . Назовем их птицами . Назовем также млекопитающими подмножество , состоящее из видов и .PQGLM

Ящерицы (и другие)

Наконец, назовем ящерицами всех рептилий , которые не являются ни птицами , ни млекопитающими (на самом деле правильнее было бы назвать эту группу ящерицами_крокодилами_черепахами_змеями_амфибиями_туатура ). Конечно, правильное дерево намного больше! Кстати, вы можете сами изучить древо жизни на OneZoom.org .

Что такое таксон

Кстати, группу видов называют таксоном (множественное число таксонов).

Монофилетические таксоны

Для вас может быть очевидно, что между группами, которые мы назвали млекопитающими , птицами и рептилиями , есть нечто фундаментально отличное от той, которую мы назвали ящерицами . Действительно , млекопитающие , птицы и рептилии называются монофилетическими, поскольку они состоят из данного предка и всех его потомков. ящерица , с другой стороны, не монофилетична. Монофилетический таксон также называют кладой. Ниже приведен график, показывающий, что такое монофилетический таксон. Он также использует термины полифилетический и парафилетический для описания различных типов немонофилетических таксонов.

Концепция видов

Возможно, вы захотите узнать больше о проблемах, лежащих в основе концепции видов, в посте Как люди могли скрещиваться с неандертальцами, если мы другой вид?

Понятие о таксономических рангах

То, что мы решаем называть классом, отрядом или семейством, тоже несколько условно. Например, мы обычно считаем монофилетический таксон млекопитающих классом. Однако нет непроизвольной причины называть классом Mammalia , а не Eutheria ( eutheria = плацентарное млекопитающее).

Интернет-ресурсы

Я полагаю, что вышеизложенное ответило на большую часть вашего вопроса. Вы сможете прочитать все, что я только что написал (и многое другое), в любом хорошем вводном курсе по эволюционной биологии. Подумайте о том, чтобы быстро взглянуть на «Понимание эволюции» Калифорнийского университета в Беркли , например, как предложил @MattDMo в комментариях.

Проблемы в вашем посте

В вашем посте есть проблемы, которые нельзя решить в одном посте (еще одна причина для вас пройти краткий вводный курс по эволюции). Ниже я рассматриваю ваш пост по частям, в основном, чтобы указать на некоторые проблемы

Ученые считают

Ужасное заявление. Под убеждением мы часто подразумеваем необоснованное убеждение, то есть убеждение о мире, которое не обосновано (в науке метод обоснования называется «научным методом»). Таким образом, это утверждение предполагает, что необоснованные убеждения имеют место в науке, а они — нет. Немного ошибаясь в семантике, можно сказать, что ученые «знают» или не знают, но не верят без веских оснований верить.

что птицы произошли от рептилий

Это вводит в заблуждение (и вводит в заблуждение вас), потому что под «рептилией» вы понимаете родословную, которая существует в настоящее время. Кроме того, выражение «развились из» звучит очень неправильно. Правильнее было бы выражение «развился из».

эволюция происходит так, что организм может выжить в окружающей среде, развивая новые признаки

Это неправильно как с точки зрения семантики (проблема причинности, когда говорят so that), так и с точки зрения определения эволюции. Вы, кажется, путаете эволюцию с естественным отбором.

Согласно естественному отбору

Естественный отбор — это процесс, а не объяснение. Это все равно, что сказать «согласно гравитации». Семантика неверна, вы должны сказать «согласно теории гравитации» или «согласно теории эволюции» (или, наконец, «согласно теории естественного отбора»).

Согласно естественному отбору, выживают те, у кого благоприятные изменения, а те, у кого неблагоприятные, умирают.

Похоже, вы применяете это утверждение к приспособленности на уровне популяции (что было бы в основном неправильно), а не к дисперсии приспособленности внутри популяции.

Почему до сих пор существуют предки птиц (то есть рептилий)?

Предков птиц больше не существует. Я надеюсь, что это стало ясно из приведенных выше объяснений.

Почему их не уничтожил естественный отбор?

Это предложение говорит о том, что вы не совсем понимаете, что такое естественный отбор, но это история в другой раз. Вы можете узнать о естественном отборе в книге «Понимание эволюции» Калифорнийского университета в Беркли .

Рептилии, произошедшие от птиц, являются примером дивергентной эволюции. Эта вики-статья содержит больше информации. По сути, и птицы, и рептилии все еще существуют, потому что они оба заполняют свою нишу. То есть птицы и рептилии разделились, имеют общего предка, и в какой-то момент их эволюция разошлась. В этот момент птицевидные, которые лучше заполнили нишу «птиц», имели более высокую приспособленность, а рептилоиды, которые лучше заполнили нишу «рептилий», имели более высокую приспособленность, поэтому птицы эволюционировали, чтобы быть более похожими на птиц, а рептилии эволюционировали, чтобы остаться рептилиями.