Monofylisyys ja kladistiikka – määritelmä, esimerkit ja erot
Selkeä opas monofylisyydestä ja kladistiikasta: määritelmät, esimerkit (polyfylyys, parafylyys) ja erot evoluutioluokittelussa.
Monofylisyys tarkoittaa sitä, että tietty organismiryhmä polveutuu yhdestä yhteisestä esi-isästä, ja ryhmä sisältää kaikki tämän esi-isän tunnetut jälkeläiset. Biologit ovat ottaneet käyttöön eräänlaisen taksonomian, jota kutsutaan kladistiikaksi. Kladistiikan tavoitteena on luoda biologinen luokittelu, joka vastaa mahdollisimman tarkasti eliöiden todellista sukupuutuushistoriaa eli sitä, miten lajit ja ryhmät ovat kehittyneet ajan kuluessa.
Kun ryhmä muodostuu yhteisestä esi-isästä ja kaikista sen jälkeläisistä, sitä kutsutaan monofyleettiseksi eli kladiksi. (kreikaksi: "yhdestä rodusta"). Monofyleettinen ryhmä vastaa käytännössä yhtä haaraa sukupuu- eli kladogrammissa: leikkaamalla haara yhdestä kohdasta saat juuri sen ryhmän jäsenet.
Parafylieettisyys ja polyfylieettisyys
Jos ryhmä sisältää yhteisen esi-isän mutta siitä jätetään pois osa tämän esi-isän jälkeläisistä, ryhmää kutsutaan parafyleettiseksi. Parafyleettisiä ryhmiä syntyy usein historiallisessa luokittelussa silloin, kun luokittelija erottaa ryhmiä niiden ulkoisten piirteiden perusteella mutta ei pidä sisällään kaikkia siihen liittyviä polveutumia. Klassinen esimerkki on perinteinen käsitys "matelijoista" (Reptilia), joka on parafyleettinen, jos lintuja ei lasketa mukaan, koska linnut ovat kehittyneet matelija-alkuperäisistä ryhmistä.
Ryhmää, joka koostuu organismeista, joilla ei ole lähimpää yhteistä esi-isää saman ryhmän sisällä, kutsutaan polyfyyttiseksi. Polyfylia syntyy usein konvergentin evoluution seurauksena: eri linjat saattavat kehittyä samanlaisiin rakenteisiin tai elintapoihin itsenäisesti, jolloin ne näyttävät samankaltaisilta mutta eivät ole läheistä sukua.
Esimerkit
Esimerkki monofyleettisestä ryhmästä: kaikki Homo-suvun lajit ovat peräisin samasta Hominidae-suvun esi-isästä, eikä muita jälkeläisiä tunneta. Näin ollen Homo-suku on monofyleettinen.
Jos toisaalta havaittaisiin, että Homo habilis olisi kehittynyt eri esi-isästä kuin Homo sapiens, eikä tätä esi-isää sisällytettäisi sukuun, suku olisi polyfyyttinen. Koska biologit yleensä suosivat monofyleettisiä ryhmiä, tässä tapauksessa he todennäköisesti joko jakaisivat suvun useampaan sukuun tai laajentaisivat sitä sisällyttämällä siihen uusia muotoja, jotta ryhmä vastaisi todellista polveutumista.
Esimerkki polyfyyttisestä ryhmästä: Meriötökät. Tällaiset ryhmät perustuvat usein samanlaiseen elämäntapaan tai rakenteeseen, ei läheiseen sukulaisuuteen.
Miksi monofylisyys on tärkeää taksonomiassa?
Monofyliset ryhmät eli kladit heijastavat todellista evolutiivista historiaa, joten ne ovat toivottava tavoite nykyaikaisessa luokittelussa. Kladistiikka pyrkii luokittelemaan eliöt siten, että jokainen nimetty takson vastaa yhtä monofyleettistä haaraa. Tämä tekee taksonomiasta yhtenäisempää ja ennustettavampaa: ryhmän jäseniltä voidaan odottaa yhteisiä perinnöllisiä ja morfologisia piirteitä, jotka ovat peräisin yhteiseltä esi-isältä.
Tätä työtä tuetaan useilla menetelmillä:
- Morfologiset piirteet (luurangon, hampaan tai muiden rakenteiden vertailu)
- Molekyylitiede — DNA- ja proteiinisekvenssien vertailu, joka on nykyisin usein ratkaisevaa
- Fossiilianalyysit ja ajoitukset, jotka auttavat sijoittamaan haaraumia ajallisesti
Käytännön seuraukset ja terminologia tiivistetysti
- Monofyleettinen (kladinen) ryhmä: sisältää esi-isän ja kaikki sen jälkeläiset. (= suositeltava luokittelun muoto)
- Parafyleettinen ryhmä: sisältää esi-isän mutta ei kaikkia jälkeläisiä. (esim. "kalat" tai perinteinen Reptilia ilman lintuja)
- Polyfyleettinen ryhmä: sisältää lajeja, joilla ei ole lähintä yhteistä esi-isää ryhmän sisällä; usein seurausta konvergentista evoluutiosta.
Yhteenvetona: kladistiikan ja monofylisyyskäsitteen tarkoitus on tehdä eliöryhmien luokittelusta johdonmukaisempaa ja biologisesti merkityksellisempää siten, että nimettyjen ryhmien sisällä väitteenä oleva läheinen sukulaisuus todella pitää paikkaansa.
Matelijoiden ja lintujen muodostama ryhmä on monofyleettinen.
Polyploidia
Joskus taksonomit ovat turhautuneita sovittamaan kasvilajeja monofyleettiseen ryhmään polyploidian vuoksi. On selvää näyttöä siitä, että jotkin polyploidiset kasvilajit ovat moniperäisiä (laji on syntynyt useammin kuin kerran). Esimerkiksi salsify, hybridivuohenparta (Tragopogon miscellus), on muodostunut jopa 20 kertaa Itä-Washingtonissa.
Voi myös käydä niin, että kahden läheisen kasvilajin väliset risteymät polyploidoituvat, ja polyploidit jatkavat elämäänsä uutena ja erillisenä lajina. Tällaiset tilanteet ovat tavanomaisten polveutumissääntöjen ulkopuolella, ja niitä käsitellään erityispäätöksillä, joita Kansainvälinen kasvitieteellinen nimistökomissio (ICBN) ohjaa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on monofylli?
V: Monofylli on käsite yhteisestä polveutumisesta yhdestä esi-isästä.
K: Mitä on kladistiikka?
V: Kladistiikka on eräänlainen taksonomia, jonka biologit ovat ottaneet käyttöön saadakseen biologisen luokittelun vastaamaan sitä, mitä tiedämme siitä, miten eliöt ovat kehittyneet.
K: Mikä on monofyleettinen ryhmä?
V: Monofylaktinen ryhmä koostuu yhteisestä esi-isästä ja kaikista sen jälkeläisistä.
K: Mikä on polyfyyttinen ryhmä?
V: Polyfyyttinen ryhmä koostuu organismeista, joilla ei ole yhteistä esi-isää, mikä johtuu yleensä konvergenssievoluutiosta.
K: Mikä on parafylaktinen ryhmä?
A: Parafylaktinen ryhmä sisältää yhteisen esi-isän, mutta jättää osan sen jälkeläisistä pois.
K: Pidetäänkö kaikkia tämän planeetan eläviä olentoja monofyleettisinä?
V: Kyllä, DNA-analyysin mukaan kaikkien tällä planeetalla olevien elävien olentojen ajatellaan olevan monofyleettisiä, eli niillä on yksi alkuperä, ei monta.
K: Voitteko antaa esimerkin polyfyyttisestä ryhmästä?
V: Esimerkkinä polyfyyttisestä ryhmästä olisivat merisiiat.
Etsiä