В биологии , фенетика ( греческий : phainein - появляться) / е ɪ п ɛ т ɪ к s / , также известный как taximetrics , представляет собой попытку классифицировать организмы , основанные на общей схожести, как правило , в морфологии или других наблюдаемых признаков, независимо от того, их филогенез или эволюционное отношение. Это тесно связано с числовой таксономией, которая связана с использованием численных методов для таксономической классификации. Многие люди внесли свой вклад в развитие фенетики, но наиболее влиятельными былиПитер Снит и Роберт Р. Сокал . Их книги по-прежнему являются основными справочными материалами по этой дисциплине, хотя сейчас они не издаются. [1]
Фенетика в значительной степени была вытеснена кладистикой в исследованиях эволюционных взаимоотношений между видами. Однако определенные фенетические методы, такие как соединение соседей , нашли свое место в филогенетике как разумное приближение филогении, когда более продвинутые методы (такие как байесовский вывод ) являются слишком дорогостоящими в вычислительном отношении.
Фенетические техники включают различные формы кластеризации и ординации . Это изощренные способы снижения вариабельности, проявляемой организмами, до приемлемого уровня. На практике это означает измерение десятков переменных, а затем их представление в виде двух- или трехмерных графиков. Большая часть технических проблем в фенетике вращается вокруг уравновешивания потери информации при таком сокращении и простоты интерпретации полученных графиков.
Этот метод восходит к 1763 году и к Мишелю Адансону (в его Familles des plantes ) из-за двух общих основных принципов - общего сходства и равного веса - и современных фенетиков иногда называют неоадансонианскими . [2]
Отличие от кладистики
Фенетические анализы не имеют корней , то есть они не делают различий между плезиоморфиями , признаками, унаследованными от предка, и апоморфиями , признаками, которые эволюционировали заново в одной или нескольких линиях. Общая проблема фенетического анализа состоит в том, что базальные эволюционные ступени , которые сохраняют много плезиоморфий по сравнению с более продвинутыми линиями, по-видимому, являются монофилетическими . Фенетический анализ также может быть введен в заблуждение конвергентной эволюцией и адаптивным излучением . Кладистские методы пытались решить эти проблемы.
Возьмем, к примеру, певчих птиц . Их можно разделить на две группы - Corvida , которая сохраняет древние признаки в фенотипе и генотипе , и Passerida , которая имеет более современные признаки. Но только последние составляют группу ближайших родственников; Первые представляют собой многочисленные независимые и древние линии передачи, которые примерно так же отдаленно связаны друг с другом, как и каждая из них по отдельности с Пассеридой. При фенетическом анализе большая степень общего сходства, обнаруженная среди Corvida, заставит их казаться также монофилетическими , но их общие черты уже присутствовали у предков всех певчих птиц. Потеря этих наследственных черт, а не их наличие, указывает на то, какие певчие птицы более тесно связаны друг с другом, чем с другими певчими птицами. Однако требование, чтобы таксоны были монофилетическими, а не парафилетическими, как в случае Corvida, само по себе является частью кладистского взгляда на Таксономию, которому не обязательно в абсолютной степени следуют другие школы.
Эти две методологии не исключают друг друга. Нет причин, по которым, например, виды, идентифицированные с помощью фенетики, не могут впоследствии подвергаться кладистическому анализу для определения их эволюционных взаимоотношений. Фенетические методы также могут превосходить кладистику, когда важна только отличимость родственных таксонов, поскольку вычислительные требования ниже. [3]
История фенетизма и кладизма как конкурирующих таксономических систем анализируется в книге Дэвида Халла 1988 года « Наука как процесс» . [4]
Сегодня
Традиционно между фенетиками и кладистами велись горячие споры, поскольку изначально были предложены оба метода для разрешения эволюционных взаимосвязей. Возможно, «многоводный марк» из фенетики были ДНК-ДНК гибридизация исследования, Чарльз Г. Сиб , Джон Е. Ahlquist и Burt L. Монро младший , из которого привел в 1990 году Сиб-Ahlquist таксономии для птиц . В то время это было очень спорно, некоторые из его находок (например, Galloanserae ) были подтверждены, в то время как другие (например, всеобъемлющие " Ciconiiformes " или " Corvida ") были отклонены. Однако по мере того, как компьютеры становились все более мощными и широко распространенными, стали доступны более совершенные кладистические алгоритмы, которые могли проверить предложения Вилли Хеннига . Результаты кладистического анализа оказались лучше, чем результаты фенетических методов - по крайней мере, когда дело дошло до разрешения филогении.
Многие систематики продолжают использовать фенетические методы, особенно при решении вопросов на уровне видов. Хотя основной целью таксономии остается описание «древа жизни» - эволюционного пути, соединяющего все виды, - в полевых исследованиях необходимо иметь возможность отделить один таксон от другого. Классификация различных групп тесно связанных организмов, которые очень тонко различаются, с использованием кладистского подхода затруднена. Фенетика предоставляет числовые инструменты для изучения общих моделей изменчивости, позволяя исследователям идентифицировать отдельные группы, которые можно классифицировать как виды.
Современные применения фенетики широко используются в ботанике , и некоторые примеры можно найти в большинстве выпусков журнала Systematic Botany . Действительно, из-за эффектов горизонтального переноса генов , полиплоидных комплексов и других особенностей геномики растений , фенетические методы в ботанике - хотя в целом менее информативны - могут в этих особых случаях быть менее подверженными ошибкам по сравнению с кладистическим анализом последовательностей ДНК .
Кроме того, многие методы, разработанные фенетическими систематиками, были приняты и расширены экологами сообщества в связи с аналогичной необходимостью иметь дело с большими объемами данных. [5]
Смотрите также
- Матрицы расстояний в филогении
- Народная систематика
- Классификация форм
- Линнеевская таксономия
- Феномика
- Таксономия
- Дендрограмма
- Оперативная таксономическая единица
Рекомендации
- ^ Sneath, PHA & RR Sokal. 1973. Числовая таксономия - принципы и практика числовой классификации . WH Freeman, Сан-Франциско. xv + 573 с.
- ^ Шух, Рэндалл. 2000. Биологическая систематика, с. 6. Корнелл У. Пресс.
- ^ Линдберг, Дэвид Р. "Принципы филогенетической систематики: фенетика" (PDF) . Интегративная биология 200A Принципы филогенетики: систематика . Университет Беркли . Проверено 10 октября 2018 года .
- ^ Халл, Дэвид Л. (1988). Наука как процесс: эволюционный взгляд на социальное и концептуальное развитие науки. Чикаго, Иллинойс: Издательство Чикагского университета.
- ^ Лежандр, Пьер и Луи Лежандр. 1998. Числовая экология. 2-е английское издание. Elsevier Science BV, Амстердам. xv + 853 стр.