фенетика

В биологии фенетика таксометрика ( / f ɪ ˈ n ɛ t ɪ k s / ; от древнегреческого φαίνειν (phainein) «появляться»), также известная как , представляет собой попытку классифицировать организмы на основе общего сходства, обычно в отношении морфология или другие наблюдаемые признаки, независимо от их филогении или эволюционного родства. Это тесно связано с числовой таксономией , которая связана с использованием числовых методов для таксономической классификации. В развитие фенетики внесли свой вклад многие люди, но наиболее влиятельными были Питер Снит и Роберт Р. Сокал . Их книги по-прежнему являются основным справочником по этой субдисциплине, хотя сейчас они больше не издаются. ^[1]

Фенетика была в значительной степени заменена кладистикой для исследования эволюционных взаимоотношений между видами. Однако некоторые фенетические методы, такие как соединение соседей , используются для филогенетики как разумное приближение филогении, когда более продвинутые методы (такие как байесовский вывод ) слишком дороги в вычислительном отношении.

Фенетические методы включают различные формы кластеризации и ординации . Это сложные методы уменьшения изменчивости, проявляемой организмами, до управляемой степени. На практике это означает измерение десятков переменных, а затем представление их в виде двух- или трехмерных графиков. Большая часть технических проблем фенетики связана с балансировкой потери информации из-за такого сокращения и простотой интерпретации полученных графиков.

Этот метод можно проследить до 1763 года и Мишеля Адансона (в его «Семьях растений ») из-за двух общих основных принципов – общего сходства и равного веса – и современных фенетиков иногда называют неоадансонианцами . ^[2]

Отличие от кладистики

Фенетический анализ « неукоренен », то есть он не делает различия между плезиоморфиями , признаками, унаследованными от предка, и апоморфиями , признаками, которые развились заново в одной или нескольких линиях. Общая проблема фенетического анализа заключается в том, что базальные эволюционные степени , которые сохраняют множество плезиоморфий по сравнению с более продвинутыми линиями, кажутся монофилетическими . Фенетический анализ также может оказаться неточным из-за конвергентной эволюции и адаптивной радиации . Кладистические методы пытаются решить эти проблемы.

Возьмем, к примеру, певчих птиц . Их можно разделить на две группы — Corvida , сохраняющая древние характеристики фенотипа и генотипа , и Passerida , имеющая более современные черты. Но только последние представляют собой группу ближайших родственников; первые представляют собой многочисленные независимые и древние линии, которые связаны друг с другом примерно так же далеко, как каждая из них связана с воробьиными. Для фенетического анализа большая степень общего сходства, обнаруженная среди Corvida, делает их также монофилетическими , но их общие черты уже присутствовали у предков всех певчих птиц. Именно потеря этих наследственных черт, а не их присутствие, 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 с Corvida, само по себе является частью кладистического метода таксономии, которому не обязательно полностью подчиняются другие методы.

Эти два метода не являются взаимоисключающими. Нет никаких причин, по которым, например, виды, идентифицированные с помощью фенетики, не могут быть впоследствии подвергнуты кладистическому анализу для определения их эволюционных взаимоотношений. Фенетические методы также могут превосходить кладистику, когда важна только различимость родственных таксонов, поскольку вычислительные требования меньше. ^[3]

История фенетизма и кладизма как конкурирующих таксономических систем анализируется в книге Дэвида Халла 1988 года «Наука как процесс» . ^[4]

Текущее использование

Традиционно между фенетиками и кладистами велось много споров, поскольку оба метода изначально предлагались для разрешения эволюционных взаимоотношений. Одним из наиболее примечательных применений фенетики были исследования гибридизации ДНК-ДНК , проведенные Чарльзом Дж. Сибли , Э. Алквистом и Бертом Л. Монро младшим , в результате которых в 1990 году была разработана Сибли-Алквиста таксономия птиц Джоном . Спорные в свое время, некоторые из его находок (например, Galloanserae ) были подтверждены, в то время как другие (например, всеобъемлющие « Ciconiformes » или « Corvida ») были отвергнуты. 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 . Было доказано, что результаты кладистического анализа превосходят результаты фенетических методов, по крайней мере, для определения филогении.

Многие систематики продолжают использовать фенетические методы, особенно для решения вопросов видового уровня. Хотя основной целью таксономии остается описание «древа жизни» – эволюционных взаимоотношений всех видов – для полевых исследований необходимо уметь отделять один таксон от другого. Классифицировать разнообразные группы близкородственных организмов, которые очень незначительно различаются, используя кладистический метод, сложно. Фенетика предоставляет численные методы для изучения закономерностей изменчивости, позволяя исследователям идентифицировать отдельные группы, которые можно классифицировать как виды.

Современные применения фенетики распространены в ботанике , и некоторые примеры можно найти в большинстве номеров журнала «Систематическая ботаника» . Действительно, из-за эффектов горизонтального переноса генов , полиплоидных комплексов и других особенностей геномики растений фенетические методы ботаники – хотя в целом менее информативны – могут в этих особых случаях быть менее подвержены ошибкам по сравнению с кладистическим анализом последовательностей ДНК .

Кроме того, многие методы, разработанные фенетическими систематиками, были приняты и расширены местными экологами из-за аналогичной необходимости иметь дело с большими объемами данных. ^[5]

См. также

Ссылки

^ Снит, PHA и RR Сокаль. 1973. Числовая таксономия – Принципы и практика числовой классификации . WH Freeman, Сан-Франциско. хv + 573 с.
^ Шу, Рэндалл. 2000. Биологическая систематика, с. 6. Корнелл У. Пресс.
^ Линдберг, Дэвид Р. «Основы филогенетической систематики: фенетика» (PDF) . Интегративная биология 200А Принципы филогенетики: систематика . Университет Беркли . Проверено 10 октября 2018 г.
^ 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. Численная экология. 2-е английское издание. Elsevier Science BV, Амстердам. xv + 853 стр.

[1] Снит, PHA и RR Сокаль. 1973. Числовая таксономия – Принципы и практика числовой классификации . WH Freeman, Сан-Франциско. хv + 573 с.

[2] Шу, Рэндалл. 2000. Биологическая систематика, с. 6. Корнелл У. Пресс.

[3] Линдберг, Дэвид Р. «Основы филогенетической систематики: фенетика» (PDF) . Интегративная биология 200А Принципы филогенетики: систематика . Университет Беркли . Проверено 10 октября 2018 г.

[4] Халл, Дэвид Л. (1988). Наука как процесс: эволюционный взгляд на социальное и концептуальное развитие науки . Чикаго, Иллинойс: Издательство Чикагского университета.

[5] Лежандр, Пьер и Луи Лежандр. 1998. Численная экология. 2-е английское издание. Elsevier Science BV, Амстердам. xv + 853 стр.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]