Evolutsiooniline aste: määratlus, näited ja võrdlus kladiga
Evolutsiooniline aste – selge määratlus, kaasahaaravad näited ja praktiline võrdlus kladiga. Mõista, kuidas sarnasus ja kohastumine erinevad filogeneesist.
Evolutsiooniline aste on samal organisatsioonilisel tasemel olevate liikide rühm.
See viitab loomade või taimede rühmale, mis on väga sarnased, kuid mis ei ole klade. Neil on sarnane morfoloogiline või füsioloogiline keerukus ja nad on sageli kohanenud sama eluviisiga.
Termin on välja töötatud Julian Huxley poolt, et vastandada klade'ile, mis on rangelt fülogeneetiline üksus. Klassi mõiste kasutamist bioloogias toetas tugevalt Ernst Mayr, kes märkis ka, et seda terminit kasutati juba mõnda aega enne kladismi.
Omadused ja kriteeriumid
- Morfoloogiline ja füsioloogiline sarnasus: liikide rühm on defineeritud sarnaste kehaehituse, organite või eluviisi tunnuste alusel, mitte aga tingimata ühise eelkäija järgi.
- Funktsionaalne või ökoloogiline tase: astme mõiste rõhutab sageli ühist kohastumist või samasugust eluviisi (nt saajuurtega vees elavad organismid vs maismaaimetajad).
- Parafüleettisus: evolutsioonilised astmed on tihti parafüleelsete või polüfüleelsete rühmadena — nad ei hõlma kõiki antud eelkäijast pärit järeltulijaid.
- Praktiline kasutus: mõiste on kasulik, kui soovitakse kirjeldada organismide arengutaset või adaptatsiooni ilma rangelt filogeneetilist hierarhiat nõudmata.
Näited
- Roomajad (traditsiooniline "Reptilia"): ajalooliselt käsitleti roomajaid ühtse rühmana, kuid see rühm ei hõlma kõiki nende sugulasi (näiteks linnud tulenevad roomajatest), mistõttu traditsiooniline "Reptilia" on evolutsiooniline aste, mitte puhas klad.
- Kalad: tavakasutuses "kalad" koondavad väga erinevaid vees elavaid selgrootuid ja selgroogseid, kuid ei hõlma tetrapoode (maismaas elavate neljajalgsete eelkäijad), seega pole see monofüleetiline rühm.
- Protistid: ülimalt mitmekesine rühm mikroskoopilisi organismide, kes on liigitatud ühise eluviisi või morfoloogia põhjal, kuid ei moodusta ühtset sugupuud.
- Mitmed traditsioonilised taimrühmad (nt "dicots"): vanades taksonoomiates kasutati selliseid üldsõnalisi rühmi, mis osutusid filogenetiliselt mittetäielikuks või jagunema; tänapäeval eristatakse monofüleetseid üksusi detailsemalt.
Eristus kladist
- Evolutsiooniline aste: põhineb arengutaseme, morfoloogia või ökoloogilise sarnasuse hindamisel; võib olla parafüleetiline või polüfüleetiline.
- Klad: hõlmab kõiki ühe esivanema järeltulijaid (monofüleetiline) ja tugineb päriliku sugulussuhte rekonstrueerimisele.
- Fookus: aste rõhutab funktsionaalset või adaptatiivset sarnasust; klad rõhutab ajalugu ja genealoogiat.
- Taksonoomiline tähtsus: tänapäevane fülogeneetiline taksonoomia eelistab klade, kuna need peegeldavad evolutsioonilist pärandit, kuid astme mõiste jääb kasutusele kontekstipõhiseks kirjeldamiseks.
Kasutus teaduses ja kriitika
20. sajandi keskpaigas, kui Julian Huxley ja teised arendasid ideed evolutsioonilistest astmetest, oli see kasulik viis kirjeldada organismide arengutaset. Ernst Mayr ja teised sõnasid, et astme mõiste on ajalooliselt levinud. Kladiismi tõusuga hakati taksonoomias nõudma monofüleetilisi rühmi, sest need kajastavad pärilikku seost ja evolutsioonilist ajalugu täpsemalt.
Samas säilitab evolutsioonilise astme mõiste oma väärtuse:
- paleontoloogias, kus fossiilne aine on fragmentaarne ja filogeneesi rekonstruktsioon on ebakindel;
- ökoloogias ja funktsionaalbioloogias, kus huvi on ühiste kohastumuste ja elustiili kirjeldamisel;
- õpetuses ja kommunikatsioonis, kus lihtsamad üldistused aitavad mõisteid selgitada, eeldusel et mainitakse nende piiranguid.
Kokkuvõte
Evolutsiooniline aste on praktiline ja mõnikord vajalikum termin, kui on tarvis rõhutada organismide sarnasust morfoloogias, füsioloogias või elustiilis ilma ranget filogeneetilist sidet nõudmata. Siiski tuleb selle kasutamisel olla teadlik, et evolutsioonilised astmed ei pruugi peegeldada tegelikku sugupuud ning tänapäevane taksonoomia eelistab monofüleetilisi klade. Mõlemal lähenemisel — astme ja kladi rõhutamisel — on oma koht sõltuvalt sellest, kas eesmärgiks on funktsionaalne kirjeldus, õpetus või evolutsiooniline ajalugu.
Bioloogilise rühma kladogramm (sugupuu). Roheline kast võib kujutada evolutsioonilist astet, rühma, mida ühendavad pigem anatoomilised ja füsioloogilised tunnused kui fülogenees. Punased ja sinised kastid on klade (st täielikud monofüleetilised alampuud). Samuti moodustavad sinine ja roheline kast koos ühe klade'i.
Taust
Evolutsiooniline klass on liikide rühm, mida ühendab sarnasus. Need sarnasused viisid nende nimetamiseni. Kuid nüüd, et olla klade, peab kogu rühm alates esimesest teadaolevast liikmest kuni tänapäevani olema hõlmatud.
Kõige sagedamini viidatud näide on roomajate näide. sajandi alguses paigutati tetrapoodid nelja tuttavasse klassi: kahepaiksed, roomajad, linnud ja imetajad. Selles süsteemis määratletakse roomajad selliste tunnuste järgi nagu kleidonaalsete munade munemine, soomustega kaetud nahk ja "külmavereline" ainevahetus.
Nüüd teame siiski, et amfiibid on andnud alust munakanepiga amniootide tekkimiseks. Neist tekkisid sauropsid (roomajate ja lindude esivanemad) ja sünapsid (imetajate esivanemad. "Roomajad" on lihtsalt ühine termin nende sauropside kohta, mis on säilinud tänapäevani, välja arvatud linnud. Igapäevase sõnana mõistavad seda kõik. Kuid tänapäevase teadusliku terminina ei ole see enam hea ja seda kasutatakse vähem.
Parafületilised ja polüfületilised taksonid esindavad sageli evolutsioonilisi astmeid. Mõnel juhul on parafületilised taksonid ühendatud lihtsalt seetõttu, et nad ei kuulu teistesse rühmadesse, ja tekitavad nn prügikasti taksonid.
Näited
- Brüofüüte peeti pikka aega looduslikuks rühmaks, mida määratleti kui neid maismaataimi, millel puudusid veresooned. Molekulaarsed tõendid näitavad, et brüofüüdid ei ole monofüleetilised, kuna samblad, maksasamblad ja sarviktaimed on tegelikult eraldi sugukonnad, kusjuures samblad on kõige lähemal veresoontaimedele. Siiski on nende kolme kladi keerukusaste sarnane ja "brüofüütide klass" on kasulik võrdlusalus varaste taimede analüüsimisel - see annab teavet fossiilide staatuse kohta, mida ei saa alati liigitada elavatesse rühmadesse.
- Kalad esindavad astet, sest neist on tekkinud maismaa selgroogsed. Tegelikult esindavad kõik kolm traditsioonilist kalade klassi (Agnatha, Chondrichthyes ja Osteichthyes) evolutsioonilist astet. Ilmselt kasutavad kõik jätkuvalt sõna kala; see lihtsalt näitab, et nad ei ole monofüleetiline klade.
- Dinosaurused ja linnud on korralik monofüleetiline rühm. Muidu nad ei ole.
- Labürintodontid on evolutsiooniline aste ja see rühm ei ole enam taksonoomia mõiste.
- Sünapsidid ei saa olla klade, kui imetajad ei ole kaasatud.
- Nautiloidid. Kladistiliselt vaadatuna on nautiloidid parafüleetiline rühm, millel on ühised primitiivsed tunnused, mida ei leidu tuletatud peajalgsetel. Teisisõnu, nad on evolutsiooniline aste, millest arvatakse olevat tekkinud nii ammonoidid kui ka koleoidid.
Bryophyta, samblad laiemas tähenduses, on füsioloogiliselt primitiivsed maismaataimed.
Küsimused ja vastused
K: Mis on evolutsiooniline aste?
V: Evolutsiooniline aste on samal organisatsioonilisel tasemel olevate liikide rühm, mis ei ole klade.
K: Kes mõtles välja mõiste "evolutsiooniline aste"?
V: Termin "evolutsiooniline aste" pärineb Julian Huxley'lt.
K: Mis vahe on klade'i ja evolutsioonilise astme vahel?
V: Klade on rangelt fülogeneetiline üksus, samas kui evolutsiooniline aste viitab loomade või taimede rühmale, mis on väga sarnased, kuid ei ole klade.
K: Mis on näide evolutsioonilise klassi tunnuse kohta?
V: Evolutsioonilise klassi tunnus on näiteks sarnane morfoloogiline või füsioloogiline keerukus.
K: Kes toetas tugevalt mõiste "klass" kasutamist bioloogias?
V: Ernst Mayr toetas tugevalt "astme" kasutamist terminina bioloogias.
K: Mis on mõiste "evolutsiooniline aste" kasutamise eesmärk?
V: Evolutsioonilise astme mõiste kasutamise eesmärk on kirjeldada liikide rühma, mis on morfoloogiliselt või füsioloogiliselt sarnased, kuid ei pruugi pärineda ühisest esivanemast.
K: Kui kaua on bioloogias kasutatud terminit "klass"?
V: Ernst Mayri sõnul kasutati mõistet "klass" juba mõnda aega enne kladismi.
Otsige