Fylogeni

I programmet FigTree kan man visualisere evolutionære træer. Kendskab til fylogeni og trækonstruktion er derfor vigtig for at kunne benytte programmet og fortolke resultatet.

Fylogeni er læren om og beskrivelsen af organismers slægtskab. Fylogeni bruges blandt andet til:

  1. Klassificering af fossiler og levende arter, så de kan blive placeret i livets træ sammen med andre kendte organismer.
  2. Kortlægning af konserverede domæner i f.eks. vira og bakterier for at finde sekvenser til brug i vacciner. Du kan læse mere om konserverede domæner her.
  3. At finde sammenhæng mellem kendte og nyopdagede proteiner for at bestemme de nyes funktion.

I fylogenetiske træer bliver arter og organismer betegnet som taxon (flertal: taxa). Træets spidser indeholder hver mere end én taxon, se figur 3. Hvis man følger en taxon tilbage, ned langs grenene, er hver forgrening ensbetydende med en fælles stamfader. Med andre ord er forgreningspunktet det sted, hvor en taxon udviklede sig til to forskellige taxa. Disse to taxa har hver en gren ud fra forgreningspunktet, og de betegnes derfor som søstergrupper. I figur 3 er taxa A og B søstergrupper, da de begge stammer fra stamfader III.

Alle taxa , der er udviklet fra en fælles stamfader, kaldes for monofyletiske grupper (eng. clade). I figur 3, hører taxon A, B, C og stamfader III til samme monofyletiske gruppe, da de alle udspringer fra stamfader II. Monofyletiske grupper kan dannes, da medlemmerne i de forskellige grupper vil have en række enskarakteristika, som de alle har arvet fra deres fælles stamfader.

Et fylogenetisk træ kan både være rodet eller ikke-rodet. Når der her skrives rodet, er det ikke ensbetydende med uorden, men derimod et udtryk for en kronologisk udvikling af træets taxa.

Et ikke-rodet træ viser, hvorledes træets taxa er beslægtet med hinanden, men giver ikke noget billede af udvikling i forhold til, hvilke taxa der ældst og yngst. Et ikke-rodet træ benyttes derfor, hvis udviklingen er underordnet og man blot ønsker at se, hvorledes træets taxa er grupperet.

Figur 3. Eksempel på et fylogenetisk træ med taxa, stamfædre og grupperinger.

 

Et rodet træ har derimod en rod svarende til den ældste fælles stamfader, hvorfra træets taxa har udviklet sig. For at kunne lave et rodet træ er man nødt til at have et vist kendskab til træets taxa.

Man kan benytte en såkaldt ydergruppe (eng. outgroup, se infoboks til højre) til at placere roden på et træ, da ydergruppen er den taxon, der først er divergeret væk fra træets andre taxa (eng. ingroup). For at være i stand til at lave et rodet træ er det derfor en god ide at inkludere en taxon, som på forhånd vides at være divergeret væk fra de andre først, dvs. ligge evolutionært langt væk fra de resterende taxa. Ønsker man eksempelvis at undersøge slægtskabet mellem pattedyr, kan man for hver art tage en sekvens, der koder for det samme protein samt inkludere den samme sekvens fra en fugl, da det på forhånd vides, at fugle ikke er evolutionært beslægtet med pattedyr på samme måde, som pattedyrerne er indbyrdes. Fugle-sekvensen kan således benyttes som ydergruppe, og dermed kan man lave et rodet træ, så det kronologiske slægtskabstræ for pattedyrerne kan visualiseres. Et eksempel på et ikke-rodet og et rodet træ kan ses i figur 4.

Figur 4. Forskel mellem et rodet og ikke-rodet træ. A viser et fylogenetisk træ, der ikke er rodet. B viser et fylogenetisk træ, som er blevet rodet ved at bruge taxon A som ydergruppe. Det ses, at grenlængderne ikke er ændret, så slægtsskabet mellem træets taxa er dermed ikke ændret. Det rodede træ vil derfor “kun” give en kronologisk opbygning af slægsskabet og ikke ændre det. 

 

Begge træer viser det samme slægtsskab, men i træ B er taxon A valgt som ydergruppe og træet er derfor blevet rodet. Hver gren i træet har en tilknytte en såkaldt distance, der er forskellen, givet i antal mutationer, mellem de to taxa grenen separerer. Ved at sammenligne træet i A og B ses det, at distancerne ikke er ændret, hvilket betyder, at det indbyrdes slægtsskab ikke er ændret, men blot den grafiske afbildning.

Hvis man ønsker at læse mere om fylogeni og evolutionsteori kan følgende læses: