Was ist ein Kladogramm?

Ähnlich wie ein Verzweigungsbaumdiagramm sind Kladogramme eine Möglichkeit, die Beziehungen zwischen verschiedenen Organismen darzustellen. Diese Zeichnungen werden in der Kladistik verwendet und ähneln in keiner Weise einem evolutionären Baum. Sie werden stattdessen dazu verwendet, den gemeinsamen hypothetischen Vorfahren zu finden, der ähnliche Merkmale wie die anderen Organismen der Taxonomie aufweist.

Die Geschichte der Kladogramme ist unklar; man nimmt jedoch an, dass sie auf die 1950er Jahre zurückgehen, als Willi Hennig, ein deutscher Entomologe, seine Ideen zur Kladistik vorstellte. Hennig schrieb ein Buch über die Phylogenie der Organismen und die Möglichkeiten, die Verwandtschaft zwischen ihnen zu entdecken. Da das Buch jedoch nicht in englischer Sprache verfasst war, blieb es bis 1966 unbeachtet. Erst dann wurde es übersetzt und die Ideen wurden interpretiert.

Hennig hatte in seinem Buch vorgeschlagen, die Organismen anhand eines Verzweigungssystems zu klassifizieren und nicht anhand einer Leiter, wie es bis dahin üblich war. Seitdem gilt Hennig als der Begründer der Kladistik.

Ein typisches Kladogramm weist die folgenden Merkmale auf:

1. Wurzel

Die Wurzel ist ein gemeinsamer anfänglicher Vorfahre und wird als Startpunkt für das Diagramm markiert. Eine eingehende Linie bedeutet, dass die Wurzel aus größeren Kladen stammt.

2. Knotenpunkte

Ein Knoten ist eine Region, die den Punkt der Divergenz in Kladogrammen markiert und den hypothetischen Vorfahren darstellt, der sich weiter aufteilt und in zwei oder mehr Tochtertaxa verzweigt.

3. Kladen

Eine Klade ist ein bestimmter Teil des Kladogramms, der den jüngsten Vorfahren und seine Nachkommen umfasst. Sie kann durch die Markierung eines bestimmten Knotens und aller damit verbundenen Zweige angezeigt werden.

4. Zweige

Die Zweige zeigen die Verzweigung der Wurzel in Knotenpunkte an. Die Verbindungen zwischen den Organismen lassen sich anhand der Verzweigungen nachvollziehen.

5. Taxon / Nebengruppe

Das Taxon oder die Nebengruppe ist der am weitesten verwandte Organismus in der gesamten Tabelle. Diese Gruppe bildet normalerweise keine Klade und bietet stattdessen einen Vergleichspunkt für den Rest des Kladogramms.

Der größte Vorteil der Verwendung eines Kladogramms ist die praktische und einfache Handhabung, die es bietet. Kladogramme sind ziemlich wichtig, besonders in biologischen Studien, weil sie einen schnellen Überblick über die Merkmale der Vorfahren bieten. Sie werden seit Jahren von Biologen verwendet und sind sehr effektiv, wenn es darum geht, Organismen anhand ihrer Merkmale zu sortieren.

Der größte Nachteil bei der Verwendung eines Kladogramms ist jedoch, dass es nur hypothetische Informationen über die Vorfahren liefert. Manchmal können diese Informationen irreführend sein und Sie über die Abstammung der Organismen täuschen. Außerdem können Kladogramme mit übermäßig vielen Verzweigungen das Verständnis und die Interpretation des Diagramms erschweren.

Wie zuvor definiert, sind Kladen eine bestimmte Gruppe von Organismen in einem Kladogramm, das einen Vorfahren und seine verzweigten Nachkommen zeigt. Sie wurden in drei Hauptkategorien eingeteilt: Monophylie, Paraphylie und Polyphylie, die die verschiedenen Arten der Gruppierung der Taxa beschreiben. Schauen wir uns das mal an.

1. Monophyletisch

Wie aus dem Begriff "Mono" ersichtlich, beziehen sich diese Gruppen auf eine einzige Klade, die die grundlegende Basis der Taxonomie bildet. Die monophyletische Gruppe zeigt Nachkommen eines einzigen gemeinsamen Vorfahren. Jeder Organismus, der von dieser spezifischen Abstammungslinie abstammt, wird als Teil dieser Gruppe betrachtet.

2. Paraphyletisch

Paraphyletische Kladen umfassen nicht alle Nachkommen eines bestimmten Vorfahren. Stattdessen wird eine bestimmte Untergruppe von Organismen bei der Bildung dieser Gruppe absichtlich ignoriert. Interessanterweise haben diese Kladen einen großen praktischen Wert und werden verwendet, um die ungewöhnliche Abstammung von Dinosauriern und Vögeln zu beschreiben.

3. Polyphyletisch

Polyphyletische Gruppen sind Taxa, die keine gemeinsame Abstammungslinie haben und mehrere Ursprünge aufweisen. Sie werden auf der Grundlage eines gemeinsamen Merkmals gruppiert, von dem man annimmt, dass es von einem gemeinsamen Vorfahren vererbt wurde, aber in Wirklichkeit ist es das nicht. Polyphyletische Gruppen sind verwirrend, und Kladisten und Phylogeniker verwenden sie selten.

Kladogramme werden oft mit einem phylogenetischen Baum verwechselt, was jedoch nicht stimmt.

Diese beiden Diagramme stellen eine phylogenetische Analyse dar und sollen die Verbindungen zwischen den verschiedenen Taxa aufzeigen. Auch der Konstruktionsprozess ist ähnlich und sogar die Zeichen, die zur Beschreibung von Organismen verwendet werden, sind ähnlich. Das Kladogramm ist jedoch eine Art phylogenetisches Diagramm und gilt als wesentlicher Schritt zur Erstellung komplexer phylogenetischer Diagramme.

Werfen wir einen Blick darauf, wie sich diese beiden voneinander unterscheiden.

Hier ist ein phylogenetischer Baum des Lebens.

Hier ist ein Kladogramm.

Quelle: https://www.researchgate.net/

Das Lesen und Interpretieren eines Kladogramms ist super einfach. Folgen Sie diesen Schritten, um zu lernen, wie man ein Kladogramm liest.

1. Lesen Sie es wie einen Stammbaum

Die Kladogramme haben einen Ausgangspunkt, der sich in verschiedene Richtungen verzweigt. Der Anfangspunkt stellt den gemeinsamen Vorfahren aller Arten dar, während die Verzweigungsenden die Nachkommen bezeichnen.

2. Kennen der Speziationspunkte

Die Speziation wird an den Knotenpunkten angezeigt und markiert das Auftreten eines neuen Merkmals im Diagramm. Zeichnen Sie die Schnittpunkte auf und leiten Sie daraus die Ähnlichkeit zwischen der Gruppe von Tieren ab, die sich von dem jeweiligen Schnittpunkt aus gabelt.

3. Studieren der phylogenetischen Merkmale

Während sich ein Teil der Schnittlinie verzweigt, um Tiere zu zeigen, zeigt der andere Teil die Merkmale, die bei der Gruppierung der Organismen helfen. Dies ist auch auf dem Bild unten zu sehen. Markieren Sie alle Tiere, die einem bestimmten Merkmal entsprechen, um die Klassifizierung zu interpretieren.

Kladogramme werden entweder auf der Grundlage ihrer strukturellen Merkmale oder molekularer Merkmale wie DNA und RNA erstellt. In letzter Zeit sind jedoch Kladogramme, die auf molekularen Merkmalen beruhen, beliebter geworden als die anderen Typen. Lassen Sie uns einen Blick auf die Konstruktionsmethode für beide werfen.

Strukturelle Beweise

1. Wählen Sie eine Gruppe von Organismen und klassifizieren Sie sie anhand ihrer äußeren Merkmale. Achten Sie darauf, dass Sie nur entwicklungsbedingte und nicht umweltbedingte Merkmale auswählen.

2. Als nächstes gruppieren und ordnen Sie Ihre Daten für das Kladogramm. Gruppieren Sie sie, indem Sie ein Venn-Diagramm oder eine Tabelle zeichnen.

3. Zeigen Sie jedes Merkmal auf einem Knoten an und die Art, die einem Merkmal am wenigsten ähnelt, wird am Ende als Nebengruppe platziert.

Molekulare Beweise

1. Wählen Sie ein Gen, DNA- oder RNA-Protein, das allen Organismen einer Gruppe gemeinsam ist. (z.B. Hämoglobin, Cytochrom C). Wählen Sie den molekularen Beweis klug aus, d.h. die DNA- oder Proteinsequenz. Auch wenn Proteine der bevorzugte Beweis sind, eignen sich DNA-Muster hervorragend für die Untersuchung der jüngsten Entwicklungen.

2. Richten Sie die genetischen Daten mit einer Software wie Clustal Omega aus und ermitteln Sie die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Proteinsequenzen. Nahe verwandte Tiere weisen einen höheren Grad an Ähnlichkeit auf.

3. Nachdem die Sequenzausrichtung abgeschlossen ist, erstellt Clustal Omega verzweigte Phylogramme.

Kladogramme sind eine effektive Methode, um zwischen Organismen zu unterscheiden und einen gemeinsamen Vorfahren zu finden. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele, die Ihnen helfen werden, diese Diagramme besser zu verstehen.

Kladogramm der Primaten

• Alle zum Vergleich ausgewählten Primaten sind oben in der Tabelle aufgeführt.
• Verschiedene Knoten im Diagramm stehen für verschiedene hypothetische Vorfahren.
• Die Lemuren und Loris sind die Außenseiter und man kann daraus schließen, dass sie dem Rest der Primaten am wenigsten ähneln.
• Die Lemuren und Loris teilen sich einen gemeinsamen Knoten und bilden eine eigene Gruppe.
• Affen, Menschen und alle Knotenpunkte markieren einen gemeinsamen Vorfahren und bilden eine Klade.

Kladogramm der Wirbel

• In diesem Kladogramm wurden die Wirbeltiere auf der Grundlage ihrer ventrolateralen Muskelschichten klassifiziert.
• Die 2 ventrolateralen Muskelschichten der Körperwand sind allen Gruppen gemeinsam.
• Nach oben hin werden die Taxa anhand ihrer 4 Muskelschichten an der ventrolateralen Körperwand weiter klassifiziert.
• Je näher die Organismen beieinander liegen, desto größer ist der Grad der Ähnlichkeit zwischen ihnen.
• Eidechsen, Vögel und Krokodile bilden eine Klade, die bei einem gemeinsamen Vorfahren endet.

Kladogramme sind in der Tat eine großartige Möglichkeit, um zwischen Organismen zu unterscheiden und einen hypothetischen gemeinsamen Vorfahren für sie zu entdecken. Mit einfachen Verzweigungen und ohne größere Komplexität sind die Diagramme leicht zu zeichnen und zu verstehen.

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