クラドグラムとは？基礎知識を学ぼう

分岐樹形図と同様に、クラドグラムは、異なる生物間の関係を示します。これらの図は、分岐学で使用されており、進化の系統図は異なります。代わりに、分類上の他の生物と同様の特徴を示す共通の仮説上の祖先を追跡するために使用されます。

クラドグラムの歴史は曖昧です。しかし、その起源は、ドイツの昆虫学者であるヴィリー・ヘニッヒが分岐学に関する彼の考えを導入した1950年代にまで遡ると考えられています。ヘニッヒは、生物の系統発生とそれらの間の関係を発見する方法について論じた本を書きました。しかし、この本は英語ではなかったため、1966年まで明らかにならず、その後、翻訳されたことにより、その考えが広く解釈されるようになりました。

ヘニッヒは著書の中で、それまで使われていた梯子ではなく、枝分かれシステムによって生物を分類するというアイデアを提唱しました。それ以来ヘニッヒは、分類学の創始者として認められています。

一般的なクラドグラムには次のような特徴があります。

1.ルート

ルートは共通の初期祖先であり、図の開始点としてマークされます。開始線は、ルートがより大きなクレードに由来することを表します。

2. ノード

ノードは、クラドグラムの分岐点を示す領域であり、さらに分割して2つ以上の娘分類群に分岐する仮想の祖先を表します。

3.クレード（分岐群）

分岐群は、最近の祖先とその子孫を含む分岐図の特定の部分です。これは、特定のノードとそれに関連するすべての分岐を記すことで表します。

4. 分岐

分岐は、ルートがノードに分かれていることを表します。生物間のつながりは、枝をたどることで推測できます。

5.分類群/アウトグループ

分類群またはアウトグループは、チャート全体の中で最も遠い関係にある生物です。このグループは通常、分岐群を形成せず、代わりに分岐図の残りの部分との比較点を提供します。

クラドグラムを使用することの最も重要な長所は、その便利さと手軽さです。クラドグラムは、祖先の特徴を簡単に把握できるため、特に生物学的研究において非常に重要です。長年にわたり生物学者によって使用されており、その特徴に基づいて生物を分類するのに効果的です。

ただし、クラドグラムを使用する最大の短所は、クラドグラムが仮説上の祖先情報しか得られないことです。場合によっては、情報が誤解を招き、生物の祖先の血筋について間違った情報を与えてしまうこともあります。また、枝分かれの多いクラドグラムは、図の理解や解釈を難しくします。

前述したように、クレードは、1 つの祖先とその分岐した子孫を示す分岐図内の特定の生物グループです。それらは、単系統（monophyly）、傍系（paraphyly）、多系統（polyphyly）の3つのカテゴリーに細分化され、分類群のグループ分けの方法が異なります。確認してみましょう。

1. 単系統性

「モノ」という用語から解釈されるように、これらのグループは、分類学の基礎を形成します。単系統グループは、単一の共通祖先の子孫を示します。その特定の祖先系統に由来するあらゆる生物は、このグループの一部とみなされます。

2. 傍系統性

特定の祖先の子孫をすべて含むのではなく、ある種の生物の一部を意図的に無視してこのグループを形成しています。おもしろいことに、これらの系統は実用的価値が高く、恐竜や鳥類の超現実的な系統を説明するのに使われています。

3. 多系統性

共通の祖先系統を持たず、複数の起源を持つ分類群のことです。共通の祖先から受け継いだと思われる共通の特徴に基づいてグループ化されますが、実際にはそうではありません。多系統グループは混乱を招くので、分類学者や系統学者はほとんど使いません。

クラドグラムと系統樹はよく混同されます。しかし、実際は同じではありません。

これらの図はどちらも系統解析を表しており、異なる分類群間の関連性を示すことを目的としています。構築プロセスも似ており、生物を説明するために使用される文字も似ています。ただし、クラドグラムは系統樹の一種であり、複雑な系統樹を構築するためには不可欠であると考えられています。

この２つがどのように異なるかを詳しく見てみましょう。

こちらが系統樹です。

こちらがクラドグラムです。

出典: https://www.researchgate.net/

クラドグラムの読み取りと解釈は非常に簡単です。クラドグラムの読み方を学ぶには、次の手順に従ってください。

1. 家系図のように読んでください

クラドグラムには、さまざまな方向に分岐する開始点があります。開始点はすべての種の共通の祖先を表し、分岐した末端は子孫を表します。

2. 種分化のポイントを知る

種分化はノードで示され、図内で新しい形質の到着を示します。交点をトレースし、特定の交点から分岐する動物のグループ間の類似性を推定します。

3. 系統学的特徴を研究する

交線の一部は分岐して動物を示し、もう一方の部分は生物をグループ化するのに役立つ特徴を示します。これは下の写真でも見ることができます。分類を解釈するために、特定の特性に対応するすべての動物にマークを付けます。

クラドグラムは、DNAやRNAなどの構造的特徴または分子的特徴に基づいて作成されます。ただし、最近では、分子の特徴に基づいて構築されたクラドグラムが他のタイプよりも人気が高まっています。両方の構築方法を見てみましょう。

構造的証拠

1. 生物のグループを選択し、それらの外部特徴に基づいて分類します。環境に影響されるのではなく、発達的に固定された機能のみを選択するようにしてください。

2. 次に、クラドグラムのデータをグループ化して順序付けします。ベン図や表を描いてグループ化します。

3. それぞれの特徴をノード上に表示すると、どの特徴にも最も似ていない種がアウトグループとして最後に配置されます。

分子的証拠

1. グループ内のすべての生物に共通する遺伝子、DNAまたはRNAタンパク質を選択します。（例：ヘモグロビン、シトクロムC）。分子的証拠、つまりDNAまたはタンパク質の配列を賢明に選択します。タンパク質は好ましい証拠ですが、DNAパターンは最近の進化を研究するのに最適です。

2. Clustal Omegaなどのソフトウェアを使用して遺伝子データを調整し、タンパク質配列間の類似点と相違点を推定します。近縁な動物はより高い類似性を示します。

3. 配列が完了すると、Clustal Omegaは分岐したクラドグラムを作成します。

クラドグラムは、生物を区別し、共通の祖先を追跡する効果的な方法です。以下に、これらのグラフをより深く理解するのに役立ついくつかの例を紹介します。

霊長類のクラドグラム

• 比較のために、選択されたすべての霊長類がグラフの上部にリストされます。
• チャート内の異なるノードは、異なる仮説上の祖先を表します。
• キツネザルとロリスはアウトグループであり、他の霊長類とは最も似ていないと推測できます。
• キツネザルとロリスは共通のノードを共有し、別個のクレードを形成します。
• 類人猿、人間、およびすべてのノードは、クレードを形成する以下の共通の祖先をマークしています。

椎骨のクラドグラム

• このクラドグラムでは、脊椎動物は腹外側筋層に基づいて分類されています。
• 2つの腹外側体壁筋層はすべてのグループに共通です。
• 最後に、分類群は腹側体壁の 4つの筋肉層に基づいてさらに分類されます。
• 生物が近ければ近いほど、それらの間の類似度は高くなります。
• トカゲ、鳥、ワニは、共通の祖先で終わるクレードを形成します。

分岐図は、生物を分類し、それらの仮説上の共通祖先を発見するための優れた方法です。分岐が単純で大きな複雑さが含まれていないため、簡単に図を作成、理解できます。

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