Fylogenetické stromečky – úvod. - 4.2.2007
K vyjádření míry relativní příbuznosti organismů a k vytváření nějakého jednoznačného systému, podle kterého bychom mohli organismy třídit, používáme fylogentické stromečky. Mám je moc rád a již několikrát jsem jimi zde doprovodil text článku (např. zde a zde), bohužel se zdá, že ne všichni se v nich orientují a tak jsem slíbil o nich něco napsat a pokusit se je vysvětlit. Berte tento můj seriál, který dnes začíná prvním dílem, jako drobnou nápovědu. Snadno se může stát, že v něčem nebudu mít úplně pravdu, jsem ještě mladý a chybující a navíc jsem o tomto tématu ještě nic rozsáhlejšího nepsal.
Na obrázku vlevo vidíte dva nejjednodušší stromečky. Vyjadřují vzájemnou příbuznost tří taxonů (složité stromy jich mohou obsahovat mnohem více), tj. druhů nebo skupin organismů (např. savci, obratlovci apod.). Horní i dolní strom jsou zcela totožné, znázorňují totiž různým způsobem jeden a ten samý fakt, tj. že taxony 1 a 2 jsou si vzájemně příbuznější než kterýkoliv z nich taxonu 3. Samozřejmě to lze zapsat i jinak, např. číslicemi a závorkami ((1,2)3). Taxony 1 a 2 jsou si (relativně – vztaženo k taxonu 3) příbuznější, protože jejich nejmladší společný předek (můžeme si ho představit jako ten uzel, kde se čára k 1 a 2 rozdvojuje) je mladší než společný předek všech tří. Trochu nepřesně a zkresleně si to můžeme představit takto: já a můj sourozenec jsme si příbuznější než kdokoliv z nás dvou k našemu bratranci, protože náš nejmladší společný předek (tatínek s maminkou) je mladší než nejmladší společný předek nás tří (dědeček s babičkou).
Uzly na stromečku je možno libovolně otáčet, na horním obrázku může být trojka klidně i nahoře a jednička s dvojkou mohou být prohozené, informace ve stromečku obsažená se tím nijak nemění.
Pokud nejsou z nějakého důvodu ze stromečku některé organismy či skupiny organismů vynechány (stromeček 1 – člověk, 2 – kapr, 3 – moucha je sice pravdivý, ale neobsahuje všechny potomky společného předka, tj. několik miliónů druhů zvířat) jsou dvě nejpříbuznější větve stromu označovány jako sesterské. Čili sesterskou skupinou (taxonem, druhem) k 1 je 2, sesterskou skupinou k 3 je 1+2. Trojka tak může znázorňovat obojživelníky, dvojka plazy (včetně ptáků, samozřejmě) a jednička savce. Můžeme tedy říci, že plazi jsou sesterská skupina savců a plazi dohromady se savci (odborně nazývaní Amniota) jsou sesterskou skupinou obojživelníků. Problém se sesterskými větvemi je ale ten, že jsme zatím nevykopali všechny zkameněliny (a mnoho druhů vůbec nezkamenělo), takže často nevíme, jestli v budoucnu neobjevíme jako sesterskou skupinu něco jiného (nového), než si v současnosti myslíme. Můžeme např. říci, že sesterskou skupinou ptáků mezi žijícími živočichy jsou krokodýli a máme pravdu. Stejně tak můžeme říci, že sesterskou skupinou ptáků jsou dinosauři ze skupiny Deinonychosauria a máme asi také pravdu, ovšem jen do té doby, dokud se nevykope nějaká zkamenělina ještě příbuznější ptákům než zmiňovaní dinosauři. To jsem ale trochu odbočil nehledě na to, že vznik ptáků je pomocí zkamenělin dokumentován tak dobře, že je vyloženě věcí dohody, co už budeme považovat za ptáka a co ne (např. podle kritérií: přítomnost peří, let, aktivní let).
Do stromečku je také možno vepisovat další informace. Některými, těmi více vědeckými, se zatím nebudeme zabývat (např. délkou větve můžeme zakreslit míru odlišnosti od společného předka, různými číslíčky pak např. pravděpodobnost, že je ta větev zakreslena na správném místě apod.). Já jsem si dovolil do horního stromu zakreslit do kmenové linie taxonu 1+2 svislou čáru. Tou můžeme znázornit leccos, např. jméno taxonu 1+2 („odtud tomu říkáme savci“) nebo nějakou evoluční novinku (apomorfii). Zůstaneme-li u savců (dejme tomu: 1 – ptakopysk, 2 – zajíc, 3 – ještěrka), může to znamenat např. přítomnost srsti, která je sdílenou apomorfií (sdílená apomorfie = synapomorfie) savců; zvířata, která srst nemají, nejsou savci (jsou „primitivnější“, plesiomorfní). Apomorfie a plesiomorfie jsou opět relativní pojmy. V rámci obratlovců je přítomnost srsti apomorfií, tj. odvozeným znakem, kterým se ten, kdo má srst, liší od předka obratlovců i všech „primitivních“ (v tomto znaku „primitivních“) obratlovců. V rámci savců je však přítomnost srsti plesiomorfní, neboť např. velryba srst nemá, evoluční novinkou kytovců je tedy ztráta srsti. Kdyby dvojka neznázorňovala zajíce ale velrybu, měla by na větvi vedoucí ke dvojce v případě, že se bavíme o srsti, být další svislá čára znázorňující ztrátu srsti. Kdybychom tedy chtěli savce vymezit jako živočichy, kteří mají srst, vznikne nám trochu paskvil – tzv. parafyletický taxon, neboť by do něj nepatřila velryba. Velryba ale savec je, což můžeme zjistit pomocí jiných znaků a také díky tomu, že víme, že předek velryby srst měl. A systém živočichů založený na jejich fylogenezi (původu) by měl být založen na přirozených taxonech – tzv. monofyletických, které zahrnují společného předka a všechny jeho potomky. O tom ostatně už možná víte z jedné mé prezentace.
Snad to bylo aspoň trochu srozumitelné, jsem velmi zvědav na vaše reakce. Příště si povíme něco málo o tom, jak takové stromečky vznikají.