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Quelle est la différence entre ces termes : clade, groupe monophylétique et taxon ?

Quelle est la différence entre ces termes : clade, groupe monophylétique et taxon ?


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Les définitions Wikipédia de ces termes sont assez similaires :

On dirait que les termes sont des synonymes. Pourquoi y a-t-il alors des articles séparés pour eux ?

Est-il vrai que chaque personne est un reptilomorphe et un eupélycosaure tout comme il/elle est un mammifère ?

Question bonus : quelle est la différence entre un cladogramme et un arbre phylogénétique ?

PS S'il vous plaît, ne vous contentez pas de donner des définitions et/ou de citer Wikipedia. Soulignez le différences, si seulement. Mieux encore, fournissez des exemples qui peuvent être considérés comme l'un mais pas l'autre.


Un taxon (Plur. taxa) est tout groupe (monophylétique ou non) d'espèces. Par exemple, le groupe de fleurs jaunes est un taxon. Le groupe des primates est un taxon. Le taxon des animaux aquatiques est un taxon.

Un clade est un taxon monophylétique ou un groupe monophylétique si vous préférez. Un taxon monophylétique (ou un clade) est défini comme un taxon qui ne contient que tous les descendants d'un ancêtre commun et de l'ancêtre commun. Sur l'image suivante, seul le Taxon 1 est un clade.

Pour citer quelques exemples de clades : Primates, Eucaryotes, Rosacées, Reptilomorpha, Rodentia. (Les liens mènent à tolweb.org. Voir ci-dessous pour plus d'informations sur ce site)

Un cladogramme est une sorte d'arbre évolutif réduit qui ne montre que le motif de ramification, mais la longueur des branches ne contient aucune information. A l'inverse sur un arbre évolutif les longueurs des branches indiquent généralement le temps déduit de la divergence.

Je pense que le meilleur arbre que vous pouvez trouver en ligne est tolweb.org. Vous pouvez trouver ici le clade de Reptilomorpha et ici le clade d'Eupelycosaur. Comme vous pouvez le voir sur ces liens, les mammifères forment un clade au sein de l'Eupélycosaure qui est lui-même un clade au sein des Reptilomorpha. Alors oui, chaque être humain est un Reptiliomorpha/Eupelycosaur/Mammalia. Vous pouvez vous amuser à parcourir cet arbre évolutif et voir quels sont les ancêtres communs entre l'homme et les autres mammifères, l'homme et les tortues, l'homme et les méduses, l'homme et les plantes, etc… pour ne citer que quelques relations qui pourraient vous intéresser.


Clade

UNE clade ( / k l eɪ d / [1] [2] du grec ancien : κλάδος , klados, « branche »), également connu sous le nom de groupe monophylétique ou groupe naturel, [3] est un groupe d'organismes monophylétiques, c'est-à-dire composés d'un ancêtre commun et de tous ses descendants en ligne directe, sur un arbre phylogénétique. [4] Plutôt que le terme anglais, le terme latin équivalent clado (pluriel cladi) est souvent utilisé dans la littérature taxonomique.

L'ancêtre commun peut être un individu, une population ou une espèce (éteinte ou existante). Les clades sont imbriqués les uns dans les autres, car chaque branche se divise à son tour en branches plus petites. Ces divisions reflètent l'histoire de l'évolution alors que les populations ont divergé et évolué indépendamment. Les clades sont appelés groupes monophylétiques (en grec : « un clan »).

Au cours des dernières décennies, l'approche cladistique a révolutionné la classification biologique et a révélé des relations évolutives surprenantes entre les organismes. [5] De plus en plus, les taxonomistes essaient d'éviter de nommer des taxons qui ne sont pas des clades, c'est-à-dire des taxons qui ne sont pas monophylétiques. Certaines des relations entre les organismes que la branche de biologie moléculaire de la cladistique a révélées sont que les champignons sont plus proches des animaux que des plantes, les archées sont maintenant considérées comme différentes des bactéries et les organismes multicellulaires peuvent avoir évolué à partir des archées. [6]

Le terme « clade » est également utilisé avec une signification similaire dans d'autres domaines que la biologie, comme la linguistique historique voir Cladistique § Dans des disciplines autres que la biologie.


Taxonomie et phylogénie

La pratique de catégoriser les organismes selon des caractéristiques similaires remonte à Aristote. L'objectif de Taxonomie aujourd'hui est de produire un système formel pour nommer et classer les espèces pour illustrer leurs relations évolutives.

Classification vs. Systématisation

Dans classification, le taxonomiste demande si l'espèce classée contient la caractéristique déterminante d'un certain groupe taxonomique. L'accent est mis sur les fonctionnalités.

Dans systématisation, le taxonomiste demande si les caractéristiques d'une espèce soutiennent l'hypothèse qu'elle descend de l'ancêtre commun le plus récent du groupe taxonomique. L'accent est mis sur l'origine évolutive de ces caractéristiques.

Linné et classification

Au XVIIIe siècle, Carolus Linné conçu le système de classification hiérarchique encore utilisé aujourd'hui : Royaume Phylum Classer Commander Famille Genre Espèce.

Figure (PageIndex<1>). (CC BY-NC-SA Wikipédia)

Taxons(singulier = taxon) sont les principaux groupes d'organismes. Chaque rang peut être subdivisé en niveaux supplémentaires de taxons. Superclasse, sous-ordre, etc.

Nomenclature binominale

Binôme nomenclature est le système développé par Linnaeus pour nommer les espèces. Le nom scientifique en deux parties comprend le genre et l'espèce. Les noms sont en latin et en italique, seul le genre est en majuscule : Sitta carolinensis

L'objectif de systématique est de déterminer le phylogénie&ndash l'histoire évolutive &ndash d'une espèce ou d'un groupe d'espèces apparentées. Les phylogénies sont déduites en identifiant les caractéristiques des organismes, personnages, qui varient selon les espèces. Ces caractères peuvent être : Morphologiques Chromosomiques Moléculaires Comportementaux ou écologiques.

Homologue les personnages sont des personnages partagés qui résultent d'une ascendance commune. Homoplasies sont des personnages partagés qui sont ne pas un résultat d'ascendance commune, mais d'une évolution indépendante de caractères similaires (ils sont ne pas homologue). Peut résulter d'une évolution convergente.

Évolution convergente

Évolution convergente se produit lorsque la sélection naturelle, travaillant sous des pressions environnementales similaires, produit des (analogue) adaptations d'organismes de différentes lignées évolutives.

En essayant de déterminer des relations évolutives (déduire une phylogénie), nous voulons seulement considérer les caractères homologues. Les homoplasies peuvent créer des erreurs.

Caractéristiques primitives et dérivées partagées

En nous concentrant sur les structures homologues, nous devons déterminer quand ce caractère est apparu. Les nouveaux personnages nous en disent plus ! Caractères primitifs (anciens) vs dérivés (plus récents)

UNE partagé primitifpersonnage est une structure homologue qui est plus ancienne que la ramification d'un clade particulier à partir d'autres membres de ce clade. Il est partagé par plus que le simple taxon que nous essayons de définir. Par exemple, les mammifères ont tous une colonne vertébrale, mais les autres vertébrés aussi. UNE partagé dérivépersonnage est une nouvelle caractéristique évolutive, unique à un groupe particulier. Exemple - tous les mammifères ont des poils et aucun autre animal n'a de poils. Ce sont les caractéristiques les plus utiles pour déterminer les relations évolutives !

États des personnages ancestraux

Les ancestral l'état du personnage est la forme du personnage qui était présent dans l'ancêtre commun du groupe. Les variations du personnage qui sont apparues plus tard sont appelées états des caractères dérivés.

Polarité(quelle version du trait est ancestrale) est déterminée en utilisant comparaison d'exogroupe. Un sous-groupe est étroitement lié, mais ne fait pas partie du groupe examiné (le en groupe). Un ancestral caractère est celui qui se trouve à la fois dans le groupe d'étude et l'exogroupe. Dérivé les groupes de caractères sont ceux trouvés dans les groupes d'étude mais pas les groupes externes.

clades sont des groupes qui partagent des caractères dérivés et forment un sous-ensemble au sein d'un groupe plus large. Un clade est une unité de descendance évolutive commune.

Synapomorphie

UNE synapomorphie est un dérivécaractère partagé par tous les membres du clade. L'utilisation de synapomorphies pour définir des clades se traduira par une hiérarchie imbriquée de clades. Les états des caractères ancestraux d'un taxon sont appelés plésiomorphe. SymplesiomorphiesSont partagés ancestralpersonnages. Les symplesiomorphies ne fournissent pas d'informations utiles pour former une série imbriquée de clades.

La hiérarchie imbriquée des clades peut être représentée sous la forme d'un cladogramme qui est basé sur synapomorphies.

Figure (PageIndex<2>). (CC BY-NC-SA N. Blé)

Monophylétique

Un clade valide est monophylétique, il se compose de l'espèce ancêtre et tousses descendants.

Figure (PageIndex<3>). (CC BY-NC-SA N. Blé)

Paraphylétique

UNE paraphylétique clade se compose d'une espèce ancestrale et certaines, mais pas tout, des descendants.

Figure (PageIndex<4>). (CC BY-NC-SA N. Blé)

Polyphylétique

UNE polyphylétiqueclade comprend de nombreuses espèces qui n'ont pas d'ancêtre commun.

Figure (PageIndex<5>). (CC BY-NC-SA N. Blé)

Cladistique, aussi appelé systématique phylogénétique, est une théorie taxonomique basée sur les cladogrammes. Tous les taxons doivent être monophylétiques !

Taxonomie évolutive

Traditionnel Évolutionniste taxonomie est basé sur la descendance commune et la quantité de changement évolutif pour classer les taxons supérieurs.

Parfois, ce type de classification comprend paraphylétique groupements.

Figure (PageIndex<6>). (CC BY-NC-SA N. Blé)

Étant donné que tous les groupements doivent être monophylétiques en cladistique, l'arrangement paraphylétique des familles de singes ne fonctionne pas. Les humains, les chimpanzés, les gorilles et les orangs-outans sont maintenant tous inclus dans une même famille monophylétique - les Hominidae.

Figure (PageIndex<7>). (CC BY-NC-SA N. Blé)

Groupes de sœurs

UNE groupe soeur est une paire de taxons qui sont les plus étroitement liés les uns aux autres. Les humains sont plus étroitement liés aux chimpanzés, donc les humains et les chimpanzés forment un groupe frère. Les gorilles forment un groupe frère du clade contenant les humains et les chimpanzés.

Cladistique vs taxonomie évolutive

La différence importante entre ces deux théories de la taxonomie est que la taxonomie évolutive traditionnelle accepte parfois les clades paraphylétiques, contrairement à la cladistique. Les deux acceptent des clades monophylétiques. Les deux rejettent les clades polyphylétiques.


Monophylétique vs Paraphylétique

le différence principale entre monophylétique et paraphylétique est que le Monophylétique est une condition d'être monophylétique, d'inclure tous les descendants d'une espèce ancestrale donnée et Paraphylétique est un terme utilisé dans l'analyse cladistique.

En cladistique, un groupe monophylétique est un groupe d'organismes qui forme un clade, qui se compose de tous les descendants d'un ancêtre commun. Les groupes monophylétiques sont généralement caractérisés par des caractéristiques dérivées communes (synapomorphies), qui distinguent les organismes du clade des autres organismes. L'arrangement des membres d'un groupe monophylétique s'appelle une monophylie.

La monophylie s'oppose à la paraphylie et à la polyphylie, comme le montre le deuxième diagramme. Un groupe paraphylétique se compose de tous les descendants d'un ancêtre commun moins un ou plusieurs groupes monophylétiques. C'est-à-dire qu'un groupe paraphylétique est « presque » monophylétique, d'où le préfixe « para », signifiant « près ». Un groupe polyphylétique est caractérisé par des caractéristiques ou des habitudes convergentes d'intérêt scientifique (par exemple, des primates nocturnes, des arbres fruitiers, des insectes aquatiques). Les caractéristiques par lesquelles un groupe polyphylétique se différencie des autres ne sont pas héritées d'un ancêtre commun.

Ces définitions ont mis du temps à être acceptées. Lorsque l'école de pensée cladistique est devenue dominante dans les années 1960, plusieurs définitions alternatives étaient utilisées. En effet, les taxonomistes utilisaient parfois des termes sans les définir, entraînant une confusion dans la littérature ancienne, confusion qui persiste.

Le premier diagramme montre un arbre phylogénétique avec deux groupes monophylétiques. Les différents groupes et sous-groupes sont particulièrement situés en tant que branches de l'arbre pour indiquer des relations linéaires ordonnées entre tous les organismes représentés. De plus, tout groupe peut (ou non) être considéré comme un taxon par la systématique moderne, selon la sélection de ses membres par rapport à leur(s) ancêtre(s) commun(s) voir deuxième et troisième diagrammes.

En taxonomie, un groupe est paraphylétique s'il se compose du dernier ancêtre commun du groupe et de tous les descendants de cet ancêtre à l'exception de quelques-uns, généralement un ou deux, sous-groupes monophylétiques. Le groupe est dit paraphylétique par rapport aux sous-groupes exclus. L'arrangement des membres d'un groupe paraphylétique s'appelle une paraphylie. Le terme est couramment utilisé en phylogénétique (un sous-domaine de la biologie) et en linguistique.

Le terme a été inventé pour s'appliquer à des taxons bien connus comme Reptilia (reptiles) qui, comme communément nommés et traditionnellement définis, sont paraphylétiques par rapport aux mammifères et aux oiseaux. Reptilia contient le dernier ancêtre commun des reptiles et tous les descendants de cet ancêtre, y compris tous les reptiles existants ainsi que les synapsides éteints, à l'exception des mammifères et des oiseaux. D'autres groupes paraphylétiques communément reconnus comprennent les poissons, les singes et les lézards.

Si de nombreux sous-groupes sont absents du groupe nommé, il est dit polyparaphylétique. Un groupe paraphylétique ne peut pas être un clade, qui est un groupe monophylétique.


2.4 Arbres phylogénétiques et classification

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Les taxonomistes modernes cherchent à utiliser des schémas de classification cohérents avec les relations évolutives sous-jacentes entre les espèces. Comme indiqué ci-dessous, les analyses phylogénétiques présentent un moyen de tester les classifications linnéennes existantes (dont certaines sont antérieures à l'acceptation généralisée du fait de l'évolution) et de déterminer quelles classifications sont cohérentes avec l'histoire de l'évolution et lesquelles nécessitent des modifications.

Monophylie, paraphylie et polyphylie

Groupes monophylétiques (clades)

Un objectif important de la systématique moderne est d'appliquer des noms scientifiques uniquement à des groupes d'espèces monophylétiques (du grec monos = un ou simple, et phylom = espèce ou tribu). Un groupe d'espèces monophylétiques partage un seul ancêtre commun et comprend également tous des descendants de cet ancêtre commun. Sur un arbre phylogénétique, un groupe monophylétique comprend un nœud et tous les descendants de ce nœud, représentés à la fois par les nœuds et les taxons terminaux. Ainsi, un groupe monophylétique est aussi un clade (voir Section 2.1).

Un arbre phylogénétique illustrant le concept de groupes monophylétiques, ou clades. Notez que les groupes monophylétiques, ou clades, ne s'excluent pas mutuellement, mais sont imbriqués les uns dans les autres. L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Comme discuté dans la section 2.1, les groupes monophylétiques (clades) forment des ensembles imbriqués sur un arbre. Ainsi, tout taxon donné peut appartenir à de nombreux groupes monophylétiques, certains plus inclusifs et d'autres plus exclusifs, en fonction du nœud ancestral qui définit chaque groupe. Alors que chaque nœud d'un arbre phylogénétique peut être utilisé comme point d'ancrage pour définir un groupe monophylétique, les systématiciens ne cherchent pas nécessairement à nommer tous les groupes possibles. Au contraire, les systématiciens essaient généralement de définir les groupes par des caractéristiques critiques (synapomorphies) qui les unissent. Par exemple, la classe Mammalia est un groupe monophylétique d'animaux qui partagent les caractéristiques d'avoir des cheveux et des glandes mammaires.

L'arbre phylogénétique ci-dessous montre les relations de sept types de vertébrés, dont l'un est le dinosaure éteint Tyrannosaure rex. Remarquez comment chaque polygone de couleur différente représente un groupe monophylétique (clade) : un ancêtre commun et tous ses descendants. Chaque groupe monophylétique imbriqué représente un niveau de classification différent. Par exemple, le crocodile, T. rex, et l'oiseau sont tous affectés au clade monophylétique Archosauria. Un sous-clade des Archosauria est le Dinosauria à son tour, un sous-groupe du Dinosauria est Aves, les oiseaux. En d'autres termes, les oiseaux sont les descendants d'un clade particulier de dinosaures, ce qui signifie que le clade des dinosaures n'est pas du tout éteint !

Clades monophylétiques imbriqués de vertébrés montrant comment chaque clade correspond à un taxon à un rang taxonomique différent. L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Chacun des clades nommés sur le cladogramme ci-dessus est défini par une ou plusieurs synapomorphies. Par exemple, les tétrapodes comprennent les vertébrés à quatre pattes. Tous les clades nichés dans les tétrapodes comprennent des organismes à quatre pattes. Quatre pattes est donc la condition plésiomorphe dans le clade Tetrapoda, mais une synapomorphie relatif à le clade plus inclusif Vertebrata, qui comprend des animaux avec une colonne vertébrale. Notez comment la phylogénie correspond à la classification. L'oiseau est un dinosaure, mais c'est aussi un archosaure, un reptile, un amniote, un tétrapode et un vertébré. De même, vous êtes un mammifère, mais aussi un amniote, un tétrapode et un vertébré.

Groupes paraphylétiques

Les groupes monophylétiques peuvent être contrastés avec deux autres types de groupes : les groupes paraphylétiques et les groupes polyphylétiques. Un groupe paraphylétique comprend un seul ancêtre et certains de ses descendants sont similaires à un groupe monophylétique, mais certains descendants sont exclus.

Exemples de deux groupes paraphylétiques, l'un représenté par le polygone bleu, l'autre par le polygone jaune. L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Dans l'image directement ci-dessus, les polygones bleu et jaune enferment chacun un groupement paraphylétique. Dans le cas du polygone bleu, le taxon A, le taxon B, le nœud 1 et le nœud 2 sont inclus dans le groupe, mais le taxon C est exclu. Le groupe est paraphylétique car il ne comprend pas tous des descendants de l'ancêtre commun représenté par le nœud 2 (c'est-à-dire que le taxon C est absent du regroupement). Pouvez-vous expliquer pourquoi le polygone jaune représente également un groupe paraphylétique ?

Dans le système de classification traditionnel linnéen, les reptiles représentent un groupe paraphylétique. Pour comprendre pourquoi, jetez un œil à la table des matières ci-dessous du manuel de paléontologie de Zittel (1902). Notez que les Poissons (poissons), les Amphibies, les Reptilia et les Aves sont chacun assignés au rang linnéen de « classe » (par exemple, la classe Reptilia).

Table des matières du manuel de paléontologie de Zittel (1902).

Maintenant, regardez le groupe identifié sur l'arbre phylogénétique en tant que membres de la classe Reptilia (polygone jaune). Qu'est-ce qui ne va pas? Vous pouvez voir que les reptiles dans ce contexte sont paraphylétiques car ils n'incluent pas les oiseaux (Classe Aves).

Arbre phylogénétique démontrant que l'exclusion des oiseaux des reptiles rend le clade Reptilia paraphylétique. L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Si nous acceptons plutôt que les oiseaux (Aves) soient un sous-groupe de reptiles, alors nous n'avons aucun problème.

Arbre phylogénétique démontrant que Reptilia est un clade monophylétique si les oiseaux sont inclus dans le groupement. L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Aujourd'hui, les ornithologues (scientifiques qui étudient les oiseaux) continuent de reconnaître les oiseaux comme appartenant à la classe Aves. Comme Aves est imbriqué dans le Reptilia, cependant, il est logiquement impossible de continuer à reconnaître Reptilia comme sa propre classe : tout comme un état ne peut pas contenir un autre état (par exemple, l'état de Californie ne peut pas contenir l'état du Nevada), une classe ne peut pas contiennent une autre classe car ils sont tous les deux du même rang. Au lieu de cela, Reptilia pourrait être classé plus haut que la classe (par exemple, superclasse ou sous-embranchement) ou se voir attribuer un nouveau nom. Pour éviter toute confusion, certains biologistes reconnaissent désormais Reptilia sous le nom de Sauropsida.

Groupes polyphylétiques

Un groupe polyphylétique (du grec polys = plusieurs, et phylom = espèce ou tribu) est un groupe qui n'est pas défini par un seul ancêtre commun.

Dans cet arbre phylogénétique, les taxons A, B, E et H représentent collectivement un groupe polyphylétique. L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Imaginez un genre avec quatre espèces assignées, le taxon A, le taxon B, le taxon E et le taxon H. Supposons qu'une analyse phylogénétique de ces quatre taxons, ainsi que de quatre taxons supplémentaires, révèle l'hypothèse des relations décrites ci-dessus. Un tel arbre rendrait ce genre polyphylétique car l'ancêtre commun des quatre espèces (nœud 7) ne fait pas partie du groupe. De plus, il est clair que le groupement polyphylétique est largement dispersé à travers l'arbre. Même si l'ancêtre commun était inclus dans la définition, les taxons C, D, F et G devraient être inclus pour rendre le groupe monophylétique.

Utilisation continue des noms de groupe paraphylétique et polyphylétique

Dans le passé, les systématiciens ont pu nommer des groupes paraphylétiques ou polyphylétiques en raison de la similitude globale des caractéristiques d'un groupe d'organismes et/ou du manque de compréhension de leurs relations. Avec l'avènement de nouvelles méthodes en systématique, en particulier les méthodes qui utilisent des séquences d'ADN pour déterminer les relations entre les taxons, de nombreux groupes auparavant paraphylétiques ou polyphylétiques ont été réorganisés ou dissous de sorte que les classifications scientifiques suivent le principe de la monophylie. En dehors d'un contexte historique, y a-t-il une raison de continuer à reconnaître ou à utiliser des groupes paraphylétiques ou polyphylétiques ?

Alors que les systématiciens ne souhaitent peut-être plus reconnaître de tels groupes dans les schémas de classification formels, les groupes paraphylétiques ou même polyphylétiques peuvent toujours être des unités d'étude utiles dans un contexte structurel (anatomique, morphologique et/ou développemental), d'histoire de vie et/ou écologique. Par exemple, la diversité des plantes terrestres vivantes est généralement divisée en quatre grands groupes dans les cours d'introduction à la biologie ou à la botanique : les bryophytes (plantes non vasculaires), les fougères et leurs alliées (également appelées plantes vasculaires sans pépins, plantes vasculaires à spores libres ou ptéridophytes), gymnospermes ( plantes à graines nues) et les angiospermes (plantes à fleurs). Deux de ces groupes, les bryophytes et les fougères et les fougères alliées, sont paraphylétiques. (Les gymnospermes vivants sont aussi traditionnellement considérés comme paraphylétiques, bien que les résultats d'études de systématique moléculaire aient suggéré plus récemment que les gymnospermes vivants forment un groupe monophylétique.) Plantes terrestres.

Les quatre grands groupes de plantes terrestres généralement utilisés pour enseigner la diversité végétale au niveau de l'introduction. Les images montrent des exemples de plantes de chaque grand groupe. Bryophytes : Mousse (en haut) et hépatiques (en bas). Fougères et alliés des fougères : Une fougère (en haut) et des lycophytes (en bas). Gymnospermes : Un pin (en haut) et un cycad (en bas). Angiospermes : Une passiflore (en haut) et une fleur de peuplier tulipe (en bas). Crédits photos : Toutes les images par E. J. Hermsen. L'image de E. J. Hermsen est sous licence Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Des groupements polyphylétiques de taxons sont aussi parfois encore reconnus et utilisés. Par exemple, les algues sont une collection polyphylétique d'organismes eucaryotes qui ont des chloroplastes et, typiquement, la capacité de photosynthèse. (Parfois, les cyanobactéries procaryotes, ou "algues bleu-vert", sont également incluses parmi les algues.) Nous savons maintenant que plusieurs groupes d'algues non apparentés ont obtenu leurs chloroplastes lorsque leurs ancêtres distincts ont englouti indépendamment des organismes unicellulaires et photosynthétiques, dans un processus évolutif. impliquant une endosymbiose. Les trois types d'algues illustrés ci-dessous proviennent de groupes non apparentés qui ont obtenu leurs chloroplastes indépendamment. Les algues sont étudiées dans le domaine de la phycologie (du grec phykos = algue).

Exemples d'algues de trois groupes non apparentés, dont chacun a hérité son chloroplaste d'un ancêtre distinct. A gauche : une algue verte. Cette algue a hérité son chloroplaste d'un ancêtre qui a englouti une cyanobactérie. Centre : Un varech. Cette algue a hérité son chloroplaste d'un ancêtre qui a englouti une algue rouge unicellulaire. A droite : un euglénoïde. Cette algue a hérité son chloroplaste d'un ancêtre qui a englouti une algue verte unicellulaire. Crédits photo : À gauche : Gabriele Kothe-Heinrich (Wikimedia Commons, lien de licence CC BY-SA 3.0). Centre : J.R. Hendricks. À droite : Deutérostome (Wikimedia Commons, lien de licence CC BY-SA 3.0). L'image de E. J. Hermsen est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Fossiles, groupes couronnes et groupes souches

La plupart des analyses phylogénétiques menées par les biologistes présentent exclusivement des espèces modernes (existantes) comme taxons terminaux. L'ajout de taxons fossiles à ces analyses peut avoir des effets variables. Dans certains cas, les taxons fossiles nicheront parmi les taxons existants. En fait, certains taxons fossiles sont plus étroitement liés à une espèce vivante que l'espèce vivante ne l'est à son plus proche parent existant. (Par exemple, tous les dinosaures sont plus étroitement liés aux oiseaux modernes que les oiseaux ne le sont à leurs plus proches parents vivants, les crocodiles !) Dans d'autres cas, le taxon fossile sera situé dans une position basale par rapport à tous ses parents vivants. Les systématiciens utilisent parfois les termes « groupe couronne » et « groupe souche » pour différencier ces types de relations entre les taxons éteints et existants.

Les groupes de couronnes et les groupes de tiges sont illustrés sur l'arbre ci-dessous. Dans la terminologie phylogénétique, un groupe couronne est un clade défini par les espèces existantes. Il se compose de l'ancêtre commun partagé le plus récent de tous les membres existants d'un clade, ainsi que de tous les descendants de cet ancêtre commun, qu'ils soient encore vivants ou éteints. Ainsi, il est possible que des espèces fossiles fassent partie d'un groupe de couronnes.

D'autre part, un groupe souche consiste en un groupement paraphylétique d'espèces éteintes qui sont positionnées à la base d'un groupe de couronne donné (en d'autres termes, sur sa « tige »). Un groupe souche est plus étroitement lié à son groupe couronne correspondant qu'au clade frère existant du groupe couronne. Parce que les groupes souches sont toujours paraphylétiques, ils ne devraient pas être appelés «clades», un terme généralement limité aux groupes monophylétiques.

Exemple d'arbre phylogénétique hypothétique avec à la fois des clades du groupe couronne (vert) et des groupes tige (jaune). L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Considérons un exemple réel d'un groupe souche - celui qui est « près de chez soi ». L'arbre phylogénétique ci-dessous décrit les relations phylogénétiques de trois espèces de grands singes : un gorille (Gorille), un chimpanzé (La poêle), et un Homo sapiens (dans ce cas, la grande paléontologue du 19ème siècle Mary Anning). Ces trois espèces de grands singes existent et appartiennent au groupe de la couronne Hominidae, les grands singes.

Arbre phylogénétique illustrant les relations entre un gorille, un chimpanzé et un humain (Mary Anning image public domain [lien]). L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Les données génétiques soutiennent très fortement l'hypothèse selon laquelle nous sommes plus étroitement liés aux chimpanzés qu'à tout autre vie animal. Cela signifie-t-il que nous avons évolué à partir des chimpanzés ? Pas du tout! Plutôt que d'évoluer directement à partir des chimpanzés, nous partageons plutôt une espèce ancestrale commune avec des chimpanzés qui vivaient probablement il y a environ 7 millions d'années (elle est représentée par le nœud qui relie le chimpanzé et Mary Anning dans l'arbre phylogénétique ci-dessus). Notre ancêtre évolutionnaire immédiat était une espèce humaine (c'est-à-dire une autre espèce de Homo) aujourd'hui disparu. Si cette espèce humaine éteinte était encore en vie aujourd'hui, nous la reconnaîtrions comme notre plus proche parent vivant, et non comme le chimpanzé. Un tel cas serait simple à faire, car l'espèce humaine éteinte semblerait presque identique à notre propre espèce.

Il s'avère que nous connaissons de nombreux anciens humains (genre Homo) et des espèces semblables à l'homme qui vivaient il y a longtemps, qui ont toutes beaucoup plus en commun avec les Homo sapiens qu'ils ne le font avec les chimpanzés. Ces espèces, telles que la célèbre Australopithèque afarensis ("Lucie"), l'homo erectus, et Homo neanderthalensis--sont appelés hominidés, un groupe auquel nous appartenons également. Nous sommes les seuls hominidés vivants, tous les autres membres de ce groupe sont éteints et peuvent donc être considérés comme des hominidés du groupe souche car ils sont plus étroitement liés à nous qu'à nos plus proches. vie parent, le chimpanzé.

Arbre phylogénétique illustrant les relations entre les gorilles, les chimpanzés, les humains et leurs proches apparentés (hominidés du groupe souche). L'image de Jonathan R. Hendricks est sous licence Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.


Phylogénie, taxonomie et nomenclature - une amorce

Une phylogénie, ou un arbre phylogénétique, est une hypothèse (la "meilleure supposition d'un scientifique") des relations évolutives entre les espèces. Nous appelons la phylogénie de toutes les espèces l'Arbre de Vie. Les arbres phylogénétiques montrent les relations hypothétiques entre les espèces sous la forme d'un modèle de ramification d'ancêtres et de descendants. Dans ces arbres, lignées (branches) émergent de nœuds (où les branches se rencontrent) qui représentent les ancêtres des organismes actuellement vivants (Figure 1). Les lignées émergeant du même nœud, ou ancêtre, sont plus étroitement liées les unes aux autres que l'une ou l'autre ne le sont avec les autres lignées de la phylogénie. L'extrémité d'une branche, qu'il s'agisse d'une famille (comme dans l'arbre généalogique des amphibiens) ou d'une espèce ou d'un individu spécifique, s'appelle un Astuce ou une feuille (voir Fig. 1). Les sections de branches qui ne mènent pas directement à une pointe sont des "branches internes" qui représentent simultanément des descendants et des ancêtres dans la phylogénie, c'est-à-dire qu'elles descendent de nœuds ancestraux et mènent à des nœuds descendants.

II. Pourquoi la compréhension de la phylogénie est-elle importante ?

Les phylogénies nous montrent les relations évolutives entre les espèces, nous permettant d'étudier comment certains traits (par exemple, la couleur, le venin, la taille du corps) évoluent. Les scientifiques étudient comment les traits changent le long des branches d'une phylogénie pour comprendre comment les animaux se diversifient et s'adaptent à leur environnement au fil du temps. La phylogénie fournit également des informations vitales pour la conservation. En comprenant les relations évolutives entre les espèces, nous pouvons essayer de prédire quelles lignées peuvent être les plus vulnérables à la dégradation environnementale causée par l'homme, comme le changement climatique ou la pollution. Certains biologistes de la conservation essaient également de se concentrer sur la conservation de la plus grande diversité évolutive, en veillant à protéger les espèces qui représentent de nombreuses branches différentes de l'arbre de vie plutôt que de protéger de nombreuses espèces étroitement apparentées.

III. Comment sont faites les phylogénies ?

Les phylogénies peuvent être estimées sur la base de toute information sur les organismes. Nous pouvions comparer les différences et les similitudes de taille (par exemple, les grands contre les petits animaux) ou de couleur (par exemple, les animaux verts contre les animaux noirs), et, en fait, les animaux étaient à l'origine regroupés en fonction des aspects de leur apparence physique ou de leur comportement. Par exemple, les reptiles et les amphibiens étaient historiquement considérés comme un seul groupe parce qu'ils étaient tous considérés comme des « animaux rampants » (herpéton est grec pour un animal rampant). Nous pensons maintenant que cette façon d'organiser les reptiles et les amphibiens est inexacte car des analyses plus rigoureuses de l'anatomie et de la génétique ont révélé que les reptiles sont plus étroitement liés aux mammifères qu'aux amphibiens.

Aujourd'hui, les scientifiques estiment la parenté (phylogénie) entre les organismes en utilisant principalement les différences dans les séquences d'ADN des animaux vivants et dans l'anatomie de leurs ancêtres fossiles. Pour un exemple de la façon dont les scientifiques comparent les séquences d'ADN, voir la figure 2, qui est un alignement de l'ADN mitochondrial de cinq Rana espèce. Un moyen simple d'évaluer la parenté est de compter le nombre de différences dans les séquences d'ADN, comme un C par rapport à un T à un site particulier (colonne), entre les espèces. Consultez les séquences d'ADN complètes sur GenBank avec les liens suivants : Rana palustris KX269207.1, Rana pipiens KY677811.1, Rana clamitans KY677765.1, Rana catesbeiana KY677760.1, Rana sylvatica KY677767.1.

Les relations affichées dans un arbre sont la « meilleure estimation » des scientifiques quant à la manière dont ces lignées sont liées en fonction des données utilisées dans l'analyse. Au fur et à mesure que de nouvelles informations apparaissent avec de nouvelles études, telles que de nouvelles méthodes, et que de nouvelles espèces sont découvertes, ces analyses peuvent donner des résultats différents. This leads to changes in estimates of relationships among studies depending on which types of data and analyses are used. Thus, it is best to consider the phylogeny as representing our current understanding and that it could change with new discoveries.

For more information on how to read and use phylogenies, see Understanding Evolution.

IV. Key Phylogenetic Terms

Monophylie : When a group of lineages in the Tree of Life includes an ancestor and all of its descendants. This group is called monophyletic (meaning “one branch”) or a clade. Clades can be grouped within each other in a hierarchy. For example, in Figure 3, salamanders and frogs are both monophyletic groups, which are contained along with caecilians in the clade “Amphibians” (ancestral node = 3) amphibians, along with the reptile, mammal, and fish clades, are contained within the clade known as “Vertebrates” (ancestral node = 1). Note that other clades are present in this tree.

Paraphyly (non-monophyly): If a group of organisms includes an ancestor and only some of its descendants, that group is called paraphyletic or non-monophyletic. Scientists care about distinguishing paraphyletic and monophyletic groups because monophyletic groups provide information about how evolution has occurred (which lineages emerge from which nodes) whereas paraphyly does not. Herpetology, the study of amphibians and non-bird reptiles - together known as "herpetofauna" or "herps" - is the study of a paraphyletic group because the group excludes mammals and birds, the latter of which are in fact reptiles. A group containing herps, birds, and mammals would be monophyletic, and this collection of animals would have a common ancestor at node 2 (Figure 3). This clade is known as the "Tetrapods." Understanding that reptiles are a monophyletic group containing birds helped us find out that feathers evolved from scales, which were present in other reptiles but are absent in amphibians.

Polytomy: When an ancestral branch has just two descendants, we call that splitting pattern a dichotomy. If the ancestral branch has more than two descendants, it is a polytomy (meaning cut into many parts). A polytomy means that the relationships among these descendants are uncertain. In Figure 4, frogs, salamanders, and caecilians are shown as a polytomy, meaning that we don’t know which two are most closely related (share a common ancestor). Uncertainties in phylogenetic trees can exist because we have not yet been able to collect enough data to clearly disentangle or determine the relationships among those lineages.

V. Taxonomy

The way we classify lineages and clades within the Tree of Life into named groups is called a taxonomy. Today, biologists generally agree that we should group organisms based on how they are related to each other through evolution. This means that the taxonomy we use should reflect shared ancestry (that is, phylogeny), ideally by organizing individuals and species into monophyletic groups.

Taxonomy is organized as a hierarchy. AmphibiaWeb predominantly uses four nested taxonomic levels that describe clades on the Tree of Life: ordre, famille, genre, et espèce (Illustration 5). When appropriate (see Taxonomy considerations), we also use sous-genre ou sous-famille names that provide additional evolutionary information regarding subsets of lineages within certain clades.

A good example is the Northern Leopard frog, whose scientific name is Rana pipiens. The Northern Leopard frog’s genre nom est Rana et son espèce name (or, "specific epithet") is pipiens. This species falls into the broader family-level clade of Ranidae, known as the true frogs, which is within the order Anura (Figure 5). Le genre Rana is very large (>100 species), so we sometimes also use subgenus groupings to help classify relationships among these species. The subgenus name of the Northern Leopard frog is Pantherana, which literally means "leopard frog" Pantherana also includes other closely related species like the Pickerel frog (Rana palustris) and a recently-discovered species, the Atlantic Coast Leopard frog (Rana kauffeldi). Another well-known member of the family Ranidae is the American Bullfrog (Rana catesbeiana), which falls into a different subgenus called Aquarana, which means "water frog". Green frogs (Rana clamitans) are also in the subgenus Aquarana. A member of the genus Rana that currently has not been assigned a subgenus is the Wood frog (Rana sylvatica).

VI. Nomenclature

Nomenclature refers to the rules for how we curate names for lineages and clades. Nomenclature does not necessarily reflect evolutionary relationships or biology, but is simply a set of rules for maintaining stable taxonomy. AmphibiaWeb promotes long-term stability in nomenclature and taxonomy because it helps easily organize information about species. This means that we prefer to keep names of lineages or taxonomic clades constant over time, even as we gather new information about them. AmphibiaWeb chooses to accept or reject proposed taxonomic changes for specific lineages depending on whether the proposed changes both provide useful information for classifying organisms and promote the taxonomic stability of the group. A common misconception is that the newest taxonomy is the best taxonomy. Scientists are technically free to adopt or reject newly published taxonomic changes. AmphibiaWeb adheres to a number of criteria to help our community work with the most biologically-informed and useful taxonomy and nomenclature. You can see AmphibiaWeb’s various taxonomy and nomenclature criteria here and the International Code of Zoological Nomenclature, which provides rules on how to name species, here. For an example of a decision tree for changing nomenclature, see Figure 6 adapted from Hillis (2019).

VII. Why do phylogenies change over time?

We get more data (we add information about lineages): Perhaps the most common change in phylogenies happens when we get new data about lineages that change our understanding of their relationships. For example, phylogenies used to be based mostly on anatomy but they are now often based on combined assessments of DNA and anatomy, which have helped resolve previously unknown relationships within the Tree of Life.

Species get added (we find new lineages!): New amphibians are being discovered all the time! In fact, 2–3 new amphibians are added to the amphibian tree of life every week. As new species are discovered, we place them into the Tree of Life. Sometimes including these species changes how we previously understood relationships among lineages and may require reorganizing taxonomy.

Species get split (we find out one lineage is actually two or more different lineages!): Sometimes one amphibian species is actually two or more different species that occupy different areas or habitats in the original species’ range. When this “cryptic diversity” is revealed, taxonomists often split that species into multiple species.

Species get lumped (we find out two or more lineages are the same): Sometimes two or more amphibian species are just one amphibian species, which might live in different places, look different, or simply have different names even though we didn’t know much about them. When it is discovered that multiple species are actually just different looking versions of the same species, these lineages can be lumped into one lineage. When multiple species are lumped into one, the species names are synonymized (in the same way that two or more words mean the same, two or more species names mean the same) and only the older species name prevails.

VIII. Questions pratiques

It takes a bit of practice to correctly read a phylogeny, a skill we call “tree-thinking”. Here are a few exercises to hone your skills.

1. Vrai ou faux: Phylogeny A shows that humans and frogs are more closely related than phylogeny B.

2. Tetrapoda is the name of the clade of vertebrate animals with four limbs. Although the common ancestor of Tetrapoda (represented by the labeled node below) had four limbs, limbs have been evolutionarily lost several times in lineages that descended from this ancestor. Two limbless lineages are represented in our phylogeny: snakes and caecilians. Based on the relationships among the lineages within Tetrapoda, how many times did limblessness evolve in this phylogeny?

3. For each labeled group (1, 2, and 3) on the phylogeny below, note whether the number indicates a monophyletic group, a paraphyletic group, or a polytomy. Hint: there is at least one of each!

Ready for Answers?

IX. Practice Answers

1. False! These trees actually depict the same phylogeny. Imagine rotating the branch leading to the ancestor of mammals and reptiles in each phylogeny. Rotating branches around their connecting node changes how the phylogeny looks but does not alter any relationships among lineages in that tree. Evolutionary distance between two lineages is measured by tracing from one tip to the common ancestor of both tips (node) and back up to the other tip. Follow the red lines to trace the ancestry between frogs and humans in both trees to see that the evolutionary distance is the same.

2. The two lineages in this phylogeny that have lost their limbs (snakes and caecilians) are found in different clades of the tree. Thus, there are two origins of limblessness in each of these phylogenies. Here we depict these two events with red squares on the branches leading to these two clades, indicating that limblessness evolved in an ancestor lineage of each of these clades.

Note that the phylogeny below is exactly the same as the one above, and thus depicts the two origins of limblessness. The only difference between the phylogeny above and below is that we have rotated one branch to change the right-to-left order of the tips, as was done in Question 1.

3. In this phylogeny, number 1 indicates a paraphylétique group (humans, dogs, and fish) because it includes an ancestor but not all of its descendants (amphibians, reptiles, and birds). Number 2 indicates a monophylétique group, or a clade, because it includes an ancestor and all of its descendants. Number 3 indicates a polytomy. Even though the relationships among lineages that descended from node number 3 are unclear, node 3 also indicates a clade, or a monophyletic group.


What is the difference between these terms: clade, monophyletic group and taxon? - La biologie

A clade (also known as a monophyletic group) is a group of organisms that includes a single ancestor and all of its descendents. Clades represent unbroken lines of evolutionary descent. It's easy to identify a clade using a phylogenetic tree. Just imagine clipping any single branch off the tree. All the lineages on that branch form a clade. If you have to make more than one cut to separate a group of organisms from the rest of the tree, that group does not form a clade. Such non-clade groups are called either polyphyletic or paraphyletic groups depending on which taxa they include.

Test your understanding of clades with the tree shown here. Is the group highlighted in blue a clade? Is the group highlighted in yellow a clade? Click the button to see the answer.

Notice that clades are nested within one another. Smaller clades are encompassed by larger ones. For example, the human species forms a clade. It is a single branch within the larger clade of the hominin lineage, which is a single branch within the larger clade of the primate lineage, which is a single branch within the larger clade of the mammalian lineage, and so on, back to the most encompassing clade of all: the entire tree of life.

Similarly, trees C and D are consistent with one another however, in tree C extinct groups are included, and these groups are pruned in tree D.


What is the Difference Between Monophyletic and Polyphyletic?

In biological taxonomy — also called scientific classification or biological classification — monophyly means a group exclusively includes a species and all its ancestors, while polyphyly means a group may contain a "grab bag" of different families. These are called monophyletic and polyphyletic groups respectively. An example of a polyphyletic group would be "worms" or "warm-blooded animals," while a monophyletic group would be "mammals" or "crustaceans."

The history of biological taxonomy has been one of trying to eliminate polyphyletic groups in favor of monophyletic ones. Since the 1970s, this has been made much easier by genetic methods — also called phylogenetic analysis or "molecular studies" — which study similar lengths of DNA to find how animals are related to one another. Many groups which look superficially similar may be found to be entirely unrelated in practice. For instance, Pygopodidae, a family of legless lizards, appear similar to snakes but are distinguished from them by eyelids that blink (which snakes lack), external ear holes, flat, unforked tongues, and vestigal limbs. To the amateur, telling the difference can be somewhat difficult, but to a professional biologist it can be clear.

One of the most standard examples of a polyphyletic group are warm-blooded animals, which include both birds and mammals. Both species have a common ancestor that lived during the Paleozoic, a very long time ago. Birds, although warm-blooded, evolved from cold-blooded ancestors, the dinosaurs, which are hardly monophyletic with mammals. Thus birds and mammals are from entirely different groups, but both fall in the general category of warm-blooded animals.

Specific biological taxonomy is the goal of taxonomists, but often at odds with common wisdom or lack of rigor. For instance, when asked "Are there sea insects?" some might answer, "Well, sure, lobsters are kind of like insects." Although to a casual observer, this answer might seem sufficient, it's enough to cause a career taxonomist to practically spit out her coffee.

Insects are members of class Insecta, while lobsters are a member of subphylum Crustacea, an entirely different group. Although both are arthropods, and are probably related, the groups are quite different, with one being primarily terrestrial and the other aquatic. Casually referring to them as a monophyletic group is the sort of habit that taxonomists are fighting against by being more specific about relationships between animals, which helps us understand them better.

Michael is a longtime InfoBloom contributor who specializes in topics relating to paleontology, physics, biology, astronomy, chemistry, and futurism. In addition to being an avid blogger, Michael is particularly passionate about stem cell research, regenerative medicine, and life extension therapies. He has also worked for the Methuselah Foundation, the Singularity Institute for Artificial Intelligence, and the Lifeboat Foundation.

Michael is a longtime InfoBloom contributor who specializes in topics relating to paleontology, physics, biology, astronomy, chemistry, and futurism. In addition to being an avid blogger, Michael is particularly passionate about stem cell research, regenerative medicine, and life extension therapies. He has also worked for the Methuselah Foundation, the Singularity Institute for Artificial Intelligence, and the Lifeboat Foundation.


What is the difference between ancestral and derived characters?

Un partage personnage is one that two lineages have in common, and a derived character is one that evolved in the lineage leading up to a clade and that sets members of that clade apart from other individuals. partagé derived characters can be used to group organisms into clades.

Subsequently, question is, what is an example of an ancestral trait? Dans notre Exemple, a fuzzy tail, big ears, and whiskers are derived traits, while a skinny tail, small ears, and lack of whiskers are ancestral traits. An important point is that a derived trait may appear through either loss or gain of a feature.

Similarly, what are ancestral and shared derived characteristics?

Un caractère ancestral est partagé with the species ancestral to more than one group: it can lead to different groups being classified together. UNE shared derived character est partagé par le ancestral species and a single group: it is the only reliable guide to inferring phylogeny.

Are homologous traits ancestral or derived traits?

Homologous traits sont celles traits that are shared by two or more different species that share a common ancêtre. Ces traits are similar in structure or genetics, but may have very different functions and appearances.


What is the difference between these terms: clade, monophyletic group and taxon? - La biologie

The concept of descent with modification led to phylogeny.

Phylogénie
The study of how living and extinct organisms are related to one another

  • The goal of phylogenetic systematics, or evolutionary classification, is to group species into larger categories that reflect lines of evolutionary descent, rather than overall similarities and differences.

Phylogenetic systematics places organisms into higher taxa whose members are more closely related to one another than they are to members of any other group. The larger a taxon is, the farther back in time all of its members shared a common ancestor. This is true all the way up to the largest taxa.

Classifying organisms according to these rules places them into groups called clades.

Clade
A group of species that includes a single common ancestor and all descendants of that ancestor living and extinct.

How are clades different from Linnaean taxa? A clade must be a monophyletic group.

Monophyletic Group
A group that includes a single common ancestor and all of its descendants.

Some groups of organisms defined before the advent of evolutionary classification are monophyletic. Some, however, are paraphyletic, meaning that the group includes a common ancestor but excludes one or more groups of descendants. These groups are invalid under evolutionary classification.

What is the goal of systématique phylogénétique?

Qu'est-ce qu'un groupe monophylétique?

What would it mean that a group was paraphylétique?

Cladograms
What is a cladogram?

  • A cladogram links groups of organisms by showing how evolutionary lines, or lineages, branched off from common ancestors.

To understand how cladograms are constructed, think back to the process of speciation. A speciation event, in which one ancestral species splits into two new ones, is the basis of each branch point, or nœud, in a cladogram. That node represents the last point at which the two new lineages shared a common ancestor. As shown in part 1 of the images on the right, a node splits a lineage into two separate lines of evolutionary ancestry.

In contrast to Linnaean taxonomy, cladistic analysis focuses on certain kinds of characters, called derived characters, when assigning organisms into clades.

Derived Character
A trait that arose in the most recent common ancestor of a particular lineage and was passed along to its descendants.

Whether or not a character is derived depends on the level at which you re grouping organisms. Here s what we mean. The image below shows several traits that are shared by coyotes and lions, both members of the clade Carnivora. Four limbs is a derived character for the entire clade Tetrapoda because the common ancestor of all tetrapods had four limbs, and this trait was passed to its descendants. Hair is a derived character for the clade Mammalia. But for mammals, four limbs is not a derived character if it were, only mammals would have that trait. Nor is four limbs or hair a derived character for clade Carnivora. Specialized shearing teeth, however, is. What about retractable claws? This trait is found in lions but not in coyotes. Thus, retractable claws is a derived character for the clade Felidae also known as cats.

Notice above that four limbs is a derived character for clade Tetrapoda. But what about snakes? Snakes are definitely reptiles, which are tetrapods. But snakes certainly don t have four limbs! The ancestors of snakes, however, did have four limbs. Somewhere in the lineage leading to modern snakes, that trait was lost. Because distantly related groups of organisms can sometimes lose the same character, systematists are cautious about using the absence of a trait as a character in their analyses. After all, whales don t have four limbs either, but snakes are certainly more closely related to other reptiles than they are to whales.

Interpreting Cladograms

We can now put this information together to read a cladogram. The figure below shows a simplified phylogeny of the cat family.

The lowest node represents the last common ancestor of all four-limbed animals members of the clade Tetrapoda. The forks in this cladogram show the order in which various groups branched off from the tetrapod lineage over the course of evolution. The positions of various characters in the cladogram reflect the order in which those characteristics arose in this lineage. In the lineage leading to cats, for example, specialized shearing teeth evolved before retractable claws. Furthermore, each derived character listed along the main trunk of the cladogram defines a clade. Hair, for example, is a defining character for the clade Mammalia. Retractable claws is a derived character shared only by the clade Felidae. Derived characters that occur lower on the cladogram than the branch point for a clade are not derived for that particular clade. Hair, for example, is not a derived character for the clade Carnivora.

Qu'est-ce qu'un nœud in a cladogram?

What are derived characters?

Is hair a derived character for the clade Tetrapoda? Expliquez votre réponse.

Are four limbs a derived character for the clade Tetrapoda? Expliquer.

Is the ability to nurse their young with milk from mammary glands a derived character for the clade Hominidae, of which human beings a part? Justifiez votre réponse.

The examples of cladistic analysis we ve discussed so far are based largely on physical characteristics like skeletons and teeth. But the goal of modern systematics is to understand the evolutionary relationships of all life on Earth from bacteria to plants, snails, and apes. How can we devise hypotheses about the common ancestors of organisms that appear to have no physical similarities?

Genes as Derived Characters

  • In general, the more derived genetic characters two species share, the more recently they shared a common ancestor and the more closely they are related in evolutionary terms.

The use of DNA characters in cladistic analysis has helped to make evolutionary trees more accurate. Consider, for example, the three birds on the right. The African vulture in the top photograph looks a lot like the American vulture in the middle photograph. Both were traditionally classified in the falcon clade. But American vultures have a peculiar behavior: When they get overheated, they urinate on their legs, relying on evaporation to cool them down. Storks share this behavior, while African vultures do not. Could the behavior be a clue to the real relationships between these birds?

18. What is a physical similarity between dogs and humans?

19. What is a physical similarity between a fish and a dog?

22. American vultures share many similarities with African vultures. How was it determined American vultures were more closely related to storks?


Phylogeny Review Worksheet Question and Answer Assessment

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Assessment Details:-

  • Topic : Phylogenic Tree
  • Pages/Words : 6Pages/1500 Words
  • Deadline : As Per Required

AP Biology – Phylogeny Review Worksheet

  1. Identify at least five characters possessed by birds:
  2. Identify two characters possessed by reptiles/birds (the group comprised of turtles, lizards, snakes + crocodiles + dinosaurs + birds including their common ancestors):
  3. Identify four characters possessed by mammals:
  4. UNE clade is a group of species each of which includes an ancestral species and all of its This is also known as a groupe monophylétique.

True or False: On their own, turtles, lizards, snakes, crocodiles, and dinosaurs form a clade. True or False: On their own, crocodiles, dinosaurs, and birds form a clade.

  1. According to the cladogram, which character evolved first: the amniote egg or hair?
  2. According to the cladogram, which character evolved first: keratinized skin or bipedalism?
  3. On the cladogram, circle the node that represents the most recent common ancestor of crocodiles, dinosaurs and birds.

  1. What animal does not have jaws?
  2. Which animals have lungs?
  3. Which of the following groups do NOT form a clade?
    • Pigeon, Mouse, and Chimp
    • Lizard, Pigeon, and Mouse
    • Salamander, Lizard, Pigeon, Mouse, and Chimp
    • Hagfish, Perch, Salamander, Lizard, Pigeon, Mouse, and Chimp
  1. On the cladogram, circle the node that represents the most recent common ancestor of the pigeon, mouse and chimp.

More Practice With Trees

1. Which node represents the most recent common ancestor of terminal taxa B and C?

2. Which node represents the most recent common ancestor of terminal taxa A and B?

3. Which terminal taxon is B more closely related to, A or C? Explain how you know.

4. Of the cladograms shown below, which one shows a different evolutionary history from the others? (Think “node rotation” or “swap”)

5. Three taxonomic groups are circled on the cladogram Indicated what type of group they represent using the following terms: monophyletic, polyphyletic, and paraphyletic.

6. A simple cladogram of vertebrate relationships is shown below. A circle has been drawn around all of the parts of the cladogram that traditionally would be known as “fish”. What type of group is “fish”? (monophyletic, polyphyletic, or paraphyletic)

7. What is the smallest monophyletic group on the cladogram that includes everything that we might refer to as a fish?

The cladogram of vertebrata is shown below with shared derived characters indicated.

8. Of what monophyletic group is “choanae” a shared derived character?

9. What shared derived character is indicated for Tetrapoda?

10. Name any character on the cladogram that is a shared ancestral character for

11. According to the principle of maximum parsimony, we should first investigate the simplest explanation that is consistent with the Among phylogenies, the most parsimonious tree is one that requires the fewest evolutionary changes. Which of the following trees is most parsimonious?

12. If you were to build a phylogenetic tree of cats, which of the following would be the best outgroup? Expliquer

13. You are a specialist in taxonomy about to perform a phylogenetic analysis on a group of imaginary beetles. Assume that you have prior knowledge that taxon A is more distantly related to the others than any of the others are to one another. This means that taxon A would be a good choice for an outgroup.

A. Score the following Give all characters a state of “0” for ancestral (same as the outgroup) and “1” for derived (different from outgroup).

Character UNE B C
Large jaws present
Small antennae present
Spots present
Green strips present

B. Draw a cladogram showing the relationship of these Make sure it is the simplest tree, invoking the fewest possible character state changes.

14. Using the cladogram below, the relative lengths of the frog and mouse branches in the phylogenetic tree indicate that

  • Frogs evolved before mice
  • Mice evolved before frogs.
  • The genes of frogs and mice have only coincidental homoplasies.
  • The homolog has evolved more slowly in mice.

15. The amino acid sequence of cytochrome c was determined for five different species of The table below shows the number of differences in the sequences between each pair of species.

A. Using the data in the table, créer a phylogenetic tree on the template provided to reflect the evolutionary relationships of the organisms. Provide reasoning for the placement on the tree of the species that is least related to the others.

B. Identifier whether morphological data or amino acid sequence data are more likely to accurately represent the true evolutionary relationships among the species, and fournir un raisonnement for your answer.