Filogenetyka

Filogenetyka to dziedzina biologii zajmująca się rekonstrukcją pokrewieństwa między organizmami i wyjaśnianiem ich wspólnego pochodzenia na podstawie cech morfologicznych, cech anatomicznych oraz danych molekularnych, w tym sekwencji DNA, RNA i białek. Celem jest odtworzenie drzew filogenetycznych, które przedstawiają relacje ewolucyjne i wskazują wspólnych przodków.

Drzewa filogenetyczne to graficzne reprezentacje pokrewieństwa. Węzły odpowiadają wspólnym przodkom, gałęzie łączą lineages, a korzeń wskazuje na najdalszy wspólny przodek całej grupy. Pojęcia kladu i monofiletycznego kladu są kluczowe dla interpretacji – klad obejmuje wszystkie potomstwa wspólnego przodka. W analizach często wykorzystuje się zestaw danych z różnych źródeł, a także outgroup, która stanowi punkt odniesienia umożliwiający określenie kierunku ewolucji.

Główne źródła danych obejmują cechy morfologiczne i anatomiczne oraz dane molekularne, takie jak sekwencje DNA/RNA i białek. W praktyce często łączy się różne typy danych w analizach wielomodalnych, aby uzyskać bardziej wytrzymałe drzewo.

Metody filogenetyczne obejmują maksymalną parsymonię (parsimonia), maksymalne prawdopodobieństwo (ML) i inferencję bayesowską (BI). Wykorzystuje się modele ewolucji oraz zegar molekularny do szacowania tempa zmian i kalibracji gałęzi. Analizy bywają podatne na problemy takie jak niedostępność danych, wsteczne sortowanie cech, paralogia, konwergencja czy reticulation.

Zastosowania filogenetyki obejmują systematykę, biogeografię, ewolucję funkcji genów, epidemiologię i ochronę przyrody. Jej rozwój nastąpił od klasycznej klasyfikacji morfologicznej do rewolucji molekularnej i badań o dużej skali genomu. Dane i narzędzia są powszechnie dostępne w bazach GenBank, ENA, TreeBASE oraz w programach takich jak BEAST, MrBayes, RAxML i MEGA.