phylogenetischen

Phylogenetische Analysen befassen sich mit den Evolutionären Beziehungen zwischen Organismen oder Genen. Das Adjektiv phylogenetisch leitet sich vom Griechischen phylon (Stamm, Stammbaum) und von genetisch ab. In der Biologie dient der Begriff Phylogenie dazu, Hypothesen über Verwandtschaft abzuleiten, zu testen und zu visualisieren. Typischerweise wird dazu ein phylogenetischer Baum erstellt, der die Beziehungen als baumartige Struktur darstellt.

Datenquellen in der Phylogenetik umfassen sowohl morphologische Merkmale und anatomische Strukturen als auch molekulare Informationen wie DNA-, RNA- oder Proteinsequenzen. Wichtig ist die Unterscheidung zwischen Homologie (gemeinsame Abstammung) und Homoplastie oder Konvergenz (äußere Ähnlichkeit ohne gemeinsame Abstammung). Aus Merkmalen oder Sequenzen entsteht eine Datenmatrix, die als Grundlage für die Baumrekonstruktion dient. Phylogenetische Bäume liefern Hypothesen über Monophylie (gemeinsamer Vorfahre und alle Nachkommen), Paraphylie oder Polyphyly, je nachdem wie die Verwandtschaften gruppiert werden.

Methoden zur Baumrekonstruktion reichen von distances- basierten Ansätzen über maximale Parsimonie bis hin zu Maximum-Likelihood- und Bayesian-Inferenz-Ansätzen. Dabei kommen Modelle der Sequenz- bzw. Modellierung von Evolutionsprozessen zum Einsatz. Bewertungsmaße wie Bootstrap-Werte oder posterior probability geben an, wie zuverlässig bestimmte Verzweigungen gestützt sind. Zeitliche Aspekte lassen sich durch Molekulare Uhrenkalibrationen, Fossilbelege oder Tip-Dating in die Bäume integrieren.

Anwendungen der phylogenetischen Analyse finden in der Systematik, Evolutionären Biologie, Bioinformatik, Epidemiologie und Biodiversitätsforschung statt. Wichtige Herausforderungen umfassen Konflikte zwischen Gen- und Artbäumen, unvollständige Abstammungsgeschichte, Horizontaler Gentransfer sowie Daten- und Modellunsicherheiten.