Cladogrammen zijn een belangrijk instrument dat door wetenschappers gebruikt wordt om de kenmerken van bepaalde diersoorten en hun mogelijke gemeenschappelijke voorouders in kaart te kunnen brengen. Als je in de biologie de evolutie bestudeert, is de kans groot dat je op enig moment een cladogram tegenkomt. Op het eerste gezicht kunnen deze diagrammen nogal ingewikkeld lijken, maar als je eenmaal weet waar je moet beginnen, zijn ze vrij eenvoudig te lezen. Cladogrammen zijn bedoeld om te laten zien hoe diersoorten in de loop der tijd bepaalde eigenschappen of gemeenschappelijke kenmerken hebben ontwikkeld, zoals een ruggengraat of vier ledematen. Tijdens je zoektocht met behulp van een cladogram kan het zijn dat je interessante overeenkomsten ontdekt waar je anders nooit aan gedacht zou hebben! Lees dus verder voor alles wat je moet weten over de interpretatie van een cladogram, en hoe je er zelf een kunt maken.
Dingen die je moet weten
- Gebruik cladogrammen om hypothetische evolutionaire relaties tussen verschillende organismen te ontdekken.
- Traceer evolutionaire veranderingen door de hoofdlijn van een cladogram van het begin tot het einde te volgen.
- Ontdek overeenkomsten tussen verschillende dieren door hun gemeenschappelijke voorouder te identificeren als een knooppunt in een cladogram.
- Maak je eigen cladogram door drie of vier dieren te kiezen en hun evolutionaire relatie te tonen op basis van specifieke kenmerken.
Stappen
Wat is het verschil tussen een cladogram en een fylogenetische stamboom?
-
Een cladogram is gebaseerd op kenmerken, terwijl een fylogenetische stamboom gebaseerd is op genetica. De relaties getoond door cladogrammen zijn hypothetisch, wat betekent dat ze genetisch niet bewezen zijn. De relaties in een fylogenetische stamboom daarentegen zijn gebaseerd op moleculair bewijs, meestal van DNA. [1] X Bron
- Je leest cladogrammen en fylogenetische stambomen op dezelfde manier, maar fylogenetische stambomen zijn vaak wat complexer dan cladogrammen.
- Een cladogram kun je makkelijk zelf maken, maar je kunt geen fylogenetische stamboom maken zonder toegang te hebben tot DNA of andere moleculaire gegevens van de dieren die je bestudeert.
- Om de zaken lekker verwarrend te maken voor leken, gebruiken veel biologen deze twee termen door elkaar, of verwijzen ze naar beide soorten diagrammen als "evolutiestambomen."
-
Een cladogram toont het tijdsverloop, terwijl een fylogenetische boom genetische verschillen toont. De hoofdlijn op een cladogram is niet op een specifieke schaal getekend, maar je kunt daaruit afleiden dat knopen die dichter bij het begin van de hoofdlijn liggen langer geleden hebben plaatsgevonden dan knopen dichter bij het einde. Bij een fylogenetische stamboom toont de hoofdlijn de mate waarin organismen genetisch veranderen. Hoewel dit in de loop van de tijd kan gebeuren, is de tijdsduur zelf minder belangrijk dan de hoeveelheid genetisch verschil. [2] X Bron
- Op een fylogenetische stamboom lijken dieren die dichter bij elkaar staan ook genetisch meer op elkaar. Dit geldt niet altijd op een cladogram dat geen gebruik maakt van moleculair bewijsmateriaal.
Advertentie
-
Zoek het beginpunt van het cladogram. Elk cladogram heeft een hoofdlijn die de tijd weergeeft. De lijn begint aan één kant voordat er vertakkingen zijn.
- Het beginpunt bevindt zich meestal links onderaan, maar het kan een andere plek zijn, afhankelijk van de oriëntatie van het cladogram. Bij cladogrammen maakt de oriëntatie niet uit: ze geven dezelfde informatie, hoe je ze ook draait.
-
Ga omhoog op de hoofdlijn van het cladogram om vooruit te gaan in de tijd. Het beginpunt dat je bepaald hebt is het vroegste punt in de tijd dat wordt weergegeven op het cladogram dat je bekijkt. Het andere uiteinde van het cladogram is het meest recente tijdstip. De positie van een knooppunt op de lijn geeft het relatieve punt in de tijd aan waarop dat bepaalde kenmerk of die eigenschap zich ontwikkeld heeft. [3] X Bron
- De lijnen in een cladogram worden niet op schaal getekend. Met andere woorden, de hoofdlijn begint of eindigt niet op een bepaald jaar en de afstand tussen de knopen komt niet overeen met een bepaalde reeks van jaren.
- Omdat de lijnen niet op schaal zijn getekend, kun je niet afleiden "hoe lang geleden" een bepaald kenmerk geëvolueerd is. Je kunt er alleen uit afleiden of een kenmerk voor of na een ander kenmerk in het cladogram is geëvolueerd.
-
Gebruik de positie van de knooppunten om te bepalen welke kenmerken het eerst evolueerden. Het knooppunt dat zich het dichtst bij het begin bevindt, is het kenmerk dat het eerst evolueerde ten opzichte van de andere kenmerken in het cladogram. De volgende daarboven was het volgende kenmerk dat zich ontwikkeld heeft, enzovoort, tot de laatste knoop, die de meest recente evolutionaire ontwikkeling weergeeft. [4] X Bron
- Als bijvoorbeeld het knooppunt dat zich het dichtst bij het beginpunt van de hoofdlijn bevindt "tanden" voorstelt en het knooppunt halverwege de hoofdlijn vanaf het beginpunt "longen," kun je uit het cladogram afleiden dat de dieren eerst tanden hebben gekregen en later pas longen.
- Vergeet niet dat je, omdat de lijnen geen specifieke data of reeksen van data weergeven, niet precies kunt zeggen hoe lang het duurde voordat deze evolutionaire ontwikkelingen plaatsvonden, maar alleen in welke algemene volgorde ze plaatsvonden.
-
Bepaal verschillen in dieren op basis van waar zij zich aftakken van de hoofdlijn. Een dier vertakt zich van de hoofdlijn op het punt waar de evolutie van het dier afwijkt van de andere dieren in het cladogram. Het heeft geen van de kenmerken voorbij het knooppunt waar het zich aftakte. [5] X Bron
- Stel je bijvoorbeeld een eenvoudig cladogram voor met de kenmerken "ruggengraat" en "vier ledematen." Twee van de dieren zijn haaien en mensen. Zowel haaien als mensen hebben een ruggengraat, maar haaien hebben geen vier ledematen. Haaien zouden zich bij het knooppunt "ruggengraat" van de hoofdlijn aftakken.
-
Relateer de dieren aan elkaar op basis van de kenmerken die ze delen. Grotere groepen dieren hebben een gemeenschappelijke voorouder verder terug in de tijd. Als je begint bij de eerste knoop van een cladogram, hebben alle dieren die zich "na" die knoop vertakken, het kenmerk van de eerste knoop met elkaar gemeen. [6] X Bron
- Stel bijvoorbeeld dat je een cladogram bekijkt met knooppunten voor vier ledematen, haar en intrekbare klauwen. De dieren in het cladogram zijn reptielen, kangoeroes, honden en katten. Van deze dieren zou je kunnen zeggen dat kangoeroes, honden en katten allemaal twee van die kenmerken (vier ledematen en haar) hebben.
- In dit voorbeeld worden reptielen beschouwd als een zogenaamde "outgroup"; zij hebben slechts één kenmerk gemeen met de andere groepen, en hebben waarschijnlijk veel meer verschillen. Op een cladogram zijn zij het eerste dier dat zich van de hoofdlijn aftakt. [7] X Bron
Advertentie
-
Kies drie of vier dieren voor de eindpunten van je cladogram. In de grootste cladogrammen worden honderden of zelfs duizenden organismen geanalyseerd en wordt gebruik gemaakt van computers om de gegevens te verzamelen en het uiteindelijke diagram te produceren. Maar als je maar een paar dieren wilt bestuderen, kun je daar vrij gemakkelijk zelf een cladogram voor maken. [8] X Bron
- Kies bijvoorbeeld honden, katten, paarden en schildpadden.
-
Ga op zoek naar een kenmerk dat al je dieren gemeen hebben. De eerste knoop in je cladogram stelt een gemeenschappelijke voorouder voor die een kenmerk heeft ontwikkeld dat al je dieren gemeen hebben. Dit kenmerk is ook het eerste kenmerk dat evolueerde uit alle kenmerken die uiteindelijk in je cladogram zullen worden opgenomen. [9] X Bron
- Honden, katten, paarden en schildpadden hebben bijvoorbeeld allemaal een ruggengraat, dus dat zou het eerste knooppunt kunnen zijn op de hoofdlijn van je cladogram; de gemeenschappelijke voorouder die al deze dieren gemeen hebben en die een ruggengraat ontwikkelde.
-
Probeer andere kenmerken van de dieren te bedenken. Probeer ongeveer twee keer zoveel kenmerken te bedenken als je dieren hebt. Maak een tabel en laat je lijst van kenmerken aan de linkerkant doorlopen. Maak langs de bovenste regel van de tabel een kolom voor elk dier dat je in je cladogram wilt opnemen. Vervolgens kun je gewoon een vinkje zetten in de rij voor het kenmerk als het dier in die kolom het heeft. [10] X Bron
- Je zou bijvoorbeeld ruggengraat, hoeven, op vier poten lopen, vleeseters, haar/bont, warmbloedig, borstklieren en intrekbare klauwen kunnen noemen. Dan zet je vinkjes in de kolom "paard" voor al die eigenschappen, behalve voor de intrekbare klauwen.
-
Verklein je lijst zodat bij elk knooppunt een dier aftakt. Kijk in je tabel om één kenmerk te vinden dat alle dieren hebben, één kenmerk dat alle dieren op één na hebben, een ander kenmerk dat alle dieren op twee na hebben, enzovoort. Als je hier tegen een blok aanloopt, probeer dan meer kenmerken te bedenken tot je er een vindt dat past. [11] X Bron
- Om terug te komen op het vorige voorbeeld: je ziet dat alleen paarden hoeven hebben, dus dat kenmerk kun je verwijderen; omdat geen enkel ander dier het heeft, zou je namelijk niks hebben om de paarden mee te vergelijken.
- Aan de andere kant zijn katten een sterke kanshebber voor de laatste plaats, omdat zij alle kenmerken hebben (behalve de hoeven, die je verwijderd hebt).
- Omdat alle dieren vier poten hebben en een ruggengraat, heb je maar één van deze kenmerken nodig voor je eerste knooppunt; de andere kun je elimineren.
-
Teken meerdere cirkels om elkaar heen om te laten zien welke dieren welke kenmerken gemeen hebben. De grootste cirkel staat voor het kenmerk dat alle dieren gemeen hebben. Teken vervolgens een kleinere cirkel daarbinnen, die staat voor een kenmerk dat sommige, maar niet alle dieren hebben. [12] X Bron
- Voor het voorbeeld met honden, katten, paarden en schildpadden zou de grootste cirkel de "ruggengraat"-cirkel zijn, omdat al je dieren er een hebben. Trek vervolgens binnen die cirkel een cirkel voor warmbloedigen, die al je dieren behalve schildpadden omvat. Daarna heb je een kleinere cirkel voor "carnivoren", met de kleinste cirkel voor "intrekbare klauwen".
- Label elk van je dieren in de cirkel dat staat voor het laatste kenmerk dat het gemeen heeft met de andere dieren voordat het afwijkt. In het bovenstaande voorbeeld komen schildpadden in de grootste cirkel, vervolgens paarden in de op één na grootste, en tenslotte honden en katten in de kleinste cirkel.
-
Maak van je concentrische cirkels een cladogram. Trek de hoofdlijn van je cladogram diagonaal van linksonder naar rechtsboven. Maak een tak een eindje omhoog vanaf het beginpunt in de linkerbenedenhoek. Maak dan de rest van de takken met tussenpozen op de lijn tot je bij het einde bent. [13] X Bron
- In het voorbeeld vertakken schildpadden zich als eerste, vanaf het knooppunt dat voor "ruggengraat" staat. Je volgende knooppunt zou "warmbloedigen" zijn, met paarden, die zich daarvan aftakken. Vervolgens zou je de honden laten aftakken van het knooppunt "vleesetend" knooppunt, zodat alleen katten overblijven na het knooppunt voor "intrekbare klauwen."
Advertentie
Tips
- De richting van een cladogram maakt geen verschil: het toont dezelfde evolutionaire relaties, ongeacht de richting waarin de hoofdlijn wijst of de plaats van de uiteinden. [15] X Bron Als je een bepaald cladogram verwarrend of moeilijk leesbaar vindt vanwege de oriëntatie, probeer het dan zelf te tekenen zodat de hoofdlijn in een andere richting wijst!
Bronnen
- ↑ https://evolution.berkeley.edu/phylogenetic-systematics/reading-trees-a-quick-review/
- ↑ https://evolution.berkeley.edu/phylogenetic-systematics/reading-trees-a-quick-review/
- ↑ https://www.nausetschools.org/cms/lib/MA02212418/Centricity/Domain/204/Phylogeny%20Review%20Worksheet%202017.pdf
- ↑ https://www.nausetschools.org/cms/lib/MA02212418/Centricity/Domain/204/Phylogeny%20Review%20Worksheet%202017.pdf
- ↑ https://www.nausetschools.org/cms/lib/MA02212418/Centricity/Domain/204/Phylogeny%20Review%20Worksheet%202017.pdf
- ↑ https://www.cbsd.org/cms/lib/PA01916442/Centricity/Domain/2169/Pearson%20Chapter%2018.2.pdf
- ↑ https://evolution.berkeley.edu/phylogenetic-systematics/reading-trees-a-quick-review/
- ↑ https://ucmp.berkeley.edu/clad/clad2.html
- ↑ https://www.education.txst.edu/ci/faculty/dickinson/PBI/PBISpring07/AlienInvasion/Content/Making%20Cladograms.pdf
- ↑ https://www.bu.edu/gk12/eric/cladogram.pdf
- ↑ https://www.bu.edu/gk12/eric/cladogram.pdf
- ↑ https://www.education.txst.edu/ci/faculty/dickinson/PBI/PBISpring07/AlienInvasion/Content/Making%20Cladograms.pdf
- ↑ https://www.education.txst.edu/ci/faculty/dickinson/PBI/PBISpring07/AlienInvasion/Content/Making%20Cladograms.pdf
- ↑ https://evolution.berkeley.edu/phylogenetic-systematics/using-trees-for-classification/
- ↑ https://academic.oup.com/bioscience/article/62/8/757/244348?login=false