构建系统发育树简述

1. 要点

1. 系统发育树代表了关于一组生物之间的进化关系的假设。
2. 可以使用物种或其他群体的形态学（体型）、生化、行为或分子特征来构建系统发育树。
3. 在构建树时，我们根据共享的派生特征（不同于该组祖先的特征）将物种组织成嵌套组。
4. 基因或蛋白质的序列可以在物种之间进行比较，并用于构建系统发育树。密切相关的物种通常几乎没有序列差异，而不太相关的物种往往序列差异较大。

2. 引言

地球上所有的生物都可以追溯到一个共同的祖先。任何较小的物种群也可以将其祖先追溯到共同的祖先，通常是最近的祖先。

在本文^[1]中，我们将研究用于构建系统发育树或代表一组生物的进化历史和关系的树的基本方法和逻辑。

3. 概述

在系统发育树中，感兴趣的物种显示在树枝的顶端。分支本身以一种代表物种进化史的方式连接起来——也就是说，我们认为它们是如何通过一系列分歧（一分为二）事件从一个共同祖先进化而来的。在每个分支点都有一个最近的共同祖先，由该分支点的所有物种共享。树的线条代表从一个物种延伸到下一个物种的一长串祖先。

4. 基本原理

我们如何构建系统发育树？基本原则是达尔文的“descent with modification”思想。基本上，通过观察现代生物体的变异模式（新特征），我们可以弄清楚——或者至少可以假设——它们从共同祖先进化而来的路径。

作为一个例子，让我们考虑下面的系统发育树（它显示了一组类鼠物种的进化历史）。我们看到了在该群体进化史的不同时期出现的三个新特征：毛茸茸的尾巴、大耳朵和胡须。每个新特征都由产生该特征的祖先的所有后代共享（用刻度线表示），但在该特征出现之前分裂出来的物种则不存在。

当我们构建系统发育树时，在一个群体的进化过程中出现的、与该群体祖先的特征不同的特征被称为衍生特征。在我们的示例中，毛茸茸的尾巴、大耳朵和胡须是衍生特征，而细尾巴、小耳朵和没有胡须是祖先特征。重要的一点是，派生特征可能通过失去或获得特征而出现。例如，如果 E 谱系发生另一项变化导致尾巴丢失，则无尾将被视为衍生特征。

数据集中物种或其他群体共享的派生特征是帮助我们建树的关键。如上所示，共享的派生性状倾向于形成嵌套模式，提供有关物种进化中何时发生分支事件的信息。

当我们从数据集构建系统发育树时，我们的目标是使用当今物种的共享衍生特征来推断其进化历史的分支模式。然而，诀窍在于我们无法观察我们感兴趣的物种的进化，也无法看到每个谱系何时出现新特征。

我们必须查看我们感兴趣的物种——例如 A、B、C、D 和 E——并弄清楚哪些特征是祖先的，哪些是衍生的。然后，我们可以使用共享的衍生特征将物种组织成嵌套组，如上所示。以这种方式制作的树是关于物种进化历史的假设——通常是具有可以解释其特征的最简单的分支模式的假设。

参考资料