Frage von lalunaloca, 48

Phylogenetischer Stammbaum - brauche dringend Hilfe!?

Hallo, ich hoffe, dass mir jemand helfen kann:

ich verstehe einfach diese phylogenetischen Stammbäume nicht! Normalerweise würde ich mir sagen, dass es nicht schlimm ist wenn ich ein Thema nicht kann, denn alles andere ist eigentlich kein Problem, aber da es bei den expliziten Abi Hinweisen dieses Jahr steht glaube ich, dass ich das wohl irgendwie können muss.

Ich habe verstanden, dass ich nach homologen Merkmalen suchen muss, eine Merkmalstabelle anfertige und dann dieses Prinzip der einfachsten Erklärung, also desto weniger Unterschiede, desto größer die Verwandtschaft.

Ich verstehe allerdings einfach nicht wie das mit diesen Zweigen geht, also wie man das anordnet und alles.

Ich finde absolut keine Seite wo das gut erklärt ist, und mein Bio Buch ist an der Stelle sowieso Mist.

Bin für jede Hilfe dankbar, da ich inzwischen echt verzweifelt bin...

Expertenantwort
von DiegoderAeltere, Community-Experte für Biologie & Evolution, 20

"Das mit den Zweigen" ist eigentlich recht einfach. 

Aus jeder Abzweigung in einem Baumdiagramm entspringen genau zwei Linien. Der Knotenpunkt, an dem die beiden Schwestergruppen auseinandergehen, steht dabei für ihren letztem gemeinsamen Vorfahren bzw. den Zeitpunkt ihrer Trennung. 

Je näher der letzte Knotenpunkt zwischen zwei Gruppen an der Wurzel des Stammbaumes liegt, desto geringer ist auch ihr Verwandtschaftsgrad.

In den meisten phylogenetischen Stammbäumen ist es außerdem so, dass die Länge einer Linie zwischen zwei Knoten etwas über den Zeitraum zwischen diesen  Punkten aussagt. Eine lange Linie steht hierbei auch für einen langen Zeitraum. Manchmal ist die Zeit in einer Achse aufgetragen, dann müssen sämtliche Linien parallel zu dieser Achse verlaufen. Ist dies nicht der Fall und es ist z.B. nur festgesetzt, dass eine Linie von einem cm 10 Millionen Jahren entspricht, ist die Richtung der Linien hingegen nebensächlich.

Aus anderen Diagrammen lässt sich nichts über exakte Zeiträume ablesen, allerdings ist auch dann die Abfolge der Knoten eindeutig, sie verläuft von der Wurzel bis zu den Spitzen des Stammbaums.

(Ich habe mich hier mal nur auf das Konstruieren des fertigen geschriebenen Stammbaum bezogen, weil ich deine Frage so verstanden habe, dass das dein eigentliches Problem ist. Wenn bei den vorhergehenden Schritten, also der Verwandtschaftsbestimmung, auch Unklarheiten bestehen, frag bitte im Kommentar nach, damit ich dir helfen kann.)

Kommentar von lalunaloca ,

Danke für die ausführliche Antwort!

Ja zu der Verwandtschaftsbestimmung habe ich auch noch Fragen. Also ich habe das eigentlich so verstanden, dass ich dann z.B. Aminosäurensequenzen bekomme und dann zählen müsste, wie viele Basen sich unterscheiden. Und dass die, die sich am wenigsten unterscheiden am nähsten verwandt sind. Aber so wirklich sicher bin ich mir nicht.

Und bei denen wo man nur äußere Merkmale hat verstehe ich immer noch nicht ganz, woher ich weiß, ob die Merkmale homolog oder analog sind, da ja scheinbar nur homologe Merkmale relevant sind.

Ein bisschen besser verstehe ich das alles aber dank der zwei Antworten hier schon :-)

Kommentar von DiegoderAeltere ,

Schön, dass ich dir zumindest ein bisschen weiterhelfen konnte. Ja, bei den Gensequenzen sind die Sequenzen der nah verwandten Arten ähnlicher als die von weiter verwandten Arten, das hast du also richtig in Erinnerung.

Bei der Verwandtschaftsbestimmung sind auch nur homologe Strukturen wichtig, weil diese auf Verwandtschaft beruhen, Analogien hingegen nicht. Organe sind dann homolog, wenn mindestens eines der drei Homologiekriterien zutrifft:

- die Organe sind in ihrer Lagebeziehung identisch, auch wenn ihre Form variieren kann (Kriterium der Lage). Die Knochen in den Gliedmaßen von Landwirbeltieren sind demnach homolog, weil sie immer in der gleichen Reihenfolge auftreten, von der Schulter aus gesehen kommt zuerst der Oberarmknochen, dann die Unterarmknochen, dann die Handwurzelknochen, dann die Mittelhandknochen, dann die Fingerknochen. Diese Reihenfolge ist bei allen Landwirbeltieren, ob Frosch, Pferd, Vogel oder Hund, genau gleich, auch wenn die Knochen sich in ihrer Form und Funktion stark unterscheiden.

- die Organe in zahlreichen Einzelmerkmalen übereinstimmen, auch wenn ihre Lage im Organismus nicht die gleiche ist (Kriterium der spezifischen Qualität). Je komplexer die Organe und je zahlreicher die Gemeinsamkeiten, desto aussagekräftiger ist das Kriterium. Der Aufbau von Wirbeltierzähnen und Haischuppen aus Zahnschmelz, Dentin und Pulpa ist identisch, also sind sie homolog.

- wenn die ersten beiden Kriterien nicht zutreffen, können Organe trotzdem homolog sein, wenn sich die Unterschiede zwischen ihnen stammesgeschichtlich erklären lassen, etwa durch das Auftreten von fossilen oder rezenten Zwischenformen (Kriterium der Kontinuität). Die Homologie des doppelten Blutkreislaufs der Säugetiere mit zwei Herzkammern und zwei Vorhöfen und des Kiemenkreislaufs bei Fischen mit nur einer Herzkammer und einem Vorhof lässt sich durch die Blutkreisläufe von Amphibien und Reptilien belegen, die Abstufungen zwischen diesen beiden Formen darstellen (Amphibien haben einen doppelten Kreislauf mit zwei Vorhöfen, allerdings nur einer Kammer, Reptilien haben einen doppelten Kreislauf mit zwei Vorhöfen und zwei Kammern, die allerdings in die gleiche Körperarterie münden - bildlich ist das einfacher zu verstehen).

Antwort
von tanjafour, 19

Meinst du wie du vorgehen musst um diesen Stammbaum zu "erstellen"? Dann geht das so:
1) Identifizierung von Homologien, also einmal in der Evolution entstandenen Eigenschaften als Indizien für eine Verwandtschaft der untersuchten Taxa. 2) Aufstellung einer Merkmalsliste (Merkmalsmatrix). 3) Identifizierung von Apomorphien, also abgeleiteten Merkmalen, durch Außengruppenvergleich. 4) Suche nach Synapomorphien für Schwestertaxa. 5) Umsetzen der vermeintlichen Schwestergruppen-Beziehungen in ein Kladogramm.

Weitere Fragen beantworte ich gerne da ich Biologie studiere :)

Kommentar von lalunaloca ,

Danke erstmal für die Antwort! :)

Und bei Punkt 3 und 4 liegt mein Problem denn ich verstehe nicht was mit diesem Außengruppenvergleich gemeint ist..

Kommentar von tanjafour ,

Also der Außengruppenvergleich, beruht auf dem Prinzip der sparsamsten Erklärung: Merkmale, die auf eine vermutlich monophyletische Artengruppe oder eine einzige Art (sie bilden die Innengruppe) beschränkt sind, in anderen verglichenen Taxa (der Außengruppe) jedoch fehlen, gelten als abgeleitet (Apomorphie). Treten sie hingegen auch in der Außengruppe auf, so gelten sie als ursprünglich (Plesiomorphie).

Ich habs so gut wie möglich (hoffentlich) beschrieben :)

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