SYNAPOMORFIA: DEFINÍCIA A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2025

Synapomorphy je ľubovoľný znak, ktorý je jedinečný pre skupiny druhov a spoločného predka, ktorý je definuje. Tento výraz pochádza z gréčtiny a znamená „na základe spoločnej formy“.

Synapomorfie umožňujú definovať taxóny v oblasti evolučnej biológie. Preto majú interpretačnú hodnotu iba v rámci taxonomickej úrovne, na ktorej hovoria. To znamená, že sú relatívni.

cicavce

Synapomorfie sú odvodené znaky, ktoré definujú bod divergencie, pri ktorom taxón sledoval inú evolučnú cestu ako sesterský taxón. Synapomorfia je homológia medzi druhmi toho istého taxónu, ktoré ju zdieľajú.

Napríklad mliečne žľazy sú synapomorfiou cicavcov, ktorú definujú. Je to postava zdieľaná všetkými členmi triedy Mammalia, ktorá má byť monofyletická. Inými slovami, všetci jeho členovia zdieľajú rovnaký pôvod a žiadny z nich nie je mimo takto definovaného taxónu.

Synapomorfia je termín používaný kladistickou školou systematickej biológie. Podľa toho môžu byť všetky živé bytosti klasifikované na základe ich odvodených charakteristík. Okrem toho sa z tejto analýzy dá vziať do úvahy evolučná história druhu a príbuzenské vzťahy medzi nimi.

Užitočnosť synapomorfií v evolučnej analýze

Iba synapomorfie definujú monofílne daný taxón. Hoci sa zdá, že niektoré druhy nevykazujú prítomnosť znaku, existujú dva spôsoby, ako ho interpretovať.

Niekedy v jedinečných a skupinovo špecifických vývojových trajektóriách sa charakter stratil sekundárnym spôsobom. To znamená, že druh alebo skupiny druhov pochádzajú od predkov, ktorí zdieľali charakter.

Klasický prípad je u veľrýb, ktoré napriek tomu, že sú cicavcami, nemajú vlasy. Vlasy sú ďalšou synapomorfiou cicavcov.

Druhým dôvodom je výskyt pokročilého štádia zmeny charakteru v skupine, ktorá ho zjavne nemá. To znamená, že predstavujú modifikovanú synapomorfiu. To je prípad redukcie zadných krídel transformovaných na halteres hmyzu triedy Diptera.

Unikátna trajektória

Synapomorfie sú v každom prípade znaky používané na definovanie evolučných študijných skupín v kladistike. Synapomorfia, ktorá sa má považovať za takú, musí byť výsledkom jedinečnej trajektórie.

To znamená, že komplexná séria mutácií (na všetkých úrovniach a všetkých druhov), ktoré viedli k jej objaveniu sa v predkoch a jeho potomkoch, sa vyskytla iba raz.

Ak sa zdá, že iná skupina ukazuje postavu, môže sa analyzovať, či to, čo sa pozoruje, nie je analógia namiesto homológie. To znamená, že dve rôzne skupiny mohli dosiahnuť podobný charakter rôznymi spôsobmi. To sa v evolučnej biológii nazýva homoplazia.

Predkové postavy

Nakoniec simplesiomorfie predstavujú predkové postavy. To znamená tie, ktoré zdieľajú dve súvisiace taxóny spoločného predka. Synapomorfy očividne oddeľujú tieto dve taxóny a definujú ich ako také (to je odlišné).

Príklady synapomorfií

Príklady, ktoré uvedieme neskôr, sa týkajú dvoch veľkých skupín živých bytostí. Synapomorfie sa však dajú nájsť na akejkoľvek úrovni hierarchickej stupnice klasifikácie živých bytostí.

To znamená, že každý taxón je takto definovaný presne preto, že existuje aspoň jedna synapomorfia, ktorá ho definuje.

Chordáty

Akordy sú skupina zvierat (s hodnosťou kmeňa), ktoré sa vyznačujú tým, že v určitom okamihu ich vývoja predstavujú notochord alebo dorzálnu šnúru.

Predstavujú početné vývojové pokroky a dokázali kolonizovať v podstate všetky dostupné biotopy na planéte.

Najväčšia skupina akordov je skupina Vertebrata. Akordy majú jedinečné alebo exkluzívne znaky (synapomorfy), ktoré ich definujú, vrátane:

- Prítomnosť dorzálnej šnúry medzi tráviacou a nervovou trubicou.

- Prítomnosť chrbtovej nervovej trubice.

- Segmentálne pozdĺžne svaly.

- Hrtanové otvory.

- Endostyle (plášťovce, ampuly, larvy lamprey): pokročilým homológnym znakom je štítna žľaza na stavovcoch.

- Postnatálny chvost.

Mnohé z týchto synapomorfií viedli k jedinečným vývojovým špecializáciám v rámci týchto skupín zvierat. Napríklad notochord spôsobil stavovce v stavovcoch.

semenné rastliny

Spermatofyty predstavujú monofyletickú skupinu vaskulárnych rastlín, ktorá zahŕňa všetky rastliny produkujúce semená.

Preto synapomorfia, ktorá definuje skupinu, je produkcia semien, nie prítomnosť vaskulárneho systému, pretože ju majú aj iné rastliny bez semien. To znamená, že každá sadenice je cievna, ale nie každá rastlina produkuje semená.

Je to skupina rastlín, ktorá má najväčšiu biologickú diverzitu, najrozsiahlejšiu geografickú distribúciu a najúspešnejšie ekologické adaptácie. Medzi synapomorfami semenných rastlín nájdeme:

- Výroba osiva.

- Výroba „sekundárneho“ xylému, prinajmenšom predkom.

- Axilárne vetvenie.

Spermatofyty sú zasa rozdelené do dvoch veľkých monofyletických skupín: gymnospermy a angiospermy alebo kvitnúce rastliny. Každá z nich má spoločné synapomorfie pre druhy, ktoré ich tvoria.

Molekulárna synapomorfia

Nemalo by sa chápať, že všetka synapomorfia je morfologická, štrukturálna alebo funkčná. To znamená, že nie všetky príbuzenské vzťahy sa vytvárajú prostredníctvom fenotypov. Naopak, molekulárna systematika a molekulárna evolúcia preukázali rozlišovaciu schopnosť sekvencií biologických makromolekúl.

Platí to najmä vďaka pokroku v stále výkonnejších a prístupnejších technikách sekvenovania DNA. Analýza DNA a proteínových sekvencií úplne prevratila náš pohľad na príbuzenské vzťahy medzi druhmi. V skutočnosti dali úplne novú topológiu samotnému stromu života.

Ak porovnáme nukleotidovú sekvenciu konkrétneho génu medzi rôznymi druhmi, nájdeme tiež synapomorfie. Túto informáciu môžu poskytnúť aj aminokyselinové sekvencie proteínov.

Ukázalo sa, že sú veľmi užitočné v štúdiách systematiky, fylogénie a evolúcie. V súčasnosti musí byť akýkoľvek návrh na vzťah vo fylogenetickej príbuznosti, opis druhu, vývojová trajektória atď. Podporený molekulárnymi údajmi.

Táto integratívna a multidisciplinárna vízia objasnila mnohé pochybnosti, ktoré jednoduchá morfológia a fosílne záznamy v minulosti neumožnili vyriešiť.

Referencie

1. Hall, BK (2003) Zostup s modifikáciou: jednota, ktorá je základom homológie a homoplazie, ako je vidieť prostredníctvom analýzy vývoja a vývoja. Biological Reviews of Cambridge Philosophical Society, 78: 409-433.
2. Hall, BK (2007) Homoplasia a homológia: dichotómia alebo kontinuum? Journal of Human Evolution, 52: 473-479.
3. Loconte, H., Stevenson, DW (1990) Cladistics of Spermatophyta. Brittonia, 42: 197-211.
4. Page, RDM, Holmes, EC (1998). Molekulárna evolúcia: fylogenetický prístup. Blackwell Publishing Ltd.
5. Scotland, RW (2010) Hlboká homológia: pohľad zo systematiky. BioEssays, 32: 438-449.