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Kladogramm erstellen + analysieren [Biologie, Evolution, Oberstufe]
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 57 Zeilen
- [musik] In diesem Video geht es um die Frage, was man unter einem Clanogramm versteht,
- wie man es erstellt und auswertet. Ein Kladogramm sieht im Grunde aus wie ein verzweigtes Diagramm. Es ist ein Stammbaum, der stammesgeschichtliche
- Beziehungen zwischen verschiedenen Gruppen abbildet, wie z.B. hier exemplarisch die der Wirbeltiere. Ein solcher Stammbaum kann theoretisch die
- Entwicklungsgeschichte aller Lebensform darstellen, der Stammbaum des Lebens sozusagen, aber auch die einer großen Entwicklungslinie wie z.B. der
- Wirbeltiere oder auch die Geschichte einzelner Individuen oder Population innerhalb einer Art. Egal, welche Gruppen abgebildet sind, ein Kladogramm
- liest sich immer gleich. Auf der X-Achse ist die Zeit abgebildet. Weil es in einem Kladogramm keine absolute Zeitachse gibt, sind die Zeitangaben
- relativ. Es lässt sich sagen, dass diese Aufgabelung weiter links früher stattgefunden hat, als diese Aufgabelung weiter rechts in dem Kladogramm, aber es
- lässt sich nicht genau sagen wann. Ein Kladogramm basiert auf der Evolution von Merkmal, hier dargestellt als rote Punkte. Die auftretenden Knotenpunkte
- sind als gemeinsam abgeleitete Merkmale sogenannte Synapomorphin definiert. Was bedeutet das genau? Beispielsweise kam es irgendwann zu einem bestimmten
- Zeitpunkt zur Evolution eines Merkmals, z.B. der Wirbelsäule. Dieses Merkmal hat für alle nachfolgenden Organismengruppen Gültigkeit. Deshalb gehören all diese
- Gruppen zur Gruppe, fachsprachlich Taxon genannt der Wirbeltiere. Ein Merkmal, das evolviert und ein Charakteristikum für alle nachfolgenden
- Gruppen ist, wird in einem Cladogramm als Knotenpunkt dargestellt. Bei jedem dieser Knotenpunkte sind also abgeleitete
- neue [musik] Merkmale, sogenannte Synapomorphin entstanden, die bei allen Vertretern der nachfolgenden Organismengruppen auftreten und als
- Hinweis auf eine gemeinsame Abstammung gelten. Gleichzeitig grenzt der Knotenpunkt auch die Gruppen, die dieses Merkmal
- gemeinsam erworben haben, von allen übrigen Organismengruppen ab, die dieses Merkmal nicht besitzen. So können wir feststellen, dass das Lanzettfischchen
- im Gegensatz zu allen Wirbeltieren keine Wirbelsäule besitzt. Gleiches gilt für jeden weiteren Knotenpunkt, an dem es zur Evolution eines Merkmals gekommen
- ist. Die Lunge als Atemorgan evolvierte irgendwann zu etwa diesem Zeitpunkt. Als gemeinsam neu erworbenes Merkmal gilt für alle nachfolgenden Gruppen, dass sie
- eine Lunge besitzen, nicht jedoch für die Gruppen von Barsch und das Land Setettfischen. Haare oder Milchdrüsen sind Merkmale, die evolvierten und für
- die Maus und den Menschen gelten, nicht jedoch für die übrigen Organismengruppen. Wenn man feststellt, dass Gruppen
- gemeinsam neue Merkmale aufweisen, die nur für sie gelten, dann gibt man ihnen häufig Namen. Die Maus und der Mensch gehören zur Gruppe zum Taxon der
- Säugetiere, denn diese besitzen unter anderem alle die Merkmale Haare und Milchdrüßen. Moss und Mensch stehen exemplarisch für zwei der insgesamt
- deutlich zahlreicheren Säugetiarten und auch die merkmale Haare und Milchdrüsen sind exemplarisch zwei Synapomorphin der Säugetiere, die neben diesen Merkmal
- noch weiter aufweisen. Jede Gruppe von Arten, die einen Name zugeordnet ist, bezeichnet man als Taxon bzw. Also im Plural als Taxa. In diesem
- Stammbaum stellen z.B. Mensch, Säugetiere, Landwirbeltiere und Wirbeltiere jeweils Taxada. Dabei gehört das Taxon Mensch zum nächsten
- umfangreicheren Taxon der Säugetiere. Dieses ist wiederum Teil des noch umfassenderen Taxons der Landwirbeltiere und schließlich der Wirbeltiere. Aber
- nicht nur die Frage, ob stammesgeschichtliche Verwandtschaft zwischen Arten vorliegt, sondern auch wie eng diese Verwandtschaft ist, lässt
- sich anhand eines Sklaudogramms ableiten. Mäuse und Menschen, die beiden einzigen verglichenen Tiere mit Fell und Milchdrüsen, haben einen gemeinsamen
- Vorfahren, der jünger ist als der letzte gemeinsame Vorfahrer von Maus mit Tauben und Krokodilen. Anders formuliert, Maus und Mensch sind untereinander näher
- verwandt als jeweils mit Taube oder Krokodil. Die Tatsache, dass ein Kladogramm auf Synapomorphin, also gemeinsam abgeleiteten Merkmalen
- basiert, ermöglicht es auch abzuleiten, wie eng verwandtschaftliche Verhältnisse sind und dies ist auch die Grundlage für die Rekonstruktion eines Cladogramms.
- Oft ist dafür eine sogenannte Merkmalstabelle gegeben, die für die einzelnen Organismengruppen angibt, ob ein jeweiliges Merkmal vorhanden ist
- durch ein Plus ausgedrückt oder fehlt durch ein Minus ausgedrückt. Wie gelangt man von so einer Tabelle zu einem Cladogramm?
- Zunächst identifiziert man die Außengruppe. Noch mal zur Erinnerung, in phylogenetischen Untersuchungen bezeichnet man die Organismengruppe, die
- im Mittelpunkt der Analyse steht. Hier also die Wirbeltiere als Innengruppe. Um ihre Merkmale einordnen zu können, wird sie mit einer Außengruppe verglichen.
- Dabei handelt es sich um eine möglichst nah verwandte Art bzw. Gruppe, die jedoch nicht zur Inruppe gehört. In dieser Tabelle ist das der Land
- Setfisch, der als einzige Gruppe alle Merkmale mit Minus aufweist. Das bedeutet, alle hier betrachteten Merkmale gelten zunächst als nicht
- vorhanden. Ursprünglich folglich ist die Außengruppe ganz zu Beginn des Stammbaums zu positionieren. Im nächsten Schritt schaut man sich an, welches
- Merkmal als erstes auftritt, also bei möglichst vielen Gruppen fahen ist, aber nicht bei der Außengruppe. Das hier ist der Kiefer. Bis auf den
- Land Setfisch besitzen alle anderen Gruppen dieses Merkmal. Das bedeutet, der erste Knotenpunkt im Kladogramm ist die Evolution des Kiefers. Alle anderen
- Gruppen gehören damit zu den Kiefermäulern. Nun sucht man das nächste gemeinsame Merkmal, das eine kleinere Gruppe verbündet, die Lunge. Der Barsch
- als Fisch besitzt sie noch nicht, alle anderen schon. Der zweite Knotenpunkt ist also die Lunge. Der Barsch zweigt vorher ab. Jetzt geht man auf diese Art
- und Weise einfach weiter. Krallen oder Nägel aus Alphakeratin existieren bei den Organismengruppen ab der Eidechse. Dies ist der nächste Knotenpunkt und der
- Salamanda zweigt vorher ab. So wie wir bisher vorgegangen sind, können wir bei der Rekonstruktion des Stammbaums nicht weiter vorgehen. Schließlich ist das
- nächste evolvierte Merkmal, nämlich der Kropf, hier im Sinne einer dehnbaren Speiseröhre verstanden, nicht bei allen Organismengruppen bis auf der Eidechse
- vorhanden, sondern nur bei Krokodil und Taube. Das bedeutet, wir haben hier keine einfache Stufenfolge mehr, sondern müssen den Stammbaum aufspalten. Im
- nächsten Schritt sucht man daher nach Merkmalen, die die verbleibenden Gruppen in sinnvolle Teilgruppen gliedern. Betrachtet man die Tabelle genauer,
- fällt auf, Eidechse, Krokodil und Taube besitzen Schuppen aus Bettergeratin. Die Maus und Menschen besitzen stattdessen Haare und Milchdrüsen. Hier liegt also
- eine klare Aufteilung in zwei Gruppen mit jeweils eigenen Synapomorophienformen. Das hat eine wichtige Konsequenz für das
- Kladogramm. Ab dem letzten gemeinsamen Knotenpunkt, den Landwirbeltieren mit Krallen oder Nägeln, verzweigt sich der Stammbaum in zwei Linien. Die erste
- Linie, die Eidechse, Krokodile und Taube umfasst und die zweite Linie, die Maus und Mensch umfasst. Ihr solltet euch also merken, wenn keine
- durchgehende Stufenfolge von Merkmalen mehr erkennbar ist, gruppiert man die Organismen nach gemeinsamen Synapomorphin und setzt an dieser Stelle
- eine Verzweigung im Kladogramm. Innerhalb der Gruppe von Eidechse, Krokodil und Taube geht man nun wieder so vor wie davor auch. Ein Kopf besitzt
- nur Krokodil und Taube. Die Linie der Eidechse zweigt vorher ab. Das Merkmal Federn besitzen nur Tauben, die eine eigene Linie der Vögel bilden. Die Linie
- der Krokodile zweigt vorher ab. Haar und Milchdrüsen gibt es nur bei Maus und Mensch. Diese Synapomorphin bilden also wieder einen gemeinsamen Knotenpunkt und
- bilden die Säugetiere als Gruppe. So viiel zur Rekonstruktion von Kladogrammen und ihrer Interpretation. Das deutlich umfassendere Video zu
- phylogenetischen Stammbäumen seht ihr an dieser Stelle noch einmal verlinkt. In diesem werden auch weitere wichtige Fachbegriffe erläutert, wie z.B. was es
- mit den Begriffen monophyletisch, paraphyletisch und polyphyletisch auf sich hat.
Zum Nachlesen
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