Kladogramm erstellen + analysieren [Biologie, Evolution, Oberstufe]
TeacherToby
https://www.youtube.com/watch?v=TFD3lYw5Yio

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 [musik] In diesem Video geht es um die Frage, was man unter einem Clanogramm versteht,
0:11 wie man es erstellt und auswertet. Ein Kladogramm sieht im Grunde aus wie ein verzweigtes Diagramm. Es ist ein Stammbaum, der stammesgeschichtliche
0:20 Beziehungen zwischen verschiedenen Gruppen abbildet, wie z.B. hier exemplarisch die der Wirbeltiere. Ein solcher Stammbaum kann theoretisch die
0:28 Entwicklungsgeschichte aller Lebensform darstellen, der Stammbaum des Lebens sozusagen, aber auch die einer großen Entwicklungslinie wie z.B. der
0:36 Wirbeltiere oder auch die Geschichte einzelner Individuen oder Population innerhalb einer Art. Egal, welche Gruppen abgebildet sind, ein Kladogramm
0:46 liest sich immer gleich. Auf der X-Achse ist die Zeit abgebildet. Weil es in einem Kladogramm keine absolute Zeitachse gibt, sind die Zeitangaben
0:56 relativ. Es lässt sich sagen, dass diese Aufgabelung weiter links früher stattgefunden hat, als diese Aufgabelung weiter rechts in dem Kladogramm, aber es
1:06 lässt sich nicht genau sagen wann. Ein Kladogramm basiert auf der Evolution von Merkmal, hier dargestellt als rote Punkte. Die auftretenden Knotenpunkte
1:16 sind als gemeinsam abgeleitete Merkmale sogenannte Synapomorphin definiert. Was bedeutet das genau? Beispielsweise kam es irgendwann zu einem bestimmten
1:27 Zeitpunkt zur Evolution eines Merkmals, z.B. der Wirbelsäule. Dieses Merkmal hat für alle nachfolgenden Organismengruppen Gültigkeit. Deshalb gehören all diese
1:38 Gruppen zur Gruppe, fachsprachlich Taxon genannt der Wirbeltiere. Ein Merkmal, das evolviert und ein Charakteristikum für alle nachfolgenden
1:48 Gruppen ist, wird in einem Cladogramm als Knotenpunkt dargestellt. Bei jedem dieser Knotenpunkte sind also abgeleitete
1:56 neue [musik] Merkmale, sogenannte Synapomorphin entstanden, die bei allen Vertretern der nachfolgenden Organismengruppen auftreten und als
2:05 Hinweis auf eine gemeinsame Abstammung gelten. Gleichzeitig grenzt der Knotenpunkt auch die Gruppen, die dieses Merkmal
2:13 gemeinsam erworben haben, von allen übrigen Organismengruppen ab, die dieses Merkmal nicht besitzen. So können wir feststellen, dass das Lanzettfischchen
2:22 im Gegensatz zu allen Wirbeltieren keine Wirbelsäule besitzt. Gleiches gilt für jeden weiteren Knotenpunkt, an dem es zur Evolution eines Merkmals gekommen
2:31 ist. Die Lunge als Atemorgan evolvierte irgendwann zu etwa diesem Zeitpunkt. Als gemeinsam neu erworbenes Merkmal gilt für alle nachfolgenden Gruppen, dass sie
2:42 eine Lunge besitzen, nicht jedoch für die Gruppen von Barsch und das Land Setettfischen. Haare oder Milchdrüsen sind Merkmale, die evolvierten und für
2:50 die Maus und den Menschen gelten, nicht jedoch für die übrigen Organismengruppen. Wenn man feststellt, dass Gruppen
2:57 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
3:08 Säugetiere, denn diese besitzen unter anderem alle die Merkmale Haare und Milchdrüßen. Moss und Mensch stehen exemplarisch für zwei der insgesamt
3:16 deutlich zahlreicheren Säugetiarten und auch die merkmale Haare und Milchdrüsen sind exemplarisch zwei Synapomorphin der Säugetiere, die neben diesen Merkmal
3:24 noch weiter aufweisen. Jede Gruppe von Arten, die einen Name zugeordnet ist, bezeichnet man als Taxon bzw. Also im Plural als Taxa. In diesem
3:34 Stammbaum stellen z.B. Mensch, Säugetiere, Landwirbeltiere und Wirbeltiere jeweils Taxada. Dabei gehört das Taxon Mensch zum nächsten
3:43 umfangreicheren Taxon der Säugetiere. Dieses ist wiederum Teil des noch umfassenderen Taxons der Landwirbeltiere und schließlich der Wirbeltiere. Aber
3:53 nicht nur die Frage, ob stammesgeschichtliche Verwandtschaft zwischen Arten vorliegt, sondern auch wie eng diese Verwandtschaft ist, lässt
3:59 sich anhand eines Sklaudogramms ableiten. Mäuse und Menschen, die beiden einzigen verglichenen Tiere mit Fell und Milchdrüsen, haben einen gemeinsamen
4:08 Vorfahren, der jünger ist als der letzte gemeinsame Vorfahrer von Maus mit Tauben und Krokodilen. Anders formuliert, Maus und Mensch sind untereinander näher
4:17 verwandt als jeweils mit Taube oder Krokodil. Die Tatsache, dass ein Kladogramm auf Synapomorphin, also gemeinsam abgeleiteten Merkmalen
4:27 basiert, ermöglicht es auch abzuleiten, wie eng verwandtschaftliche Verhältnisse sind und dies ist auch die Grundlage für die Rekonstruktion eines Cladogramms.
4:37 Oft ist dafür eine sogenannte Merkmalstabelle gegeben, die für die einzelnen Organismengruppen angibt, ob ein jeweiliges Merkmal vorhanden ist
4:45 durch ein Plus ausgedrückt oder fehlt durch ein Minus ausgedrückt. Wie gelangt man von so einer Tabelle zu einem Cladogramm?
4:55 Zunächst identifiziert man die Außengruppe. Noch mal zur Erinnerung, in phylogenetischen Untersuchungen bezeichnet man die Organismengruppe, die
5:02 im Mittelpunkt der Analyse steht. Hier also die Wirbeltiere als Innengruppe. Um ihre Merkmale einordnen zu können, wird sie mit einer Außengruppe verglichen.
5:11 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
5:20 Setfisch, der als einzige Gruppe alle Merkmale mit Minus aufweist. Das bedeutet, alle hier betrachteten Merkmale gelten zunächst als nicht
5:28 vorhanden. Ursprünglich folglich ist die Außengruppe ganz zu Beginn des Stammbaums zu positionieren. Im nächsten Schritt schaut man sich an, welches
5:37 Merkmal als erstes auftritt, also bei möglichst vielen Gruppen fahen ist, aber nicht bei der Außengruppe. Das hier ist der Kiefer. Bis auf den
5:45 Land Setfisch besitzen alle anderen Gruppen dieses Merkmal. Das bedeutet, der erste Knotenpunkt im Kladogramm ist die Evolution des Kiefers. Alle anderen
5:55 Gruppen gehören damit zu den Kiefermäulern. Nun sucht man das nächste gemeinsame Merkmal, das eine kleinere Gruppe verbündet, die Lunge. Der Barsch
6:04 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
6:14 und Weise einfach weiter. Krallen oder Nägel aus Alphakeratin existieren bei den Organismengruppen ab der Eidechse. Dies ist der nächste Knotenpunkt und der
6:23 Salamanda zweigt vorher ab. So wie wir bisher vorgegangen sind, können wir bei der Rekonstruktion des Stammbaums nicht weiter vorgehen. Schließlich ist das
6:31 nächste evolvierte Merkmal, nämlich der Kropf, hier im Sinne einer dehnbaren Speiseröhre verstanden, nicht bei allen Organismengruppen bis auf der Eidechse
6:41 vorhanden, sondern nur bei Krokodil und Taube. Das bedeutet, wir haben hier keine einfache Stufenfolge mehr, sondern müssen den Stammbaum aufspalten. Im
6:52 nächsten Schritt sucht man daher nach Merkmalen, die die verbleibenden Gruppen in sinnvolle Teilgruppen gliedern. Betrachtet man die Tabelle genauer,
6:59 fällt auf, Eidechse, Krokodil und Taube besitzen Schuppen aus Bettergeratin. Die Maus und Menschen besitzen stattdessen Haare und Milchdrüsen. Hier liegt also
7:08 eine klare Aufteilung in zwei Gruppen mit jeweils eigenen Synapomorophienformen. Das hat eine wichtige Konsequenz für das
7:15 Kladogramm. Ab dem letzten gemeinsamen Knotenpunkt, den Landwirbeltieren mit Krallen oder Nägeln, verzweigt sich der Stammbaum in zwei Linien. Die erste
7:26 Linie, die Eidechse, Krokodile und Taube umfasst und die zweite Linie, die Maus und Mensch umfasst. Ihr solltet euch also merken, wenn keine
7:35 durchgehende Stufenfolge von Merkmalen mehr erkennbar ist, gruppiert man die Organismen nach gemeinsamen Synapomorphin und setzt an dieser Stelle
7:44 eine Verzweigung im Kladogramm. Innerhalb der Gruppe von Eidechse, Krokodil und Taube geht man nun wieder so vor wie davor auch. Ein Kopf besitzt
7:54 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
8:04 der Krokodile zweigt vorher ab. Haar und Milchdrüsen gibt es nur bei Maus und Mensch. Diese Synapomorphin bilden also wieder einen gemeinsamen Knotenpunkt und
8:14 bilden die Säugetiere als Gruppe. So viiel zur Rekonstruktion von Kladogrammen und ihrer Interpretation. Das deutlich umfassendere Video zu
8:23 phylogenetischen Stammbäumen seht ihr an dieser Stelle noch einmal verlinkt. In diesem werden auch weitere wichtige Fachbegriffe erläutert, wie z.B. was es
8:31 mit den Begriffen monophyletisch, paraphyletisch und polyphyletisch auf sich hat.