생명의 나무 (생물학)

생명의 나무 또는 보편적인 생명의 나무는 찰스 다윈의 종의 기원(1859)^[2]의 유명한 구절에서 묘사된 바와 같이 생명의 진화를 탐험하고 생물과 멸종 생물 사이의 관계를 묘사하기 위해 사용되는 은유, 모델 그리고 연구 도구이다.

같은 계급의 모든 생물의 친화력은 때때로 큰 나무로 나타나기도 한다.나는 이 직유가 대체로 진실을 말해준다고 믿는다.

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나무 도표는 중세에서 유래하여 계보를 나타냈습니다.진화적 의미의 계통수 도표는 19세기 중반으로 거슬러 올라간다.

시간 경과에 따른 종의 진화 관계에 대한 계통 발생이라는 용어는 다윈보다 더 멀리 생명의 계통 발생 역사를 제안한 에른스트 해켈에 의해 만들어졌다.현대의 용법에서 생명의 나무는 지구 생명의 마지막 공통 조상에 뿌리를 둔 포괄적인 계통발생학적 데이터베이스의 편찬이다.생명의 트리에 대한 두 가지 공개 데이터베이스는 계통 발생 및 발산 시간용 TimeTree와 계통 발생용 Open Tree입니다.

조기 자연 분류

나무와 같은 도표는 지식을 정리하는 데 오랫동안 사용되어 왔고, 비록 18세기 자연사에서 나뭇가지 도표("열쇠")로 알려져 있지만, 자연 질서의 가장 초기의 나무 도표는 프랑스 학교 선생님과 가톨릭 신부 아우구스틴 오의 1801년 "아르브레아니크"였던 것으로 보인다.하지만,^[4][5] 오지에가 명확하게 계보적인 용어로 그의 나무에 대해 논했고, 그의 디자인은 분명히 현대 가계도의 시각적 관습을 모방했지만, 그의 나무는 진화적 또는 시간적 측면을 포함하지 않았다.오귀에의 사제적 천직과 일관되게,^[6] 식물나무는 창조의 순간에 신이 창조한 완벽한 자연의 질서를 보여주었다.

1809년, 오귀에의 "식물 나무"^[7]를 알고 있던 더 유명한 동포 장 밥티스트 라마르크 (1744–1829)는 그의 철학 ^[8]동물학에 동물 종에 대한 분기도를 포함시켰다.그러나 라마르크는 오귀에와 달리 자신의 그림을 족보나 나무로 논하지 않고 대신 타블로(deposition)^[9]라고 명명했다.라마르크는 생명체의 변형을 믿었지만, 공통의 혈통을 믿지는 않았다. 대신에 그는 생명체가 더 단순한 것에서 더 ^[10]복잡한 것으로 발전하는 평행한 계통으로 발전한다고 믿었다.

1840년, 미국의 지질학자 에드워드 히치콕 (1793–1864)은 식물과 동물을 위한 두 그루의 나무가 있는 최초의 나무와 같은 고생물학 차트를 그의 기초 지질학에서 발표했습니다.이것들은 종려나무와 ^[11]사람과 함께 왕관을 쓰고 있다.

1844년 영국에서 익명으로 출판된 로버트 체임버스의 창조사 흔적 초판에는 "채소와 ^[12]동물 왕국의 발전에 대한 효력" 장에 나무와 같은 그림이 포함되어 있었다.어류(F), 파충류(R), 조류(B)가 포유류(M)로 이어지는 경로에서 분기하는 발생학적 발달 모델을 보여준다.본문에서 이 가지치기 나무 아이디어는 지구상의 생명의 역사에 잠정적으로 적용된다: "가지치기 있을 수 있다".^[13]

다윈의 기원 1년 전인 1858년, 고생물학자 하인리히 게오르크 브론은 문자로 ^[14]표시된 가상의 나무를 발표했다.창조론자는 아니었지만 ^[15]브론은 변화의 메커니즘을 제안하지 않았다.

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  오귀스틴 오귀에의 1801 아르브레 보타니케(식물목)^[4]

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  장밥티스트 라마르크의 1809년 그의 철학적 동물군 기원에 대한 설명과 가지치기 진화 경로

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  로버트 체임버스의 1844년 자연사 유물에 있는 도표

진화 모델

다윈

찰스 다윈 (1809–1882)은 그의 진화론을 개념화하기 위해 "생명의 나무"의 은유를 사용했습니다.종의 기원(1859)에서 그는 이름 없는 큰 속 종에 대한 이론적인 생명의 나무에 대한 추상적인 도표를 제시했다(그림 참조)수평 베이스라인에는 이 속 내의 가상의 종이 A – L로 표시되어 있으며, 서로 얼마나 구별되는지를 나타내기 위해 불규칙하게 간격을 두고 있으며, 여러 각도에서 끊어진 선 위에 있어 하나 이상의 공통 조상으로부터 분리되었음을 시사한다.수직축에서 I – XIV라는 레이블은 각각 1000세대를 나타냅니다.A부터 분기하는 선은 새로운 품종을 생산하는 분기 계통을 나타내며, 그 중 일부는 멸종하여 A의 1만 세대 후예가 뚜렷한 신품종 또는 심지어¹⁰¹⁰ 아종이 되었다¹⁰.마찬가지로 I의 자손도 다양해져서 w와¹⁰ z의 신품종이¹⁰ 되었습니다.그 과정은 앞으로 4천 세대에 걸쳐 추정되어 A와 나의 후손이 a to¹⁴ z라는¹⁴ 14개의 새로운 종이 될 것이다.F는 1만4000세대에 걸쳐 비교적 변화가 없는 반면 B, C, D, E, G, H, K, L종은 멸종했다.다윈의 말에 따르면, "따라서, 같은 종의 다양성을 구별하는 작은 차이는, 그것들이 같은 속, 또는 심지어 다른 ^[16]속들 사이의 큰 차이와 같아질 때까지 꾸준히 증가하는 경향이 있습니다."이것은 에른스트 헤켈이 몇 년 후에 만든 더 선형적인 나무(아래 그림)와 달리, 종에 이름이 붙지 않은 가지 모양이며, 종의 이름을 포함하고 "하위" 종에서 "상위" 종으로의 더 선형적인 발전을 보여줍니다.다윈은 이 섹션의 요약에서 생명의 나무의 은유적 관점에서 자신의 개념을 제시했다.

같은 계급의 모든 생물의 친화력은 때때로 큰 나무로 나타나기도 한다.나는 이 직유가 대체로 진실을 말해준다고 믿는다.녹색과 싹이 트는 잔가지들은 현존하는 종들을 나타낼 수 있고, 매년 생산되는 잔가지들은 멸종된 종들의 긴 연속을 나타낼 수 있다.각각의 성장기에 모든 자라나는 잔가지들은 사방으로 뻗어나가려고 노력했고, 주변의 잔가지와 가지들을 덮쳐 죽이려 했습니다. 종과 종들이 생명을 위한 큰 싸움에서 다른 종들을 지배하려 했던 것과 같은 방식으로 말이죠.큰 가지와 작은 가지들로 나누어진 팔다리는 나무가 작을 때 가지들이 돋아났을 때 한 때 그 자체였다. 그리고 가지를 갈라놓음으로써 이전의 싹과 현재의 싹의 연결은 그룹에 종속된 모든 멸종하고 살아있는 종들의 분류를 잘 나타낼 수 있다.나무가 덤불이었을 때 번성했던 많은 가지들 중, 겨우 두세 개만이 지금은 큰 가지들로 자라났지만, 다른 모든 가지들은 살아남아 열매를 맺습니다. 그래서, 오랜 지질 시대에 살았던 종들과 함께, 지금은 매우 적은 수의 자손들이 살고 있습니다.나무의 첫 번째 생장부터 많은 가지와 가지가 썩어서 떨어져 나갔습니다.그리고 다양한 크기의 가지들은 현재 살아있는 대표자가 없고 화석 상태에서 발견된 것만으로 우리에게 알려진 전체 목, 과, 속들을 나타낼 수 있습니다.우리가 여기저기서 나무의 낮은 지게에서 튀어 나오는 가늘고 산재하는 가지를 볼 때, 그리고 그것은 우연히 선호되어 왔고 여전히 정상에서 살아있다, 그래서 우리는 때때로 오르니토린쿠스나 레피도시렌과 같은 동물을 볼 수 있다, 그것은 어느 정도 생명의 두 큰 가지에 의해 연결되고, 그리고 명백하게.보호구역에 거주함으로써 치명적인 경쟁으로부터 구했다.꽃봉오리가 자라면서 싹이 나고, 만약 꽃봉오리가 생기더라도, 이것들은 사방으로 뻗어나가고, 또 위로 올라가고, 그래서 나는 그것이 죽은 가지와 부러진 나뭇가지로 채워지고, 지표면을 가지와 아름다운 파편으로 덮는 생명의 큰 나무와 함께 있었다고 믿는다.

— 다윈은 1859년.[17]

삶 비유의 나무 다윈의 사용의 의미와 중요성 광범위하게 과학자들 학자들에 의해 거론되어 왔다.스티븐 제이 굴드, 한가지 확실한 것, 그것이 자연 선택 그의 주장의 결론을 기록했다 사실은 다윈,체들의 상속에 의해 모두 상호 연계성뿐만 아니라 생명의 역사에서의 그들의 성공과 실패 불빛이 유명한 단락"그의 원문에 중요한 장소에서"위에서 인용했다 주장했다.[18]데이비드 페니 일단 다윈이 삶의 유기체의 집단들 사이의 관계 묘사하지만, 그것은 나무에 나뭇가지와 같이, 종의 혈통과 서로 자리에 대신 들어앉았다 경쟁은 나무 사용하지 못했다고 썼다.[19]페테르 Hellström로 제네시스에 설명하는 것과 다윈은 의식적으로 생명의 성서의 나무 후에, 따라서 종교적 전통에 그의 이론 관련된 그의 나무라는 주장했다.[9]

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  페이지 다윈의 노트에서 c.7월 1837년 진화적인 나무의 그의 첫 스케치와,고 글자로"나는 생각합니다.".

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  다이어그램 다윈의 종, 1859년.
  그것은 책의 유일한 삽화.

해켈

에른스트 헤켈(1834–1919)삶의 몇그루의 나무다.그의 첫 스케치, 1860년대에 호모 사피엔스의 조상이라"Pithecanthropus alalus"을 보여 준다.[20]삶의 Generelle Morphologie derOrganismen에서 그의 1866년 나무 세 나라:식물계, 원생 생물과 동물계를 보여 준다.이"생물 다양성의 삶의 모델의 초기 'tree"로 묘사되어 왔다.[21]그의 1879년"족보의 남자"그의 1879년 책 인류의 진화는 출판되었다.그것은 모네라계에,과 사람 나무 꼭대기에서(레이블"Menschen-")를 놓고 모든 삶의 형태를 추적한다.[22]

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  해켈의 Stammbaum 역사 Primaten(1860년대).

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  Generelle Morphologie der Obiasen에 있는 해켈의 생명나무(1866)

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  인간의 진화에서 헤켈이 본 생명의 나무(1879)

1990년 이후 전개

1990년, 칼 우즈, 오토 칸들러, 마크 휠리스는 3개의 혈통으로 구성된 "생명 나무"를 제안했고, 그들은 도메인이라는 용어를 분류의 가장 높은 등급으로 도입했다.그들은 또한 박테리아, 고세균, 진핵생물이라는 용어를 이 세 가지 영역에 ^[23]대해 제안했다.

나무의 모델은 여전히 진핵 생물에게 유효한 것으로 여겨진다.나무는 네 ^[26]개 또는 두 개의 슈퍼그룹으로^[24][25] 제안되었다.Roger와 Simpson은 2009년 리뷰 기사에서 "생명의 진핵 생물의 나무에 대한 이해의 현재 변화 속도로 볼 때,^[27] 우리는 신중하게 진행해야 한다"고 결론지었다.

2015년, 오픈 트리 오브 라이프 초안이 발행되었다. 이 초안에서는 이전에 공개된 500여 그루의 트리의 정보가 단일 온라인 데이터베이스로 결합되어 자유롭게 ^[28]탐색하고 다운로드할 수 있다.또 다른 데이터베이스인 TimeTree는 생물학자들이 계통 발생과 발산 ^[29]시간을 평가하는 데 도움이 됩니다.

2016년, 모든 알려진 생명체들의 진화를 요약한 새로운 생명의 나무가 발표되었는데, 이는 가지가 주로 박테리아로 구성되어 있다는 최신 유전자 발견을 보여준다.이 새로운 연구는 새로 발견된 천 개가 넘는 박테리아와 ^[30][31][1]고세균을 통합했다.

수평 유전자 이동

원핵생물(박테리아와 고세균의 두 영역)과 bdelloid 로티퍼와^[32] 같은 특정 동물들은 수평 유전자 전달을 통해 관련이 없는 유기체 간에 유전 정보를 전달하는 능력을 가지고 있다.재조합, 유전자 손실, 복제, 그리고 유전자 생성은 박테리아와 고고학 종 사이에서 유전자가 전달될 수 있는 몇 가지 과정으로, 수직 ^[33][34][35]전달에 의한 것이 아닌 변화를 일으킨다.단일 및 다세포 수준에서 원핵생물 내에서 수평 유전자 전달의 새로운 증거가 있기 때문에, 생명의 나무는 원핵생물 ^[34]상황의 완전한 복잡성을 설명하지 못한다.

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  데이비드 힐리스의 2008년 생물의 나무에 대한 플롯은 완전히 배열된 게놈을 기반으로 한다.

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  LUCA를 뿌리로 하는 박테리아, 고세균, 진핵생물 3개 생명영역을 보여주는 rRNA 유전자용 나무, 2009년

「 」를 참조해 주세요.

• 세균필라
• 클래디스트리스
• 공통 혈통
• 생명의 산호
• 공생
• 트리 오브 라이프 웹 프로젝트

레퍼런스

추가 정보

• Darwin, Charles (1859), On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life (1st ed.), London: John Murray, ISBN 978-1-4353-9386-8
• Darwin, Charles (1872), "The Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life", Nature (6th ed.), London: John Murray, 5 (121): 318–319, Bibcode:1872Natur...5..318B, doi:10.1038/005318a0, ISBN 978-1-4353-9386-8, PMC 5184128, PMID 30164232, S2CID 4042779
• Doolittle, W. F.; Bapteste, E. (2007). "Inaugural Article: Pattern pluralism and the Tree of Life hypothesis". Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (7): 2043–2049. Bibcode:2007PNAS..104.2043D. doi:10.1073/pnas.0610699104. PMC 1892968. PMID 17261804.

외부 링크

• Tree of Life Web Project - 완전한 계통수를 인터랙티브하게 탐색합니다.
• Tree of Life Evolution은 공통의 진화 역사를 통해 지구상의 종을 연결시킵니다.
• 개럿 네스케의 생명의 나무, 울프람 시연 프로젝트: "여러분이 유기체를 선택하고 그것이 속한 분지군을 시각화할 수 있게 함으로써 많은 다른 종류의 유기체 사이의 관계를 탐험할 수 있게 해주는 상호작용적인 생명의 나무를 제시합니다."
• 녹색 생명의 나무 - 캘리포니아 대학 / 젭슨 허바리아
• NCBI 분류 데이터베이스 공통 트리