Cladogramme pour ce qui fonctionne, différence avec l'arbre phylogénétique et exemples

Un cladogramme c'est un schéma ou un contour ramifié des caractéristiques partagées par un groupe d'organismes, représentant l'histoire évolutive la plus probable de la lignée. La reconstruction est réalisée selon la méthodologie proposée par le biologiste Willi Hennig.

Les cladogramas sont caractérisés car ils regroupent les taxons en fonction de leurs synapomorphies ou caractères dérivés de caractère partagé.

Index

• 1 Qu'est-ce que c'est?
• 2 Comment ça se fait?
  • 2.1 Homologies
  • 2.2 Caractères primitifs et dérivés partagés
• 3 écoles de classification: cladisme
  • 3.1 Principe de parcimonie
• 4 Différences entre cladogrammes et arbres phylogénétiques
• 5 exemples
  • 5.1 Amniotes
  • 5.2 Singes
• 6 références

A quoi ça sert?

Les cladogrammes permettent de visualiser les relations phylogénétiques entre un groupe ou des groupes d'organismes d'intérêt.

En biologie évolutive, ces diagrammes permettent d'élaborer des arbres phylogénétiques et, par conséquent, de reconstituer l'histoire évolutive d'un groupe, en aidant à définir leur classification et leurs gammes taxonomiques.

En outre, cela aide à élucider les mécanismes évolutifs en examinant la manière dont les organismes changent avec le temps, la direction de ce changement et la fréquence à laquelle ils évoluent.

Comment ça se fait?

L'un des principaux objectifs des biologistes évolutionnistes est de trouver la position de l'espèce dans «l'arbre de vie». Pour ce faire, ils analysent différentes caractéristiques des organismes, qu’ils soient morphologiques, écologiques, éthologiques, physiologiques ou moléculaires.

Les caractéristiques morphologiques des individus ont été largement utilisées pour établir leur classification; cependant, il arrive un moment où ils ne sont pas suffisants pour distinguer certaines branches de l'arbre. Dans ce cas, les outils moléculaires aident à discerner ces relations.

Une fois le caractère choisi, des hypothèses de relations de parenté entre les espèces d'intérêt sont construites et représentées schématiquement.

Dans ce diagramme, les ramifications représentent des ancêtres hypothétiques où un événement de cladogenèse ou de séparation des lignées évolutives s'est produit. À la fin de chaque branche sont placés chacun des taxons qui ont été inclus dans l'analyse initiale, que ce soit des espèces, des genres, entre autres.

Les homologies

Afin d'établir les relations entre un groupe d'organismes, des caractères homologues doivent être utilisés. c'est-à-dire deux caractéristiques qui partagent un ancêtre en commun. Un personnage est considéré comme un homologue s’il a acquis son statut actuel par héritage direct.

Par exemple, les extrémités supérieures des humains, des chiens, des oiseaux et des baleines sont homologues. Bien qu'ils remplissent des fonctions différentes et à première vue très différentes, la structure des os est la même dans les groupes: ils ont tous un humérus, suivi du radius et du cubitus.

En revanche, les ailes des chauves-souris et des oiseaux (cette fois-ci en fonction de la structure à voler) ne sont pas homologues car elles n'ont pas acquis ces structures par héritage direct. L'ancêtre commun de ces vertébrés volants n'avait pas d'ailes et les deux groupes l'ont acquis de manière convergente.

Si l'on veut déduire des relations phylogénétiques, ces caractères ne sont pas utiles car, bien qu'ils soient similaires, ils n'indiquent pas de manière adéquate l'ascendance commune des organismes.

Caractères primitifs et dérivés partagés

Maintenant, un caractère homologue de tous les mammifères est la colonne vertébrale. Cependant, cette structure ne permet pas de différencier les mammifères des autres taxons, car d’autres groupes, tels que les poissons et les reptiles, possèdent la colonne vertébrale. Dans le langage cladiste, ce type de caractère est appelé caractère partagé primitif ou symbologie simple.

Si nous voulons établir des relations phylogénétiques entre les mammifères en utilisant la colonne vertébrale comme critère, nous ne pouvons tirer aucune conclusion fiable.

Dans le cas des cheveux, c'est un caractère commun à tous les mammifères qui n'existe pas dans d'autres groupes de vertébrés. Par conséquent, il s'agit d'un caractère dérivé partagé - synapomorphie - et est considéré comme une nouveauté évolutive d'un clade spécifique.

Pour élaborer un cladogramme, la systématique phylogénétique propose la formation des groupes taxonomiques en utilisant des caractères dérivés partagés.

Écoles de classification: cladisme

Pour établir la classification et les relations phylogénétiques entre les organismes, il est nécessaire de recourir à des normes objectives qui utilisent une méthode rigoureuse pour élucider ces modèles.

Pour éviter les critères subjectifs, des écoles de classification apparaissent: la taxonomie évolutive traditionnelle et le cladisme.

Cladisme (du grec clades, qui signifie "branche") ou phylogénétique systématique a été développé en 1950 par l'entomologiste allemand Willi Hennig, et est largement accepté pour sa rigueur méthodologique.

Les cladistes construisent des cladogrammes qui représentent les relations généalogiques entre les espèces et les autres taxons terminaux. De la même manière, ils recherchent des ensembles ordonnés de caractères dérivés ou de synapomorphies partagés.

Cette école n'utilise pas de caractères ancestraux ou de simpleiomorphies partagés et ne valide que les groupes monophylétiques; c'est-à-dire des regroupements qui incluent l'ancêtre commun le plus récent et tous les descendants.

Les groupes paraphylétiques (groupements d'organismes qui incluent l'ancêtre commun le plus récent, à l'exclusion de certains de leurs descendants) ou polyphera (groupements d'organismes de différents ancêtres) ne sont pas valables pour les cladistes.

Principe de parcimonie

Il est possible que lors de la production d'un cladogramme, plusieurs représentations graphiques montrant différents historiques évolutifs d'un même groupe d'organismes soient obtenues. Dans ce cas, le cladogramme le plus "parcimonieux" est choisi, qui contient le moins de transformations.

À la lumière de la parcimonie, la meilleure solution à un problème est celle qui exige le moins d’hypothèses. Dans le domaine de la biologie, ceci est interprété comme un nombre inférieur de changements évolutifs.

Différences entre cladogrammes et arbres phylogénétiques

Généralement, les taxonomistes établissent généralement des différences techniques entre un cladogramme et un arbre phylogénétique. Il est nécessaire de préciser qu'un cladogramme n'est pas strictement équivalent à un arbre phylogénétique.

Les branches d'un cladogramme sont une manière formelle d'indiquer une hiérarchie de clades imbriquées, tandis que dans un arbre phylogénétique, les branches sont des représentations de lignées qui se sont produites dans le passé. En d'autres termes, le cladogramme n'implique pas une histoire évolutive.

Pour obtenir un arbre phylogénétique, il est nécessaire d'ajouter des informations supplémentaires: des interprétations supplémentaires liées aux ancêtres, la durée des lignées dans le temps et la quantité de changements évolutifs intervenus entre les lignées étudiées.

Par conséquent, les cladogrammes sont les premières approximations pour la création finale d'un arbre phylogénétique, indiquant le modèle de ramification possible.

Des exemples

Amniotas

Le cladogramme des amniotes représente trois groupes de vertébrés tétrapodes: les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Tous ceux-ci sont caractérisés par la présence de quatre couches (chorion, allantoïne, amnion et sac vitellin) dans l'embryon.

Notez que le concept de "reptile" est paraphylétique, car il exclut les oiseaux; pour cette raison, il est rejeté par les cladistes.

Singes

Le cladogramme des singes comprend les genres: Hylobates, Pongo, Gorille, Pain et Homo. Populairement, le concept de singe est paraphylétique, car il exclut le genre Homo (nous humains)

Références

1. Campbell, N. A. et Reece, J. B. (2007). Biologie. Ed. Panamericana Medical.
2. Curtis, H. et Schnek, A. (2006). Invitation à la biologie. Ed. Panamericana Medical.
3. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C. et Garrison, C. (2001). Principes intégrés de zoologie. New York: McGraw-Hill.
4. Kardong, K. V. (2002). Vertébrés: anatomie comparée, fonction, évolution. McGraw-Hill.
5. Soler, M. (2002). Evolution: la base de la biologie. Projet Sud.