בניית עץ פילוגנטי

1. בחירת הטקסונים

טקסונים הם קבוצות של יצורים שאוחדו לקבוצה טקסונומית וקיבלו שם משותף. לאחר שחזור העץ, הטקסונים יוצגו בקצות הענפים ולכן נבחר בטקסונים שאנחנו רוצים לברר את הקשרים האבולוציוניים ביניהם. אפשר להשתמש בטקסונים קטנים, כמו מין מסוים או אפילו אוכלוסייה, ואפשר גם להשתמש בטקסונים רחבים יותר ולכלול כמה מינים, למשל, קבוצת המכרסמים או אפילו כל היונקים יחד.

2. בחירת קבוצת חוץ

קבוצת חוץ היא שושלת שנמצאת מחוץ לקבוצה שאנו בוחרים לחקור, אך קרובה אליה. לאחר שחזור העץ הפילוגנטי, קבוצת החוץ תאפשר לנו לקבוע היכן נמצא שורש העץ, כלומר, איזו שושלת בעץ היא הקדומה ביותר ומהם מצבי התכונה הקדומים ביותר. למשל, אם אנחנו מעוניינים לשחזר את העץ הפילוגנטי של מיני האורנים, קבוצת חוץ טובה יכולה להיות ארז, שגם הוא שייך למחטניים, אך אינו אורן.

3. בחירת תכונות

התכונות שנבחר יספקו את העדויות לשחזור העץ. אפשר להשתמש במגוון תכונות – מבניות, מולקולריות ואחרות. לא כל תכונה עוזרת לנו לשחזר את העץ הפילוגנטי;  רק תכונות הומולוגיות מסוימות מתאימות לכך.

4. איסוף עדויות

ארבעה מיני אורניםלאחר שבחרנו את התכונות ואת הטקסונים, עלינו לאסוף מידע לגבי מצב התכונות בכל טקסון. ברמה המולקולרית, מצבי תכונה יכולים להיות רצף הבסיסים של הגן שבחרנו. ברמה המבנית אפשר להשוות, למשל, את מספר הצרורות הווסקולריים במחטים של מיני האורן השונים. את כל המידע אוספים לטבלה גדולה, שמשמשת לשחזור העץ הפילוגנטי.

שני סוגים של מטריצות מידע לצורך שחזור הפילוגנזה של שבעה מיני אורנים. מטריצה מלאה יכולה לכלול מאות מינים ולכלול הרבה מאוד תכונות מבניות ורצפים גנטיים באורך אלפי בסיסים

5. בחירת העץ שמתאים ביותר לעדויות

יש שיטות רבות להערכת עצים, אך כולן פועלות על פי עיקרון דומה. אם אין לנו כל ידע מוקדם, אפשר לקשר טקסונים בדרכים רבות ושונות. למשל, ישנם 15 עצים אפשריים לתיאור היחסים בין 5 טקסונים; 105 עצים אפשריים לתיאור היחסים שבין 6 טקסונים; 945 עצים אפשריים לתיאור היחסים בין 7 טקסונים; 2,027,025 עצים שונים לתיאור היחסים בין 10 מינים, וכך הלאה… ביולוגים בוחנים את כל העצים האפשריים ומנסים לזהות את העץ שהכי סביר שמסביר את היחסים שבין הטקסונים שבחרנו.

בניית העץ הפילוגנטי של חולייתנים

כדי לשחזר את הפילוגנטיקה של החולייתנים, אנו מתחילים בבחינה של נציגים מכל שושלת כדי ללמוד על התכונות החיצוניות שלהם: האם יש לשושלת הזו חוליות, שלד גרמי, ארבע גפיים, שק שפיר וכו'. על בסיס אפיון זה ניתן לבנות את העץ הפילוגנטי. העץ נבנה על ידי שימוש בתכונות משותפות ותכונות נגזרות.

בדומה לעצי משפחה, העץ הפילוגנטי מייצג דגם של שושלת. עם זאת, בעוד שמשפחות יכולות לתעד את ההיסטוריה שלהן בעודה מתרחשת, שושלות אבולוציוניות אינן יכולות; מינים בטבע לא מגיעים עם תגיות נייר שמראות את ההיסטוריה המשפחתית שלהן. לכן, יש לשחזר את ההיסטוריה של המינים על ידי איסוף וניתוח של עדויות והשערת השערות לגבי הקרבה שבין יצורים שונים – הפילוגנטיקה שלהם.

כדי לבנות עץ פילוגנטי כגון זה, ביולוגים אוספים מידע על התכונות של כל יצור שהם חוקרים. תכונות הן מאפיינים תורשתיים שאותם אפשר להשוות, כגון מאפיינים חיצוניים, מאפיינים התנהגותיים ורצפים של דנ"א.