עצים פילוגנטיים: אילן היוחסין של הטבע

מהו עץ פילוגנטי?

אילן יוחסין או עץ משפחה הוא אחת הדרכים לתעד את ההיסטוריה של בני משפחה ואת הקשרים ביניהם. באופן דומה, גם החוקרים משחזרים ומייצגים את ההיסטוריה ואת הקשרים בין מינים שונים של יצורים בעולם החי. עץ החיים, הנקרא גם עץ פילוגנטי, דומה מאוד לאילן יוחסין, שכן הוא מייצג דגם של שושלת. בבסיס העץ נמצא האב הקדמון, והענפים מייצגים את השושלות שהתפצלו ממנו. ככל שעולים בעץ מהשורשים לכיוון קצות הענפים, למעשה מתקדמים בציר הזמן.

עץ פילוגנטי ולא סולם התפתחות

תהליך האבולוציה מייצר דגם של יחסים בין שושלות, כמו הדגם שנוצר כשאנו מתארים היסטוריה משפחתית. כלומר, דגם הדומה לעץ ולא לסולם. בעבר היה נהוג לחשוב על ההיסטוריה של החיים כעל סולם, אבל בין עץ לסולם יש הבדל חשוב מאוד. סולם מציג בדרך עלייה ממשהו נחות יותר, הממוקם בתחתית הסולם, למשהו מפותח יותר, שנמצא במעלה הסולם. במאה הרביעית לפני הספירה,  כשאריסטו מיין את היצורים החיים, הוא ארגן אותם על סולם התפתחות, מיצורים נחותים ליצורים עילאיים. רעיון זה היה מקובל במשך אלפי שנים, אולם כיום אנו יודעים שתפיסה זו היא תפיסה שגויה. בעץ הפילוגנטי כל היצורים שחיים כיום וממוקמים בקצוות הענפים, התפצלו מאב קדמון משותף שנמצא בבסיס העץ והמשיכו להתפתח מאז במשך אותו משך זמן.

דמיינו שאתם יכולים להסתובב לאחור ולצעוד לאורך הענף שממנו התפתחו בני האדם. מהר למדי תפגשו את האב הקדמון המשותף לנו ולקרובינו, קופי השימפנזה והבונובו. אם תמשיכו לצעוד בנתיב הזה תפגשו את האב הקדמון המשותף לנו ולזוחלים (ולמינים רבים נוספים), לאחר מכן תפגשו את האב הקדמון המשותף לנו ולדגים (ולהרבה יותר מינים רבים נוספים) וכך הלאה. ככל שנצעד אחורה לאורך ההיסטוריה האבולוציונית שלנו נפגוש אבות קדומים יותר ויותר, שמהם התפצלו מינים רבים מאוד – עד שלבסוף נגיע לנקודה שממנה הכול התחיל – יצור חד-תאי שהוא האב-אב-אב-אב… הקדמון של כל היצורים החיים על פני כדור הארץ.

מהעץ הפילוגנטי אנו יכולים ללמוד על יחסי הקרבה בין יצורים שונים או קבוצות של יצורים.  עם זאת, בעוד שמשפחות יכולות לתעד את ההיסטוריה שלהן בעודה מתרחשת, שושלות אבולוציוניות אינן יכולות; מינים בטבע לא מגיעים עם תגיות נייר שעליהן כתובה ההיסטוריה המשפחתית שלהם. לכן, על החוקרים לשחזר את ההיסטוריה של המינים על ידי איסוף וניתוח של עדויות והשערות לגבי הקרבה בין יצורים שונים.

כדי לבנות עץ פילוגנטי, החוקרים אוספים מידע על תכונותיו של כל יצור שהם חוקרים. תכונות הן מאפיינים תורשתיים שאותם אפשר להשוות, כגון מאפיינים חיצוניים, מאפיינים התנהגותיים ורצפים של דנ"א. הדמיון בין היצורים השונים נבדק בתכונות שונות ובשיטות שונות. העיקרון העומד בייסודן של רוב השיטות לשחזור עצים פילוגנטיים הוא שמינים משתנים במהלך הדורות, ולכן נצפה לדמיון רב יותר בין מינים שהתפצלו מאב קדמון משותף שחי בעבר הקרוב בהשוואה למינים שהתפצלו מאב קדמון שחי בעבר הרחוק יותר  (כמו שנצפה שילד יהיה דומה יותר לאביו מאשר לאביו של סבו).

כדי לבנות עץ פילוגנטי מדויק ככל האפשר, יש להשוות את המינים הנחקרים במספר רב של תכונות ושיטות מחקר. למשל, ניתן לחקור במקביל את רמת הדמיון החיצונית – מבנה, צורה, תפקוד – המיוחדים למינים הנחקרים, את רמת הדמיון הגנטית (קיומם של רצפי דנ"א משותפים) ואף את רמת הדמיון המולקולרית (קיומם של חלבונים דומים). ככל שהעץ הפילוגנטי שבונים החוקרים מסתמך על יותר השוואות ונתונים, כך הוא מהימן יותר.

לצפייה במגוון גדול של עצים פילוגנטיים מומלץ להיכנס לאתר  https://www.onezoom.org/. אתר זה מציג מאגר נרחב של עצים פילוגנטיים שהתקבלו ממחקרים רבים ושונים של מדענים בכל רחבי העולם. באתר תוכלו לחפש עבור כל בעל חיים שתרצו את העץ הפילוגנטי שלו, כלומר את ההיסטוריה ההתפתחותית של המין.