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演化樹,是演化學的根本之一,不過即使生物學術界也有不少人看不太懂。這個 PTT 高中生的問題,有助於釐清常見盲點。一個人如果能正確理解演化樹,對於思考問題是非常實用的(不限於演化學術)。

https://www.ptt.cc/bbs/SENIORHIGH/M.1559702726.A.9C9.html

 

「想請問要怎麼從下面這個親緣關係圖看出『鱷魚和鳥類』的親緣關係,比『鱷魚和烏龜』還相近?鱷魚、烏龜中間只有夾一個分支,鱷魚、鳥中間有夾 4 個分支,夾 4 個分支不代表親緣比較遠嗎?還是因為鱷魚和蛇、蜥蜴,兩個分支中間有個比較大的間隔,所以鱷魚~鳥之間的所有分支可以看成一群,烏龜和蛇、蜥蜴,也可個別當作一群?(如我圖中畫的兩個圈圈那樣)」

 

〖經歷時光長出來的演化樹〗

 

演化樹,也就是親緣關係樹,在探討樹怎麼看之前,最好先了解:樹是怎麼來的?

 

樹需要時間成長,演化樹是時間的產物。發揮想像力!一開始,所有生物都是一樣的,後來生物之間漸漸有惹差異,不同的生物,彼此累積更多差異,愈來愈不一樣。而這個過程不斷重複,形成千變萬化的不同生物們。

 

演化樹,就是重建上述生物們漸漸分家的過程。假如兩種生物間的親戚關係愈近,它們在樹上的位置就會愈接近,反之亦然。問題是,怎麼樣才叫「接近」?

 

〖點(node)與線(branch)〗

 

演化樹有許多種表示法,不過基本結構上只有 2 種東西:「點」和「線」。點是兩條線會合的點,一條線(branch)代表一個演化分枝,兩個演化分枝能追溯到一個共同的點(node),點是兩個分枝的「共同祖先」。

 

不過有些點,只是方便表達,不是真的代表共同祖先的點,千萬不要搞混,在圖片中有很清楚的說明。

 "Tree" Facts: Terminology

 

像是 Human 和 Mouse,它們平行線最後都有個直角的點,不過那只是畫圖用的,這兩個 branch 實際上的 node,是線轉過直角後(仍然是同一個 branch),延伸交會的地方,那裡才是真正的點。

 

線可以畫成直的、斜的、粗的、細的、圓的各種形狀,線也可以各種花式轉動、滾動、3D、4D、5G;但是不管怎麼畫,關鍵都在於線與點的關係

 

三條線當中,假如當中兩條線能找到比較近的一個點,那麼這兩條線彼此的關係,就比第三條線更親近。假如只要比較這三者的關係,同一個演化樹中,其他的點和線都不影響,可以不看。

 

〖把線連成點〗

 

以題目的演化樹來說,有很多 node。鳥和始祖鳥最接近,因為牠們有最近的點;這兩者又和肉食恐龍最接近,再有一個點;接著原理一樣,一直能追溯到鱷魚。

 

鳥、始祖鳥、草食恐龍、肉食恐龍、翼龍、鱷魚,都可以追到同一個點,意謂和其他動物相比,牠們有最近的共同祖先。這一群,此時可以視為一個分枝,以一條線代表。再往前追溯,是蛇與蜥蜴的分枝,和前一群有更久以前的共同祖先。最後則是與烏龜的交會點,意思是烏龜最早和樹上的其他生物分家。

 

〖只管比較對象有誰,不要管別人〗

 

回到高中生的問題:

「怎麼從下面這個親緣關係圖看出『鱷魚和鳥類』的親緣關係,比『鱷魚和烏龜』還相近?」

 

現在要比較三種動物的關係:鱷魚、鳥類、烏龜,其他動物就都不要看。只看這三種的話,可以很清楚地看出,鳥與鱷魚那兩條線,比較先會合成點,而烏龜差更遠。

 

為求方便,比較的時候,不用在原圖上連來連去,可以根據「把線連成點」原則,自己在旁邊畫一個簡化的小樹。(不過千萬不要漏掉比較對象啊!)

 

 

「鱷魚、烏龜中間只有夾一個分支,鱷魚、鳥中間有夾 4 個分支,夾 4 個分支不代表親緣比較遠嗎?」。

關鍵是點與線的關係,夾幾個分枝不會有任何影響。假如比較對象,換成鱷魚和鳥之間的任何一種 XX,也就是草食恐龍、肉食恐龍、翼龍,由於牠們和鳥同樣能追溯到一個更近的共同祖先,比較烏龜、鱷魚、XX 三者的親疏,得到的結果和鳥會一模一樣。

 

「還是因為鱷魚和蛇、蜥蜴,兩個分支中間有個比較大的間隔,所以鱷魚~鳥之間的所有分支可以看成一群,烏龜和蛇、蜥蜴,也可個別當作一群?」

有些演化樹中,會以分枝的長度,也就是線長,代表經歷的時間長短;不過在這個題目中,線就只是線而已,只是表達各種動物間的關係,長短沒有任何意義。

 

很基本的東西,希望大家以後看到演化樹,都可以看懂。BTW,生物實際上的演化過程,會比這類演化樹更複雜,分枝間可能還會發生情慾流動什麼的,不過一般人平常不用想那麼多。

 

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