10/17/2013

1

EVOLUTIONBiology 145

Lecture 11 –Classification

Goals of Classification

1) Organization of complex data sets

2) Elucidation of underlying evolutionary history

10/17/2013

2

Taxonomy

Carl Nilsson Linnæus

Kingdom: Animalia

Phylum (35) Chordata

Class (15) Mammalia

Order (29) Carnivora

Family (16) Canidae

Genus (10) Canis

Species ( 5) Canis lupus

Homo sapiens sapiens (Linneaus, 1758).

10/17/2013

3

C. lupus C. simensis C. latrans C. aureusLycaonpictus

GENUS: Canis GENUS: Lycaon GENUS: Hyaena

Hyaena hyaena

FAMILY: HyaenidaeFAMILY: Canidae

ORDER: Carnivora

CLASS: Mammalia

C. lupus lupus

C. lupus lycaon

10/17/2013

4

Phenetic methods of phylogenetic reconstruction

Based on the degree of similarity between taxa, ‐molecular, phenotypic, or anatomical. A tree‐like network expressing phenetic relationships is called a phenogram

Phenetics can be subjective

CLADISTICS

Groups taxa according to COMMON ANCESTRY.

A speciation event creates two SISTER species

Branching diagram is called a CLADOGRAM

10/17/2013

5

Cladistics uses SHARED, DERIVED CHARACTERS (homologies)

A correct cladogram is MONOPHYLETIC ( includes all descendants of the common ancestor)

Ambiguous characters

HOMOLOGIES versus    HOMOPLASIES(shared, derived                  (not in common functions may vary) ancestor)

Ulna (etc.) is a homologous structure

10/17/2013

6

Taxonomic level is important:

Wings of birds and bats at HOMOLOGIES at level of CLASS (pentadactyl limbs  in the common ancestor of bats and birds)

Wings of birds and bats at HOMOPLASIES at level of PHYLUM (no wings in common ancestor to all Chordates)

HOMOPLASIES are often the result of CONVERGENT EVOLUTION,

HOMOLOGIES are the result of SHARED ANCESTRY

10/17/2013

7

Characters may have POLARITY

Mexican blind cave fish, Astyanax mexicanus

Distant chordate ancestor – NO EYES

A. fasciatusancestor –EYES

Mexican cave fish– NO EYES

What is the ancestral number of chaetae?  Have chaetae been lost or gained? What is the POLARITY?

Solution is to use an OUTGROUP

10/17/2013

8

Lancelet (Cephalochordate) 

Molecular characters

Probabilities of HOMOPLASIES and REVERSALS quite high

ACC                    AGC                    ACC 

10/17/2013

9

Protein sequences show fewer homoplasies than DNA sequences because we have 20 amino acids versus only 4 nucleotide bases. 

Cytochrome C enzyme has 104 amino acids

Molecular systematics is STATISTICAL and requires large data sets

10/17/2013

10

TIME

The TIME axis can be scaled using:

1)  The Fossil Record

2) The rate of molecular (DNA, rNA, or protein) change

10/17/2013

11

The Tree of Life