Филогенетическое дерево: проверочный тест с ответами для 9–11 классов
Наблюдение. На двух схемах одни и те же четыре таксона расположены в разном порядке слева направо, но ветви соединяются в тех же узлах. Возникает гипотеза: «раз подписи стоят иначе, значит родство изменилось». В филогенетике эту гипотезу проверяют не по положению названий на странице, а по топологии — по тому, какие линии соединяются через общих предков.
Содержание статьи5 разделов
От наблюдения к проверяемой гипотезе
- Узел обозначает точку расхождения линий и в укоренённом дереве соответствует общему предку рассматриваемых потомков.
- Сестринские таксоны имеют наиболее недавнего общего предка друг с другом среди сравниваемых ветвей.
- Поворот ветвей вокруг узла не меняет родство, если соединения остаются теми же.
- Длина ветвей имеет количественный смысл только тогда, когда это явно задано масштабом или типом дерева.
- Филогенетическое дерево — научная гипотеза, которая может пересматриваться при появлении новых данных.
┌─ A
┌───┤
│ └─ B
────┤
│ ┌─ C
└───┤
└─ D
В основном тесте нужно не «узнавать картинку», а обосновывать вывод через узлы, клады, корень и характер данных.
Основной тест
Ответьте на вопросы и нажмите кнопку проверки.
Вывод после проверки
Надёжное чтение дерева начинается с вопроса «какой общий предок является наиболее недавним?». Порядок подписей на концах ветвей, наклон линий и визуальная высота сами по себе не показывают степень родства. Если дерево не снабжено временной или генетической шкалой, длину ветвей нельзя автоматически превращать во время или «степень эволюции».
Что повторить по ошибкам
- Ошибки 1–7: повторите корень, узлы, сестринские таксоны и понятие клады.
- Ошибки 8–14: потренируйтесь мысленно вращать ветви и сравнивать деревья по топологии, а не по рисунку.
- Ошибки 15–21: разберите ограничения деревьев, значение длины ветвей и роль новых данных.
Открытые задания: обоснуйте вывод
- Два ученика нарисовали одно дерево так, что A стоит слева, а другой — так, что A стоит справа. Как проверить, эквивалентны ли схемы?
Критерий хорошего ответа: Нужно сравнить наборы сестринских групп и узлы; простая перестановка ветвей вокруг узлов не меняет топологию. - Почему фраза «современный вид X является предком современного вида Y» обычно некорректна при чтении сестринских ветвей?
Критерий хорошего ответа: Следует указать, что современные сестринские таксоны происходят от общего предка; один современный таксон обычно не изображён как непосредственный предок другого. - Какие дополнительные сведения нужны, чтобы длину ветви интерпретировать как время?
Критерий хорошего ответа: На схеме должна быть временная шкала или явно указано, что длины ветвей пропорциональны времени; без такого указания длина может быть чисто графической.
Ключ и объяснения
- 1. C. Общего предка линий, отходящих от этого узла — Внутренний узел отражает гипотетического общего предка и событие расхождения линий. Его биологический смысл задаётся связями ветвей, а не формой рисунка.
- 2. A. Те, которые имеют наиболее недавнего общего предка друг с другом — Сестринство определяется общим узлом, из которого непосредственно расходятся две линии или группы. Внешнее соседство названий на рисунке само по себе недостаточно.
- 3. D. Ничего, если набор соединений и узлов сохранён — Поворот вокруг узла меняет только графическое расположение концов ветвей. Топология и отношения общего происхождения при этом остаются теми же.
- 4. B. Общий предок и все его потомки — Клада является монофилетической группой: она включает предковую линию и всех потомков этого предка. Исключение части потомков нарушает это определение.
- 5. C. Насколько недавний общий узел объединяет сравниваемые таксоны — Близость родства читают по последовательности узлов и наиболее недавнему общему предку. Геометрическая близость концов ветвей может быть результатом оформления.
- 6. B. Предковую линию, от которой происходят все показанные на дереве линии — Корень задаёт направление от предкового состояния к потомкам и связывает все показанные таксоны с общей предковой линией. Он не обязан соответствовать конкретному известному ископаемому виду.
- 7. A. Положение на странице не является мерой эволюционного уровня — Филогенетическое дерево показывает ветвление линий, а не лестницу от «низших» к «высшим». Современные концевые таксоны прошли собственную эволюционную историю после расхождения.
- 8. D. Когда на схеме явно указано, что она отражает время или величину изменений — Разные типы деревьев кодируют длиной ветви разные величины либо вообще не кодируют их. Поэтому интерпретацию нужно брать из легенды и масштаба конкретной схемы.
- 9. B. A и B ближе друг к другу, чем каждый из них к C — A и B разделяют более недавнего общего предка друг с другом. Общий предок с C расположен глубже по дереву, поэтому родство A–B ближе.
- 10. C. Отношения между этими линиями могут быть не полностью разрешены — Политомия часто показывает недостаточную определённость порядка расхождений или быстрое расхождение, которое трудно разрешить имеющимися данными. Она не доказывает точную одновременность событий.
- 11. A. Сходные признаки могут возникать независимо при сходных условиях — Конвергентная эволюция может создавать похожие адаптации у неродственных или далёких линий. Поэтому признаки оценивают в контексте гомологии и вместе с другими данными.
- 12. D. Как к проверяемой гипотезе об эволюционных отношениях — Дерево строят на основе наблюдаемых признаков и моделей анализа. При новых данных или методах его топология и оценки ветвей могут измениться.
- 13. C. Таксон или группа вне изучаемой клады, используемая для укоренения и оценки состояния признаков — Внешняя группа родственна изучаемым таксонам, но находится вне их целевой клады. Сравнение с ней помогает определить направление изменений признаков и положение корня.
- 14. B. Что A эволюционно ближе к B, чем к C — Левый–правый порядок легко меняется вращением ветвей. Для вывода о родстве нужно проследить соединения через узлы.
- 15. D. Они представляют одну и ту же топологию — Топология определяется связями и вложенностью ветвей, а не стилем изображения. Лестничная и «веерная» формы могут кодировать одни и те же отношения.
- 16. A. Обе современные линии происходят от общего предка после расхождения — Сестринские современные линии продолжают эволюционировать после разделения. Общий предок находился в прошлом и не тождествен современному представителю одной из линий.
- 17. B. Согласующийся набор независимых морфологических и молекулярных данных — Независимые источники данных уменьшают риск того, что дерево отражает случайное сходство одного признака. Согласование разных наборов данных усиливает обоснованность гипотезы.
- 18. C. Оценённое количество молекулярных изменений, а не автоматически календарное время — В таком дереве масштаб связан с эволюционным расстоянием по последовательности. Перевести его прямо во время можно только при дополнительных предположениях и калибровке.
- 19. A. Сестринство определяется общим узлом, а длина ветвей описывает другое свойство или оформление — Топология и длины ветвей — разные характеристики дерева. Две сестринские линии могут накопить много изменений после их общего расхождения.
- 20. D. Повторно оценить данные и модель и при необходимости пересмотреть дерево — Филогенетические выводы пересматривают при новых качественных данных. Нужно проверить качество признаков, выбор генов, модель анализа и возможные источники конфликта.
- 21. B. Как изменится вывод о родстве после вращения одной пары ветвей вокруг узла? — Вращение ветвей заставляет опираться на топологию и общего предка. Именно это отличает осмысленное чтение дерева от запоминания расположения картинок.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.