ขอบเขตและเงื่อนไขก่อนเข้าเรียน
ใบงานนี้ครอบคลุมหัวข้อ HL ที่เลือกไว้สำหรับหลักสูตรที่ประเมินครั้งแรกใน 2025; มันไม่ใช่ทั้ง syllabus
ความรู้พื้นฐาน: ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตจาก A.3.1 และลำดับเบสดีเอ็นเอจาก A.1.2
The examples are original and fictional: they are not real measurements or real student investigations.
การจำแนกประเภทและวิวัฒนาการวิทยาเชิงกลุ่ม
อะไรจะเป็นคำอธิบายสำหรับการสังเกตนี้?
- นกเคยถูกจัดอยู่ในกลุ่มห่างจากสัตว์เลื้อยคลาน แต่ดีเอ็นเอและกระดูกกะโหลกศีรษะแสดงว่านกอยู่ใกล้กับจระเข้ ควรใช้หลักฐานใดในการกำหนดกลุ่ม?
สร้างโมเดล
- การจัดหมวดหมู่ วางทุกชนิดลงในลำดับชั้นแบบซ้อนกัน: ขอบเขต,Kingdom,Phylum,Class,Order,Family,Genus,Species,ตั้งชื่อด้วย ระบบนามคู่ (ชื่อ Genus + คำที่สองระบุชนิด, เช่น Homo sapiens). Cladistics จัดกลุ่มสิ่งมีชีวิตตาม ลักษณะร่วมที่พัฒนาขึ้นใหม่ — ลักษณะที่ปรากฏในบรรพบุรุษร่วมกัน — วาดเป็น cladogram ที่โหนดแตกแขนงแสดงบรรพบุรุษร่วมกัน
- หลักฐานระดับโมเลกุล เช่น ความแตกต่างของลำดับเบสดีเอ็นเอ มักเป็นตัวตัดสินระหว่างต้นไม้วิวัฒนาการที่แข่งขันกัน การหมุนกิ่งสองกิ่งที่โหนดหนึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงอะไร: รูปแบบการแตกแขนง ไม่ใช่ลำดับซ้าย-ขวา ที่บันทึกความสัมพันธ์
- การจำแนกประเภท: การจัดกลุ่มสิ่งมีชีวิตเข้าเป็นกลุ่มย่อยที่ซ้อนกันตามลักษณะร่วม; ระบบชื่อสองส่วน: การตั้งชื่อชนิดโดยนำชื่อสกุลatasetด้วยคำระบุที่สอง; ลักษณะร่วมที่วิวัฒนาใหม่: ลักษณะที่ได้รับมาจากบรรพบุรุษร่วมล่าสุดของกลุ่ม; คลาดโแกรม: แผนภาพกิ่งก้านแสดงความสัมพันธ์ที่สร้างจากลักษณะร่วมที่วิวัฒนาใหม่
เลือกหลักฐานที่นำมาทดสอบได้
- สร้างต้นไม้จากเมทริกซ์ลักษณะก่อน แล้วถามว่าชุดข้อมูลใหม่ (เช่น ลำดับ DNA) ผลิตกลุ่มเดียวกันหรือไม่ ความสอดคล้องที่เป็นอิสระคือสนับสนุนที่แข็งแกร่งที่สุด
- คุณสมบัติที่มองเห็นได้เพียงอย่างเดียวอาจทำให้เข้าใจผิดจากการวิวัฒนาการแบบรวม — สัตว์ที่ไม่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันวิวัฒนาการรูปร่างคล้ายคลึงกันเพื่อชีวิตที่คล้ายกัน — ดังนั้นลักษณะทางสัณฐานวิทยาเพียงอย่างหนึ่งไม่เคยกำหนดกลุ่มวิวัฒนาการ (clade) ได้
เริ่มจากปริมาณที่ทราบแล้ว
- ที่ทราบ: ลำดับ DNA สองลำดับที่จัดเรียงตรงกันแตกต่างกัน 8 จาก 50 ตำแหน่ง ความแตกต่างเป็นร้อยละ = จำนวนตำแหน่งที่แตกต่าง / จำนวนตำแหน่ง × 100 = 8/50 × 100 = 16% สปีชีส์ที่สามซึ่งแตกต่างกันเพียง 5 จาก 50 ตำแหน่ง (10%) มีบรรพบุรุษร่วมล่าสุดกับลำดับที่สองมากกว่าลำดับแรก
ตัวอย่าง:
การจัดเรียงอีกแบบแสดง 6 ความแตกต่างใน 40 ตำแหน่ง หาเปอร์เซ็นต์ความแตกต่างโดยใช้ลำดับเดียวกัน: ปริมาณที่ทราบ → โมเดล → ความสัมพันธ์ → การแทนที่ → หน่วยและการตีความ (คำตอบ: 6/40 × 100 = 15% เปอร์เซ็นต์เป็นการเปรียบเทียบที่สังเกตได้ ไม่ใช่นาฬิกาโมเลกุลที่ปรับเทียบแล้ว — การกำหนดอายุการแยกสายต้องอาศัยสมมติฐานอัตรา)
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
- แผนภูมิคลาดโกรัม (cladogram) เป็นสมมติฐานของความสัมพันธ์ ซึ่งสามารถแก้ไขได้เมื่อมีหลักฐานที่ดีขึ้น การหาความแตกต่างเป็นร้อยละที่สังเกตได้นั้นไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงหลายครั้งในตำแหน่งเดียวกัน จึงประเมินค่าความแตกต่างจริงต่ำเกินไปสำหรับคู่ที่มีระยะไกล
เตือน:
สปีชีส์สมัยใหม่ที่ปลายกิ่งหนึ่งเป็นบรรพบุรุษของสปีชีส์ที่ปลายกิ่งอีกต้น คำอ้างนี้ไม่จริง: ทุกปลายกิ่งคือ descendant สมัยใหม่; โนดแสดงถึงบรรพบุรุษร่วมที่ยังไม่มีอยู่แล้ว นกสืบพันธุ์มาจากบรรพบุรุษ archosaur — ไม่ใช่สืบพันธุ์มาจากรกสมัยปัจจุบัน
จุดสำคัญ:
การจัดหมวดหมู่และ cladistics: กลุ่มแบบซ้อนกันตั้งแต่ domain ถึง species, ตั้งชื่อแบบ binomially; cladograms จัดกลุ่มตามลักษณะ derived ร่วมกัน, ความแตกต่างทางโมเลกุลเป็นหลักฐานชี้ขาด นับความแตกต่างเป็นเปอร์เซ็นต์, และอ่านการแยกกิ่ง — อย่าอ่านลำดับปลายกิ่ง — เป็นความสัมพันธ์
เขียนจาก 20 เปอร์เซ็นต์ความแตกต่าง
- ลำดับดีเอ็นเอสองลำดับที่จัดเรียงตรงกันแตกต่างกันที่ 12 ของ 60 ตำแหน่ง
- หาความแตกต่างเป็นร้อยละ: 12 ÷ 60 × 100 = 20 เปอร์เซ็นต์
เขียนจากคู่ที่ใกล้เคียงที่สุด
- สปีชีส์ C แตกต่างจาก B ที่ 3 ของ 50 ตำแหน่ง และแตกต่างจาก A ที่ 12 ของ 50 ตำแหน่ง
- บอกว่าสองชนิดใดมีบรรพบุรุษร่วมล่าสุดมากกว่า: C กับ B (6 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับ 24 เปอร์เซ็นต์ — ความแตกต่างที่น้อยลง, โหนดที่ใกล้กว่า)
เขียนจากกับดักการเรียงลำดับปลายกิ่ง
- แผนภูมิคลาดโแกรมวาด X และ Y ไว้ที่ปลายกิ่งติดกัน Z อยู่ห่างออกไป
- X ดัดแปลงมาจาก Y หรือไม่? ไม่ใช่ — ปลายกิ่งคือญาติสนิทในยุคปัจจุบัน; โหนด (NODE) ที่พวกเขาร่วมกันคือบรรพบุรุษ และการหมุนกิ่งไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอะไร