פילוגנזה: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

פילוגנזה תואמת להתפתחות פילוגנטית של מינים של יצורים חיים. לפיכך, הוא עוסק בהיסטוריה האבולוציונית התהליךית של בני אדם ומינים אחרים ועם המאפיינים המבדילים מינים אלה. מחקרים על פילוגנזה תואמים ניתוח של תכונות בודדות או מרובות ולעתים קרובות הם מסוכמים בעצים פילוגנטיים. ניתן לבצע ניתוחים פילוגנטיים גם במחלות בודדות.

מהי פילוגנזה?

פילוגנזה תואמת להתפתחות פילוגנטית של מין אורגניזמים חיים. המונח פילוגנזה משמש בביולוגיה לתיאור ההתפתחות הפילוגנטית של גוף יצורים חיים וקבוצותיהם הקשורות. לפעמים המונח כולל גם התפתחות מתקדמת של מאפיינים אישיים במהלך ההיסטוריה ההתפתחותית ובמקרה זה כולל מעל לכל קשרים של אבולוציה. יש להבדיל בין פילוגנזה לאונטוגנזה, שמתייחסת להתפתחות של יחידים במין מסוים. שחזור פילוגנטי לקבוצה מסוימת מתרחש תמיד באמצעות מחקרים על המאפיינים התורשתיים שלה. ניתוח תכונות זה נעשה על המינים החיים כמו גם על נציגיו המאובנים. השחזור של פילוגנזה מכוון לבירור היחסים של מינים בודדים, ועם הטקסונומיה מאפשר גם שחזור של מערכות טבעיות פילוגנטית. לעיתים קרובות נראים קשרים פילוגנטיים גלויים באמצעות ייצוג בעץ הפילוגנטי.

פונקציה ומשימה

מחקרים פילוגנטיים קיימים למגוון תכונות אנושיות הוליסטיות, כמו גם אינדיבידואליות. לדוגמא, ישנם כיום תיאורים פילוגנטיים של שפה המתייחסים באופן ספציפי להופעת השפה במהלך מהלכה וכוללים מחקרים גנטיים מולקולריים של גנים בשפה. המורפולוגיה של איברי הדיבור והשפה הושוותה במחקרים פילוגנטיים אלה. בהתבסס על השוואה זו, החוקרים תיארו את התפתחות השפה החל מאורגניזמים חד תאיים וסיכם עם בני האדם האחרונים. גנים הדיבור של בני אדם הושוו מולקולרית לאלה של בעלי חיים אחרים כמו עכברים, ציפורי שיר ומיקרואורגניזמים. מטרת המחקרים הפילוגנטיים הייתה בעיקר לשפר את הבנתנו את השפה האנושית. בנוסף לשאלה היכן יש צורך בשפה ולגבולות ביצוע השפה, עלו שאלות אפיסטמולוגיות. הפילוגנטיקה מספקת את התשובה לאחרון, שמין יודע רק את האמת כפי שתואם את הישרדותו של המין. בהשוואות פילוגנטיות של המורפולוגיה של דיבור ואברי שפה, השוואה האנושית במיוחד הושוותה לזו של השימפנזה. מכיוון שלשימפנזה יש סט שיניים די לא סדיר ולוע רדוד בנוסף ללסת מתקדמת מאוד, הוא מתקשה להתבטא לכיוון הדיבור האנושי. אולם מבחינה גנטית, בני אדם ושימפנזים מחזיקים בגנים כמעט זהים למוטוריות דיבור. השימפנזה מתאים גם יותר לנטיות הקוגניטיביות של הדיבור האנושי מכל מינים אחרים. בנוסף למחקרים פילוגנטיים דומים ודומים, האמבריולוגיה העכשווית, למשל, כוללת גם שאלות פילוגנטיות. בתחום זה, למשל, השאלה העיקרית היא האם ניתן להבין את התפתחותו של אורגניזם יחיד כהשתקפות של הפילוגניה. בהקשר זה, מבנים כמו קשתות הלוע של האדם עובר ממלאים תפקיד, שמבחינה פילוגנטית, כנראה תואם לתמונות של מאפייני אבות הפילוגנטיים ובכך ניתן להשוות, למשל, את זימי הדגים. קשר סיבתי בין פילוגנזה לאונטוגנזה הם תחום מחקר רלוונטי באמבריולוגיה. בתחום מחקר זה, פילוגנזה מתייחסת, למשל, אם ניתן להבין גנים של בקרה גנטית והתפתחות או עקרונות ומנגנונים להיווצרות עובריים כמטרות מרכזיות למנגנוני התפתחות או שינוי מינים.

מחלות והפרעות

באופן עקרוני, אנשים סובלים בדרך כלל ממחלה במהלך אונטוגניה עם סטיות חמורות מפילוגניה. מחקרים פילוגנטיים מתקיימים לעיתים ביחס למחלות ספציפיות בעצמם, ובמקרה זה הם מנסים להתחקות אחר ההיסטוריה של מחלה מסוימת במין נתון והתאמות של מינים שאולי נוצרו. דוגמא למחלה שקיימים מחקרים פילוגנטיים היא נגיף ה- HIV. ניתוח פילוגנטי של המחלה הנגיפית מצביע על כך שנגיף ה- HIV עבר מחיה, כמו קוף, לאדם אנושי שלוש פעמים ואף יותר באופן עצמאי לחלוטין. באמצעות שעון מולקולרי 2, ניתן לקבוע לכך מסגרת זמן בין 1930 ל- 1940, כאשר אפריקה מתגלה כמדינה המקורית. ניתן להגיע למסקנות אלה באמצעות שחזור הפילוגניות של גרסאות שונות של נגיף ה- HIV. מחלות, מכל סוג שהוא, נבדקות על רקע היסטוריהן במין האנושי באמצעות ניתוח פילוגנטי. לדוגמא, אם יש היסטוריה ארוכה יותר של מחלות מסוימות בזן מסוים, המארח והנבט מסתגלים יותר ויותר זה לזה. שיקולים פילוגנטיים הפכו למוקד המחקר לא רק על מחלות, אלא גם על תהליכים גופניים אנושיים כגון שיעול. במקרה זה, פילוגנטיקה מוכיחה כי התפקידים החיוניים של בליעה, הקאה ו נשימה היה צריך להיות מוגן על ידי רפלקס בכל בעלי החוליות בגלל הזימים מעי, שכן המבנים האנטומיים יכולים בקלות לערבב אותם. דגים פולטים חלקיקי חדקן או בלתי אכילים מסלסלת הזימים דרך הכנרת פה באמצעות כיווץ חזק בשריר הלוע. לחולייתנים יבשתיים הפרדה בין פונקציות השיעול והיריקה. הריאות והלוע של יצורים אלה מנוקים מחלקיקים על ידי שיעול. הוושט ו בטןלעומת זאת, סמוך על יריקה. יצורי אדמה מנקים את אף באמצעות התעטשות.