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La phylogénétique est l'étude scientifique des relations évolutives entre les organismes. En intégrant les observations morphologiques et la génétique moléculaire, les chercheurs construisent des arbres phylogénétiques, également appelés cladogrammes, qui illustrent comment la vie est interconnectée et fournissent un cadre chronologique pour l'évolution des espèces.
Un arbre phylogénétique ressemble à un diagramme de branchement qui commence par une seule lignée ancestrale. À partir de ce tronc, des branches se séparent progressivement, représentant des voies évolutives divergentes. Les points les plus extérieurs, ou pointes, correspondent aux taxons existants. En se déplaçant vers le tronc, chaque nœud partagé marque un ancêtre commun ; plus le nœud est profond, plus la lignée partagée est ancienne. Ainsi, les espèces qui partagent un nœud sont les descendantes de cet ancêtre commun, tandis que les espèces divergeant de différents nœuds partagent des ancêtres plus éloignés.
Les biologistes évolutionnistes génèrent ces arbres en comparant des séquences génétiques spécifiques et des traits physiques entre organismes. À mesure que les lignées accumulent des mutations héréditaires, elles suivent des voies évolutives distinctes, formant des groupes d'espèces avec divers degrés de parenté.
Les arbres phylogénétiques sont indispensables pour cartographier les relations entre les animaux vivants. Par exemple, un arbre de l’Université du Mexique démontre que les serpents sont plus étroitement liés aux crocodiles qu’aux tortues, puisque leurs branches convergent vers un seul nœud, ce qui indique un ancêtre récent commun. Les tortues, en revanche, divergent deux nœuds plus tôt, indiquant un ancêtre commun plus ancien. Ces diagrammes éclairent également la taxonomie en fournissant une base évolutive pour classer les organismes en clades, allant au-delà de la hiérarchie linnéenne traditionnelle qui manque de contexte évolutif explicite.
En suivant une espèce le long des branches de l’arbre, les scientifiques peuvent identifier une ascendance commune et identifier l’émergence de traits spécifiques. Par exemple, une étude de l’Université du Mexique relie les cétacés (baleines et dauphins) à un groupe qui comprend des artiodactyles comme les vaches et les cerfs. Bien que les baleines partagent de nombreuses caractéristiques ancestrales avec les artiodactyles, elles sont les seules à avoir développé un corps profilé en forme de torpille, un trait apparu après la séparation des deux groupes. De même, les preuves phylogénétiques soutiennent les origines dinosaures des oiseaux, mises en évidence par des caractéristiques squelettiques communes telles que la structure de la hanche et la morphologie du crâne.