science >> Wetenschap >  >> Biologie

Wat is het principe van parsimony in de biologie?

Biologen verbeelden vaak relaties tussen soorten in de vorm van een vertakte boom, waarbij elke knoop in de boom een tijdstip aangeeft waarop een nieuwe soort is ontstaan door het evolutieproces. Uitzoeken hoe soorten aan elkaar gerelateerd zijn en wie evolueerde van wie een complexe taak kan zijn. Een van de belangrijkste principes die biologen gebruiken bij het tekenen van deze zogenaamde fylogenetische bomen is het principe van parsimony.
Definitie

Het principe van parsimony betoogt dat de eenvoudigste van concurrerende verklaringen de meest waarschijnlijke juist is . Ontwikkeld door de 14e-eeuwse logicus William van Ockam, staat de theorie ook bekend als Occam's Razor.

Biologen gebruiken het principe van parsimony bij het tekenen van fylogenetische bomen. Om een fylogenetische boom te tekenen, moet u eerst bepalen welke soort in een groep het meest aan elkaar verwant is. Biologen vergelijken over het algemeen het DNA of de fysieke kenmerken van soorten in de groep en zoeken naar verschillen. Het principe van parsimony zoals toegepast in de biologie zegt dat de fylogenetische boom die de minste evolutionaire veranderingen vereist, degene is waarvan je moet aannemen dat deze correct is.
Voorbeelden

Het eenvoudigste voorbeeld heeft betrekking op een fysiek kenmerk zoals veren. Laten we zeggen dat je drie soorten, A, B en C, vergelijkt; A en B hebben veren en C niet. Gebaseerd op het principe van parsimony, zou je concluderen dat de twee soorten met veren nauwer verwant zijn (d.w.z. een recentere gemeenschappelijke voorouder delen), omdat in dat geval de veereigenschap slechts eenmaal hoeft te zijn geëvolueerd. Het alternatief zou impliceren dat een gemeenschappelijke voorouder aanleiding gaf tot A en een andere soort die nu de gemeenschappelijke voorouder van C en B werd. In dat geval zou de veereigenschap twee keer moeten zijn geëvolueerd; het principe van parsimony zou beweren dat dit niet de juiste geschiedenis is.
Computeralgoritmen

Om de meest parsimone fylogenetische bomen te maken, houden biologen meestal rekening met meerdere kenmerken en DNA-sequenties van meerdere genen. Als er slechts enkele soorten bij betrokken zijn, kunt u deze analyse met het oog doen; maar naarmate het aantal soorten groeit, groeit ook het aantal mogelijke evolutionaire bomen dat ze allemaal zou kunnen verbinden. Het bepalen van de juiste boom op basis van parsimony kan snel een zeer ingewikkeld probleem worden. Tegenwoordig gebruiken biologen vaak computeralgoritmen die snel een groot aantal mogelijke bomen doorzoeken en elk een score toekennen op basis van hoeveel evolutionaire veranderingen het zou vereisen.
Aannames

Het principe van parsimony is een veronderstelling die is waarschijnlijk waar voor de meeste situaties, maar hoeft niet altijd waar te zijn. Het is mogelijk dat de feitelijke evolutionaire geschiedenis van een groep soorten niet degene is die de minste veranderingen met zich meebracht - omdat evolutie niet altijd armzalig is. Een andere benadering voor het bepalen van relaties is de zogenaamde maximale waarschijnlijkheidsanalyse, die statistische analyse gebruikt om te bepalen welke evolutionaire boom het meest waarschijnlijk of het meest waarschijnlijk is. Zowel parsimony als maximale waarschijnlijkheid hebben hun eigen voorstanders en critici