Biologen verbeelden vaak relaties tussen soorten in de vorm van een vertakkende boom, waarbij elke knoop in de boom een ​​tijdstip aangeeft waarop een nieuwe soort door het proces van evolutie naar voren kwam. Uitzoeken hoe soorten aan elkaar gerelateerd zijn en wie van wie is geëvolueerd, kan een complexe taak zijn. Een van de belangrijkste principes die biologen gebruiken bij het tekenen van deze zogenaamde fylogenetische bomen is het principe van spaarzaamheid.

Definitie

Het principe van spaarzaamheid beweert dat de eenvoudigste van concurrerende verklaringen het meest waarschijnlijk is om correct te zijn. Ontwikkeld door de 14e-eeuwse logicus William of Ockam, staat de theorie ook bekend als het scheermes van Occam.

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

Voorbeelden

Het eenvoudigste voorbeeld heeft betrekking op een fysiek kenmerk zoals veren. Laten we zeggen dat je drie soorten vergelijkt, A, B en C genaamd; A en B hebben veren en C niet. Op basis van het principe van spaarzaamheid zou je concluderen dat de twee soorten met veren nauwer verwant zijn (d.w.z. delen een meer recente gemeenschappelijke voorouder), omdat in dat geval de veereigenschap slechts eenmaal zou hoeven te evolueren. 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 vedertrek tweemaal geëvolueerd moeten zijn; het principe van spaarzaamheid zou beweren dat dit niet de juiste geschiedenis is.

Computeralgoritmen

Om de meest spaarzame fylogenetische bomen te creëren, houden biologen meestal rekening met meerdere kenmerken en DNA-sequenties van meerdere genen. Als er slechts een paar 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 hen allen zou kunnen verbinden. Het bepalen van de juiste boom op basis van spaarzaamheid kan al snel een heel ingewikkeld probleem worden. Tegenwoordig gebruiken biologen vaak computeralgoritmen die snel een groot aantal mogelijke bomen doorzoeken en een score toekennen op basis van het aantal evolutionaire veranderingen dat nodig is.

Uitgangspunten

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