Την πρώτη απόπειρα «κατασκευής» φυλογενετικού δένδρου (φ.δ.) την έκανα το Μάιο του 2013, σαν προτεινόμενο-επαναληπτικό θέμα για τις εξετάσεις του 2014, με μία παραλλαγή ενός θέματος από τον Πανελλήνιο διαγωνισμό βιολογίας (βλέπε παρακάτω).

Μια παραλλαγή ενός θέματος από τον Πανελλήνιο διαγωνισμό βιολογίας.
Δημιουργήθηκε: Κυριακή, 19 Μαΐου 2013 – 10:55
Οι σκύλοι, οι αλεπούδες, τα τσακάλια, οι λύκοι και οι ύαινες ελέγχθηκαν ως προς την παρουσία (+) ή την απουσία (-) 7 χαρακτηριστικών και τα αποτελέσματα καταγράφονται στον παρακάτω πίνακα:

Αξιολογώντας τις πληροφορίες του πίνακα να κατασκευάσετε το φυλογενετικό δένδρο των ζώων αυτών.

ΑΠΑΝΤΗΣΗ
Τι γνωρίζουμε από το σχολικό βιβλίο:
Με βάση το τυπολογικό κριτήριο, (που αποτελεί επινόηση του Σουηδού φυσιοδίφη Λινναίου), έχει ταξινομηθεί το σύνολο των διαφορετικών οργανισμών του πλανήτη και έχει γίνει δυνατή η συγκρότηση ευρύτερων ταξινομικών βαθμίδων πέρα από το είδος. Έτσι:

• τα είδη που μοιάζουν μεταξύ τους περισσότερο από ό,τι άλλα συνιστούν ένα γένος,
• τα γένη που μοιάζουν περισσότερο μεταξύ τους από ό,τι άλλα συνιστούν μια οικογένεια,
• οι οικογένειες μια τάξη,
• οι τάξεις μια κλάση,
• οι κλάσεις ένα φύλο.

• Ο σκύλος διαθέτει και τα 7 χαρακτηριστικά ενώ ο λύκος διαθέτει 6 από τα 7. Άρα είναι περισσότερο συγγενικοί και έχουν κοινό πρόγονο (Α), που έζησε πρόσφατα (αυτό θα φανεί από το σημείο τομής των κλάδων τους),
• Το τσακάλι διαθέτει 4 από τα 7 χαρακτηριστικά, άρα μοιράζεται κοινό πρόγονο (Β) με το σκύλο και το λύκο. Παρατήρηση: Στην πραγματικότητα ο σκύλος, ο λύκος και το τσακάλι, ανήκουν στο ίδιο γένος (Canis).
• Η αλεπού διαθέτει 3 από τα 7 χαρακτηριστικά, άρα πηγαίνοντας πιο πίσω στο χρόνο θα οδηγηθούμε στο συμπέρασμα ότι ο σκύλος, ο λύκος, το τσακάλι και η αλεπού, έχουν έναν απώτερο κοινό πρόγονο (Γ). Παρατήρηση: Στην πραγματικότητα ο σκύλος, ο λύκος και το τσακάλι, ανήκουν όπως είπαμε στο γένος Canis, ενώ η αλεπού στο γένος Vulpes. Όλα όμως τα προηγούμενα ζώα ανήκουν στην ίδια οικογένεια (Canidae).
• Τέλος, η ύαινα διαθέτει μόνο ένα από τα 7 χαρακτηριστικά, άρα δε μοιάζει και τόσο με τα άλλα ζώα. Όμως έχει μ? αυτά ένα μακρινό κοινό πρόγονο (Δ). Παρατήρηση: Στην πραγματικότητα η ύαινα ανήκει σε διαφορετική οικογένεια (Hyaenidae) με τα υπόλοιπα ζώα, όμως όλα ανήκουν στην ίδια τάξη, δηλ. στα σαρκοφάγα.

Σύμφωνα με τα προηγούμενα το φυλογενετικό δένδρο των συγκεκριμένων ζώων παίρνει την παρακάτω μορφή:
Είχε προηγηθεί την προηγούμενη χρονιά (για πρώτη φορά στην ιστορία των πανελλαδικών εξετάσεων) το γνωστό (εύκολο) θέμα με φ.δ., το οποίο δίνονταν στους μαθητές και απλά τους ζητούσε: 1. «να εξηγήσουν ποια από τα είδη του φ.δ. ήταν περισσότερο συγγενικά μεταξύ τους και 2. «να εντοπίσουν και να αναφέρουν ποιος είναι ο πιο πρόσφατα κοινός πρόγονος του σκύλου και του γορίλα».

Έκτοτε έλεγα στους μαθητές, ότι θεωρώ απίθανο να ζητήσουν στις εξετάσεις «κατασκευή φ.δ.», κυρίως διότι το παράδειγμα του σχολικού βιβλίου έχει τα προβλήματά του (όπως όλοι μας..).

Ας πούμε καταλαβαίνουν τελικά οι μαθητές τι ακριβώς είναι η ταξινομική ή συστηματική (όπως τη λέει το σχολικό βιβλίο στη λεζάντα της εικόνας 3.2) βαθμίδα; Εγώ λέω όχι ακόμη κι αν μαθητής έκανε ιδιαίτερα όλη τη χρονιά με την μετεμψύχωση του Theodosius Dobzhansky!

Γιατί κυκλοφορούν ασκήσεις με φ.δ. που κοτσάρουν εκ αριστερών (συνήθως) τις ταξινομικές βαθμίδες; Έχει καταλάβει ο μαθητής τη σχέση τους με τους κοινούς προγόνους; (που φαίνονται όπως λέει το σχολικό βιβλίο από το σημείο τομής των κλάδων τους).

Στην άσκηση για παράδειγμα διαγωνίσματος του ψηφιακού βοηθήματος τι ακριβώς καταλαβαίνει ο μαθητής βλέποντας το παρακάτω φ.δ.;

Πιθανές απορίες μαθητών:
1. Που είναι το φύλο; (Χωρίς Οέο..)
2. Στο ύψος του κοινού προγόνου με τον αριθμό (6), λέει αριστερά «τάξη». Άρα η λεοπάρδαλη ανήκει στην τάξη 1 και οι υπόλοιποι οργανισμοί στην τάξη 2;
3. Εκείνος ο κοινός πρόγονος με τον αριθμό (5), «τι ρόλο βαράει»; Γιατί βρίσκεται μεταξύ Τάξης και Οικογένειας; (Όπως λέμε μεταξύ φθοράς και αφθαρσίας..)
4. Εκείνος ο κοινός πρόγονος με τον αριθμό (4), γιατί βρίσκεται εκεί που βρίσκεται «σαν φτωχός συμπέθερος»;
5. Το κουνάβι και η βίδρα γιατί ανήκουν σε διαφορετικά γένη; κτλ.. κτλ..

Ερώτηση δικιά μου:
Γιατί κανένας μαθητής δεν μπορεί να δώσει σωστή απάντηση (τυχαίο;) στο παρακάτω ερώτημα του συγκεκριμένου διαγωνίσματος: «Πόσα διαφορετικά γένη και πόσες διαφορετικές οικογένειες απεικονίζονται στο παραπάνω φυλογενετικό δέντρο»; (1 μονάδα)
Ενδεικτική απάντηση: «Στο δέντρο απεικονίζονται 4 διαφορετικά γένη και 3 διαφορετικές οικογένειες». Το πώς και το γιατί θα το μάθει ο μαθητής, σε μια άλλη ίσως διάσταση.

Και όλα αυτά συμβαίνουν όταν το φ.δ. δίνεται στο μαθητή. Τι θα συμβεί αν ζητηθεί από το μαθητή να κατασκευάσει από μόνος του ένα φ.δ.;

Ας υποθέσουμε ότι ζητείται από τον μαθητή να κατασκευάσει το φ.δ. του παραδείγματος του σχολικού βιβλίου. Το ερώτημα θα μπορούσε να διατυπωθεί σαν το φετινό θέμα των επαναληπτικών εξετάσεων (Βλέπε για αυτό παρακάτω):

Στον παρακάτω πίνακα δίνεται η συστηματική κατάταξη ορισμένων οργανισμών. Να σχεδιάσετε το φυλογενετικό δέντρο των οργανισμών αυτών.

Απάντηση / Συμπλήρωμα στο κείμενο του σχολικού βιβλίου

Το φ.δ. των οργανισμών αυτών θα έχει την εξής μορφή:

Ή καλύτερα στα πρότυπα του θέματος του 2013, θα έχει την εξής μορφή:

• Ο κροκόδειλος έχει ένα μακρινό κοινό πρόγονο (τον Α) με όλους τους υπόλοιπους οργανισμούς, (ο οποίος έζησε πριν από 240.000.000 χρόνια), άρα όλοι οι οργανισμοί που μελετάμε, κατατάσσονται στο ίδιο φύλο, (αυτό των Χορδωτών).
• Πηγαίνοντας προς τα εμπρός στο χρόνο (δηλαδή πιο κοντά στο σήμερα) η εξελικτική έρευνα μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η γάτα, ο λύγκας, ο γορίλας, ο γίββωνας και ο άνθρωπος έχουν έναν απώτερο κοινό πρόγονο (τον Β), άρα κατατάσσονται στην ίδια κλάση, (αυτή των Θηλαστικών). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος (που δε μοιάζει με τους υπόλοιπους οργανισμούς) έχει ήδη καταταχθεί σε διαφορετική κλάση, (αυτή των Ερπετών).
• Προχωρώντας προς τα εμπρός στο χρόνο οδηγούμαστε στο συμπέρασμα ότι ο άνθρωπος, ο γορίλας και ο γίββωνας έχουν έναν απώτερο κοινό πρόγονο (τον Γ), οπότε πρέπει να συγκαταταχθούν στην ίδια τάξη, (αυτή των Πρωτευόντων). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος έχει ήδη καταταχθεί σε διαφορετική τάξη, (αυτή των Κροκοδείλιων). Ακόμη η γάτα και ο λύγκας, έχουν καταταχθεί ήδη στην δικιά τους τάξη, (αυτή των Σαρκοφάγων).
• Προχωρώντας προς το σήμερα, παρατηρούμε ότι ο γορίλας και ο γίββωνας μοιράζονται κοινό πρόγονο (τον Δ), οπότε τοποθετούνται στην ίδια οικογένεια., (αυτή των Ανθρωποπιθήκων). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος έχει ήδη καταταχθεί σε διαφορετική οικογένεια, (αυτή των Crocodylidae). Η γάτα και ο λύγκας, έχουν καταταχθεί σε διαφορετική οικογένεια, (αυτή των Αιλουροειδών). Και τέλος ο άνθρωπος έχει καταταχθεί στη δικιά του οικογένεια (αυτή των Ανθρωπίδων).
• Τέλος παρατηρούμε ότι η γάτα και ο λύγκας έχουν κοινό πρόγονο (τον Ε) που έζησε σχετικά πρόσφατα, συνεπώς είναι περισσότεροι συγγενικοί και πρέπει να τοποθετηθούν στο ίδιο γένος (Felis). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος έχει ήδη καταταχθεί σε διαφορετικό γένος (Crocodilus). Ο άνθρωπος στο γένος Homo, ο γορίλας στο γένος Gorilla και ο γίββωνας στο γένος Hylobates.
• Βέβαια ο κάθε οργανισμός ανήκει σε ξεχωριστό είδος. Συγκεκριμένα: Άνθρωπος: Homo sapiens, Γορίλας: Gorilla gorilla, Γίββωνας: Hylobates lar, Γάτα: Felis domesticus, Λύγκας: Felis sylvestris, Κροκόδειλος: Crocodilus niloticus.

Και μία τελευταία παρέμβαση στην εικόνα του προηγούμενου φ.δ.:

Αν υποθέσουμε ότι ο μαθητής είχε καταλάβει όλα τα προηγούμενα, τότε ενδεχομένως θα μπορούσε να απαντήσει και στο φετινό θέμα των επαναληπτικών εξετάσεων (2015) που ήταν διατυπωμένο ως εξής:

Παρακάτω βλέπουμε συγκριτικά τις διαφορές μεταξύ του Πίνακα 3.2 του παραδείγματος του σχολικού βιβλίου και του Πίνακα 1 του θέματος Δ των φετινών επαναληπτικών εξετάσεων:

«Πονηρός που λένε ο βλάχος».. Ο συντάκτης του συγκεκριμένου θέματος, αφαίρεσε εντελώς το φύλο και αντί για 3 τάξεις που είχε το παράδειγμα του σχολικού βιβλίου, αυτός επέλεξε όλοι οι οργανισμοί πλην του κροκοδείλου, ν’ ανήκουν στην ίδια τάξη..
Σα να στέκεσαι στην γωνιά και περιμένεις να βάλεις τρικλοποδιά σ’ αυτόν που θα φανεί.

Το φ.δ. των οργανισμών αυτών θα έχει την εξής μορφή:

Και αν ακολουθήσουμε τη λογική που περιγράψαμε παραπάνω στο παράδειγμα του σχολικού βιβλίου καταλήγουμε στα εξής:

• Ο κροκόδειλος έχει ένα μακρινό κοινό πρόγονο (τον Ι) με όλους τους υπόλοιπους οργανισμούς, άρα όλοι οι οργανισμοί που μελετάμε, κατατάσσονται στο ίδιο φύλο.
• Πηγαίνοντας προς τα εμπρός στο χρόνο (δηλαδή πιο κοντά στο σήμερα) οδηγούμαστε στο συμπέρασμα ότι η λεοπάρδαλη, το τσακάλι, ο λύκος, ο ασβός και η βίδρα, έχουν έναν απώτερο κοινό πρόγονο (τον ΙΙ), άρα κατατάσσονται στην ίδια κλάση, (αυτή των Θηλαστικών). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος (που δε μοιάζει με τους υπόλοιπους οργανισμούς) κατατάσσεται σε διαφορετική κλάση, (αυτή των Ερπετών).
• Επίσης οδηγούμαστε στο συμπέρασμα ότι οι προηγούμενοι οργανισμοί (δηλαδή η λεοπάρδαλη, το τσακάλι, ο λύκος, ο ασβός και η βίδρα,), κατατάσσονται στην ίδια τάξη, (αυτή των Carnivora). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος κατατάσσεται σε διαφορετική τάξη, (αυτή των Κροκοδείλιων).
• Προχωρώντας προς το σήμερα, παρατηρούμε ότι ο ασβός, και η βίδρα, μοιράζονται κοινό πρόγονο (τον ΙΙΙ), οπότε τοποθετούνται στην ίδια οικογένεια., (αυτή των Mustelidae). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος κατατάσσεται σε διαφορετική οικογένεια, (αυτή των Crocodylidae). Η λεοπάρδαλη κατατάσσεται κι αυτή σε διαφορετική οικογένεια, (αυτή των Felidae). Και τέλος το τσακάλι και ο λύκος κατατάσσονται στη δικιά τους οικογένεια (αυτή των Canidae).
• Τέλος παρατηρούμε ότι το τσακάλι και ο λύκος έχουν κοινό πρόγονο (τον IV) που έζησε σχετικά πρόσφατα, συνεπώς είναι περισσότεροι συγγενικοί και πρέπει να τοποθετηθούν στο ίδιο γένος (Canis). Παρατήρηση: Εννοείται ότι ο κροκόδειλος κατατάσσεται σε διαφορετικό γένος (Crocodilus). Η λεοπάρδαλη στο γένος Panthera, ο ασβός στο γένος Taxidea και η βίδρα στο γένος Lutra.
• Βέβαια ο κάθε οργανισμός ανήκει σε ξεχωριστό είδος. Συγκεκριμένα: Λεοπάρδαλη: Panthera pardus, Ασβός: Taxidea taxus, Βίδρα: Lutra lutra, Τσακάλι: Canis latrans, Λύκος: Canis lupus, Κροκόδειλος: Crocodilus niloticus.

Όλα τα προηγούμενα, θα μπορούσαν να φανούν και επάνω στην εικόνα του φ.δ. ως εξής:

Άντε ραντεβού του χρόνου στα Χομοχαμπιλάδικα και στα Χομοερεκτάδικα.. (οι βιολόγοι θα καταλάβουν).
Καλό καλοκαίρι