IF Notes

Phylogeny Fundamentals and Classification

5 min read

Back to IF3211 Komputasi Domain Spesifik

Phylogeny Fundamentals and Classification

Questions/Cues

  • Apa perbedaan antara phylogeny, systematics, dan taxonomy?
  • Bagaimana sistem binomial nomenclature dan hierarki taksonomi Linnaeus bekerja?
  • Bagaimana cara membaca sebuah phylogenetic tree (node, branch, sister taxa)?
  • Apa yang bisa dan tidak bisa kita simpulkan dari sebuah pohon filogenetik?
  • Mengapa pohon filogenetik dapat dipandang sebagai struktur data tree?

Reference Points

  • IF3211 — Phylogeny (PPT 10, bagian Phylogenies Show Evolutionary Relationships)
  • IF3211 — Phylogeny (PPT 10, bagian Binomial Nomenclature & Hierarchical Classification)

Phylogeny, Systematics, dan Taxonomy

Phylogeny adalah sejarah evolusi suatu spesies atau kelompok spesies yang berkerabat. Disiplin yang mempelajarinya, systematics, bertugas mengklasifikasikan organisme dan menentukan hubungan evolusionernya. Di dalamnya, taxonomy adalah cabang yang khusus menangani penamaan dan pengelompokan organisme secara teratur.

Premis dasarnya: organisme berbagi banyak ciri karena common ancestry (nenek moyang bersama). Organisme yang berkerabat dekat berbagi banyak gen, jalur metabolik, dan protein struktural. Inilah sinyal yang dieksploitasi systematics untuk merekonstruksi pohon kehidupan: semakin mirip dua organisme (secara morfologi maupun sekuens), semakin besar peluang mereka berkerabat dekat.

Binomial Nomenclature dan Hierarki Taksonomi

Pada abad ke-18, Carolus Linnaeus memublikasikan sistem taksonomi berbasis kemiripan. Dua fiturnya masih dipakai: nama dua-bagian dan klasifikasi hierarkis.

  • Binomial: nama spesies terdiri dari genus (huruf pertama kapital) + specific epithet (unik per spesies). Seluruh nama dimiringkan, mis. Homo sapiens. Kedua bagian bersama-sama menamai spesies — epithet saja tidak cukup.
  • Hierarki: dari paling spesifik ke paling inklusif — species → genus → family → order → class → phylum → kingdom → domain. Satu unit bernama pada level mana pun disebut taxon (jamak: taxa).

Mnemonic klasik untuk urutan ini: “Dear King Philip Came Over For Good Soup” (Domain, Kingdom, Phylum, Class, Order, Family, Genus, Species).

Membaca Phylogenetic Tree

Hubungan evolusi digambarkan sebagai diagram bercabang, yaitu phylogenetic tree. Setiap branch point (node internal) merepresentasikan divergensi dua lineage dari satu common ancestor. Sister taxa adalah dua kelompok yang berbagi nenek moyang langsung yang tidak dibagi kelompok lain.

Hal penting yang sering disalahpahami:

  • Pohon bisa digambar horizontal, vertikal, atau diagonal tanpa mengubah makna.
  • Urutan taxa di ujung cabang (tips) BUKAN urutan waktu evolusi.
  • Cabang dapat dirotasi di sekitar branch point tanpa mengubah hubungan yang digambarkan — sama seperti subtree pada binary tree bisa ditukar kiri-kanan.

Yang bisa dipelajari: pola percabangan/kekerabatan. Yang tidak bisa: pohon adalah hipotesis, bukan fakta absolut; tidak menyatakan bahwa satu spesies “berevolusi dari” spesies hidup lain di ujung pohon.

graph LR
    A(("Common<br/>Ancestor"))
    A --> B(("Node 1"))
    A --> O["Outgroup"]
    B --> C(("Node 2"))
    B --> T3["Taxon C"]
    C --> T1["Taxon A"]
    C --> T2["Taxon B"]

Pada diagram di atas, Taxon A dan Taxon B adalah sister taxa (berbagi Node 2), sedangkan Outgroup divergen paling awal dari Common Ancestor.

Computational Framing: Pohon sebagai Struktur Data Tree

Bagi mahasiswa informatika, phylogenetic tree adalah rooted tree klasik: leaf nodes = taxa yang diamati (spesies/sekuens), internal nodes = hypothetical common ancestors, edges = lineage evolusi. Rotasi cabang yang tidak mengubah makna setara dengan fakta bahwa pohon ini unordered terhadap anak-anaknya — hanya topologi (siapa berbagi parent dengan siapa) yang bermakna, persis seperti membandingkan dua tree dengan mengabaikan urutan child.

Konsekuensinya: dua representasi pohon “sama” bila isomorfik secara topologi. Format penyimpanan standar di bioinformatika adalah Newick (mis. ((A,B),C);) — sebuah serialisasi rekursif pohon, mirip representasi nested parenthesis untuk tree. Operasi membaca/menulis Newick adalah traversal pohon biasa (DFS), dan menghitung jumlah pohon tak-berakar untuk n taxa memberi angka super-eksponensial — fondasi mengapa pencarian pohon (lihat Maximum Parsimony and Tree Reconstruction) mahal.

Summary

Phylogeny adalah sejarah evolusi yang dipelajari systematics (klasifikasi + hubungan evolusi), dengan taxonomy sebagai cabang penamaan. Sistem Linnaeus menyumbang binomial nomenclature (Genus species, dimiringkan) dan hierarki species→genus→…→domain, di mana tiap unit bernama disebut taxon. Hubungan digambar sebagai phylogenetic tree: branch point = divergensi, sister taxa = berbagi nenek moyang langsung; pohon dapat dirotasi/diorientasikan ulang tanpa mengubah makna, dan urutan tips bukan urutan waktu. Pohon ini hanyalah hipotesis. Secara komputasi, ia adalah rooted unordered tree yang diserialisasi dalam format Newick — landasan untuk metode di Cladistics and Character-Based Methods dan Maximum Parsimony and Tree Reconstruction.

Graph View

Backlinks