La organización de la vida en la Tierra

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1 OpenStax-CNX module: m La organización de la vida en la Tierra OpenStax Based on Organizing Life on Earth by OpenStax This work is produced by OpenStax-CNX and licensed under the Creative Commons Attribution License 4.0 Al nal de esta sección serás capaz de: Abstract Discutir la importancia y la necesidad de un sistema de clasicación exhaustivo. Enumerar los diferentes niveles del sistema taxonómico de clasicación. Describir cómo es que se relacionan la sistemática y la taxonomía con la logenia. La vida en la Tierra evolucionó a partir de un ancestro común. Por medio de la construcción de árboles logenéticos, los biólogos pueden saber y mapear las relaciones entre los organismos, es decir, pueden construir un "árbol de la vida" para ilustrar cuándo evolucionaron los organismos y mostrar las relaciones entre ellos Figure 1. Observa que a partir de un solo punto se originaron tres ramas divergentes, las cuales conforman los tres dominios de la vida: Archaea, Bacteria y Eukarya, que a su vez se ramican. En comparación con otros grupos, las plantas y los animales (humanos incluidos) están representadas por ramas pequeñas, lo que indica su origen reciente. Version 1.5: May 19, :49 pm

2 OpenStax-CNX module: m Figure 1: La evolución de la vida en la Tierra; en este árbol logenético se ramican los tres dominios (Archaea, Bacteria y Eukarya) a partir de un solo punto. (créditos: modicado del trabajo de Eric Gaba) El árbol logenético de la Figure 1 muestra la historia evolutiva del planeta; la ruta se puede trazar desde el origen de la vida hasta cualquier especie, siguiendo las ramas entre los dos puntos, o a la inversa, empezando por la especie hasta llegar a su origen. Utilizando este árbol también podemos discernir la cercanía entre las especies. La logenia nos muestra la historia evolutiva de las especies y la relación entre éstas, mientras que la sistemática es el estudio de los organismos con el propósito de inferir sus relaciones. Muchas disciplinas dentro de la biología contribuyen al entendimiento de la evolución de la vida pasada y presente, y en su conjunto contribuyen en la construcción, actualización y mantenimiento del "árbol de la vida". La información generada por estas disciplinas incluye datos obtenidos a partir del estudio del registro fósil, la morfología, la estructura de diferentes partes del cuerpo y la estructura molecular (secuencia de aminoácidos en las proteínas o de nucleótidos en el ADN). A partir de estos datos se genera un árbol con la logenia de las especies. Conforme se realizan más investigaciones se descubren nuevas especies, así como nueva información que va modicando el árbol de la vida. 1 Niveles de clasicación de la vida La taxonomía (del gr. τ[u+03ac]ξις: "ordenación" 1 ) es la ciencia que se encarga de agrupar y nombrar las especies, así como de construir un sistema de clasicación compartido internacionalmente. El sistema de clasicación taxonómica (conocido también como taxonomía linneana, nombrada por su creador Carl Linnaeus, naturalista sueco) utiliza un modelo jerárquico. Este tipo de modelos tiene diferentes niveles y cada grupo en un nivel dado incluye grupos del siguiente nivel inferior; de tal forma que cada miembro del nivel más bajo pertenece a una serie de grupos anidados (los directorios anidados en una computadora son una analogía). En la clasicación de los organismos los grupos en el nivel más alto y por lo tanto con la agrupación más inclusiva son los tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya. Dentro de cada dominio hay un siguiente nivel, conocido como reino; cada dominio está constituido por varios reinos; las categorías subsecuentes dentro de los reinos son: lo, clase, orden, familia, género y especie. 1 Diccionario de la Real Academia Española

3 OpenStax-CNX module: m En la Figure 2 se muestran los diferentes niveles de clasicación del perro doméstico; a los grupos en cada nivel se les llama taxón. En el ejemplo del perro, el nivel orden incluye el taxón Carnivora, el nivel familia incluye el taxón Canidae y así sucesivamente. Con excepción de la especie, el nombre de los taxa se escribe con mayúsculas y el género y especie se escriben en letras itálicas. Cuando los cientícos hacen referencia a un organismo, lo hacen utilizando juntos el género y la especie o nombre cientíco o latinizado. Este sistema de dos nombres se llama sistema binomial, así por ejemplo, el lobo es Canis lupus. Estudios recientes del ADN del perro doméstico y del lobo sugieren que el perro es una subespecie del lobo y para nombrarlo se utiliza un nombre extra que indica la subespecie Canis lupus familiaris. En la Figure 2 también se muestra la forma en que los niveles taxonómicos se mueven hacia la especi- cidad; nótese que encontramos que el perro está agrupado dentro del dominio junto con muchos otros organismos. Este dominio incluye plantas y otros organismos como hongos y protistas, de los cuales no se muestran fotografías. En cada subnivel los organismos son más parecidos entre sí porque están más cercanamente relacionados. Antes de que Darwin desarrollara su teoría evolutiva, los naturalistas clasicaban los organismos utilizando parecidos arbitrarios, pero a partir de la elaboración de la teoría evolutiva, en el siglo XIX, el sistema de clasicación reeja las relaciones evolutivas; esto signica que todos los miembros de un taxón deben tener un ancestro común y estar más relacionados entre sí que con los miembros de otros taxones. Con los avances tecnológicos y los análisis genéticos recientes se ha encontrado que algunas clasicaciones taxonómicas anteriores no reejaban las relaciones evolutivas, por lo que deben hacerse cambios y ajustes conforme ocurren nuevos descubrimientos. Un ejemplo reciente es el de la separación de las especies de procariontes, los cuales hasta los años setenta del siglo XX se clasicaban como bacterias. Después de una serie de estudios se encontró que existían grandes diferencias genéticas en sus miembros, lo que condujo a su división en los dominios Archaea y Bacteria, originándose así dos de las tres ramas fundamentales del árbol de la vida. :

4 OpenStax-CNX module: m Figure 2: En el sistema taxonómico de clasicación los organismos en cada subnivel son más similares que en el nivel inmediato superior. Los perros y los lobos pertenecen a la misma especie, puesto que se pueden aparear y tener descendencia viable, pero son lo sucientemente diferentes como para ser clasi- cados en subespecies diferentes. (créditos: "planta", modicado del trabajo de "berduchwal"/flickr; "insecto", modicado del trabajo de Jon Sullivan; "pez", modicado del trabajo de Christian Mehlführer; "conejo", modicado del trabajo de Aidan Wojtas; "gato", modicado del trabajo de Jonathan Lidbeck; "zorro", modicado del trabajo de Kevin Bacher, NPS; "chacal", modicado del trabajo de Thomas A. Hermann, NBII, USGS; "lobo", modicado del trabajo de Robert Dewar; "perro", modicado del trabajo de "digital_image_fan"/flickr) ¾En qué nivel se consideran parte del mismo grupo los gatos y los perros? : Para aprender más acerca de la taxonomía, haz clic en Launch Interactive, dentro de Classifying Life, en la siguiente liga:

5 OpenStax-CNX module: m Clasicación y logenia Un árbol logenético es una representación diagramática que muestra las rutas evolutivas de los organismos y sus relaciones con otros seres vivos, así como la clasicación jerárquica y el anidamiento de los diferentes grupos. Como no podemos regresar en el tiempo para estudiar y corroborar las relaciones propuestas en los árboles logenéticos, los cientícos consideran estos árboles como hipótesis del pasado evolutivo. A diferencia de la clasicación taxonómica, un árbol logenético se puede leer como un mapa de la historia evolutiva, tal y como se muestra en la Figure 3. Se utilizan características compartidas para construir árboles logenéticos. El punto dentro de un árbol logenético en el cual se produce una ruptura se conoce como punto de ramicación y representa el punto en el que un solo linaje evoluciona a otros linajes diferentes. Muchos árboles logenéticos tienen un solo punto de ramicación en su base, lo que representa un ancestro común para todas las ramas en el árbol; tales árboles se conocen como árboles enraizados, lo que signica que únicamente hay un solo taxón ancestral en su base, a partir del cual descendieron todos los organismos representados en el árbol. Cuando surgen dos linajes a partir de un punto de ramicación, se les conoce como taxones hermanos; por ejemplo dos especies de orangutanes. Un punto de ramicación con más de dos grupos ilustra una situación para la cual los cientícos no han establecido en forma denitiva sus relaciones. Un ejemplo claro de esta situación es el árbol logenético del gorila, en el cual existen tres ramas que llegan a las subespecies y en donde las relaciones precisas todavía no se entienden. Es importante señalar que los taxones hermanos comparten el mismo ancestro, pero esto no quiere decir que un taxón evolucionó a partir de otro. El punto de ramicación o ruptura representa un ancestro común que existió en el pasado, pero que ya no existe. Los humanos no evolucionamos de los chimpancés, ni los chimpancés evolucionaron a partir de los humanos, aunque estos animales son nuestros parientes vivientes más cercanos; tanto los humanos como los chimpancés evolucionaron de un ancestro común que los cientícos creen que vivió hace aproximadamente seis millones de años y cuya apariencia era muy diferente tanto de los chimpancés modernos como de los humanos modernos. Figure 3: El árbol logenético de esta ilustración está enraizado y muestra cómo diferentes organismos evolucionan a partir de un ancestro común; aquí aparecen diferentes especies y subespecies de monos contemporáneos. Los puntos de ramicación y las ramas en la estructura del árbol logenético implican un cambio evolutivo; algunas veces ciertas características importantes se identican en una rama o en los puntos de ramicación. En la Figure 4 el punto de ramicación que da lugar a los linajes de mamíferos y reptiles a partir del linaje de la rana, muestra el origen del carácter del huevo amniótico. Este punto de ramicación también muestra el surgimiento de organismos con piernas, que también son el ancestro común de mamíferos, reptiles, anbios y peces mandibulados.

6 OpenStax-CNX module: m Figure 4: Este árbol logenético está enraizado por un organismo que carecía de columna vertebral; en cada punto de ramicación aquellos organismos con características diferentes se concentran en diferentes grupos. : Para explorar las relaciones evolutivas entre organismos realiza el ejercicio interactivo de la siguiente liga: Las limitaciones de los árboles logenéticos Es muy fácil asumir que aquellos organismos que están más relacionados entre sí también son más parecidos, y aunque para la mayoría de los casos esto es cierto, la regla no necesariamente se cumple. Si dos linajes, relacionados muy cercanamente, evolucionaron bajo ambientes signicativamente diferentes o después de la evolución de una nueva y signicativa adaptación, pueden verse muy diferentes entre sí, todavía más que con otros grupos con los que no están relacionados. En el árbol logenético de la Figure 4 podemos ver que tanto las lagartijas como los conejos poseen huevos amnióticos, mientras que las salamandras (dentro del linaje de la rana) no; pero supercialmente las lagartijas y las salamandras son mucho más parecidas entre sí que las lagartijas y los conejos. Otro de los aspectos de los árboles logenéticos es que la longitud de las ramas no representa el tiempo, sino que únicamente indica el orden en que sucedieron los eventos evolutivos. En otras palabras, una rama muy larga no signica que ha pasado más tiempo, ni una rama corta representa menos tiempo, a menos que se haga la especicación correspondiente. Utilizando nuevamente la Figure 4, el árbol en esta gura no indica el tiempo transcurrido entre la aparición del huevo amniótico y la aparición del cabello, pero muestra que la característica más antigua es la columna vertebral, seguida de las mandíbulas batientes, y así sucesivamente (hay que recordar que cualquier árbol logenético forma parte de un todo más completo). En el caso de 3

7 OpenStax-CNX module: m los organismos de la gura ya mencionada, el hecho de que se haya desarrollado una columna vertebral no signica que los organismos invertebrados no hayan seguido evolucionando, solamente quiere decir que se originó una nueva rama. 4 Resumen de la Sección Continuamente surge nueva información en el campo cientícoque nos ayuda a entender la historia evolutiva de la vida en la Tierra. Cada grupo de organismos realizó su propio viaje evolutivo, llamado logenia. Cada organismo comparte, en mayor o menor grado, algún tipo de relación con otros organismos; se puede saber qué tan cercana o lejana es esta relación a través de la evidencia genética y morfológica que utilizan los cientícos para elaborar el mapa de las rutas evolutivas de la vida sobre la Tierra. Históricamente, se ha organizado a los organismos en un sistema de clasicación taxonómica; sin embargo, actualmente el sistema taxonómico tiene que reejar también las relaciones evolutivas entre los organismos. 5 PREGUNTAS DE CONEXIÓN ARTÍSTICA Exercise 1 (Solution on p. 9.) Figure 2 ¾En qué nivel se considera que los perros y los gatos pertenecen al mismo grupo? 6 PREGUNTAS DE REVISIÓN Exercise 2 (Solution on p. 9.) La logenia describe a. mutaciones b. ADN c. historia evolutiva d. los organismos sobre la Tierra Exercise 3 (Solution on p. 9.) ¾A qué se dedican los cientícos que trabajan en el campo de la sistemática? a. Descubrir nuevos yacimientos fosilíferos. b. Organizar y clasicar organismos. c. Nombrar nuevas especies. d. La comunicación entre biólogos. Exercise 4 (Solution on p. 9.) ¾Cuál de las siguientes armaciones sobre el sistema de clasicación taxonómica es correcta? a. Hay más dominios que reinos. b. Los reinos son la categoría más alta de la clasicación. c. Un lo puede estar representado en más de un reino. d. Las especies son la categoría más especíca de la clasicación. Exercise 5 (Solution on p. 9.) ¾Cuál es el mejor descriptor de las relaciones entre humanos y chimpancés? a. Los chimpancés evolucionaron a partir de los humanos. b. Los humanos evolucionaron a partir de los chimpancés. c. Los chimpancés y los humanos evolucionaron a partir de un ancestro común.

8 OpenStax-CNX module: m d. Los chimpancés y los humanos pertenecen a la misma especie. Exercise 6 (Solution on p. 9.) ¾Cuál es el mejor descriptor del punto de ramicación en un árbol logenético? a. una hipótesis b. nuevo linaje c. hibridización d. un apareamiento 7 PREGUNTAS DE PENSAMIENTO CRÍTICO Exercise 7 (Solution on p. 9.) ¾Cómo se indican eventos evolutivos mayúsculos dentro de un linaje en un árbol logenético? Exercise 8 (Solution on p. 9.) Enumera los diferentes niveles que constituyen el sistema de clasicación taxonómica.

9 OpenStax-CNX module: m Solutions to Exercises in this Module Figure 2 Los gatos y los perros son parte del mismo grupo en cinco niveles: ambos están en el dominio Eukaryota, el reino Animalia, el lo Chordata, la clase Mammalia y el orden Carnivora. C B D C to Exercise (p. 8) B to Exercise (p. 8) Los árboles logenéticos muestran el orden en el cual ocurrieron los eventos evolutivos y el orden en el cual evolucionaron ciertos características y organismos en relación con otros. Generalmente, esto no indica la duración de los eventos. to Exercise (p. 8) Dominio, Reino, Filo, Clase, Familia, Género y Especie. Glossary Denition 1: nomenclatura binomial sistema de nombres cientícos para organismos que consta de dos partes incluye el nombre del género y la especie Denition 2: punto de ramicación punto en un árbol logenético donde un solo linaje se separa en dos linajes diferentes Denition 3: clase una de las categorías en el sistema de clasicación taxonómica que está incluido dentro del Filo e incluye órdenes. Denition 4: dominio categoría más alta en el sistema de clasicación taxonómica incluye todas las categorías hacia abajo, es el taxón más incluyente Denition 5: familia categoría del sistema de clasicación taxonómica que incluye los géneros y que está incluida dentro del orden Denition 6: género categoría en el sistema de clasicación taxonómica que está incluida en la familia y que incluye a las especie constituye la primera parte de un nombre cientíco Denition 7: reino categoría en el sistema de clasicación taxonómica que está incluida en el dominio y que a su vez contiene los los.