Filogenia y Sistemática

Transcripción

1 Filogenia y Sistemática La Sistemática es la disciplina científica que estudia la diversidad y las relaciones de los seres vivos en un intento de construir un sistema ordenado de clasificación de los organismos, tanto los actuales como los extintos La Filogenia es la historia evolutiva de una especie o de un grupo de especies relacionadas Los sistemáticos usan información morfológica, bioquímica, molecular, etc. y la que proveen los fósiles para inferir las relaciones evolutivas Las clasificaciones como cualquier hipótesis científica son refutables y modificables

2 Hoja fósil, 40Ma Árbol petrificado 90Ma Hueso de dinosaurio 90Ma Insectos preservados en ámbar Moldes de Amonites 375Ma Huellas de dinosaurio de 150Ma Defensas de un mastodonte de años

3 Sistemática Filogenética o Cladística Willi Hennig ( ) Biólogo alemán que fundó la cladística. Publicó su Teoría de la Sistemática filogenética en Sus trabajos revolucionaron la forma de ver el orden natural de los seres vivos. Como taxónomo se especializó en dípteros (moscas y mosquitos).

4 Sistemática Filogenética o Cladística Que es la cladística? Cladística vine del griego antiguo κλάδος, klados = rama Estudia la diversidad orgánica a través del reconocimiento de las relaciones genealógicas de los organismos reflejándolas en una: clasificación jerárquica de las especies basada en una filogenia o ancestría evolutiva Se enmarca en los principios de la teoría de la evolución Asume que todos los organismos presentan un ancestro común y por lo tanto están relacionados entre sí

5 Cladística para que? El cladismo o sistemática filogenética es el campo de la Biología que busca entender la historia de la vida por medio de: 1. Proveer un sistema de clasificación (marco conceptual) que sirve para comunicar información acerca de los organismos 2. Generar hipótesis (cladogramas) para la interpretación de la evolución de la vida 3. Estas hipótesis filogéneticas y su correspondiente clasificación nos ayudan a predecir propiedades de organismos nuevos y de aquellos que se conoce muy poco

6 La historia filogenética de los organismos puede ser inferida desde las similitudes morfológicas y moleculares de los organismos vivientes y los fósiles Los organismos con morfologías muy similares o con secuencias de ADN o ARN similares es muy probable que estén más relacionados entre sí que con otros organismos que tengan grandes diferencias morfológicas o moleculares Relación ancestro descendiente

7 Árboles filogenéticos o cladogramas Humano Hongo Planta

8 Para construir una filogenia los sistemáticos necesitan distinguir si esa similitud es el resultado de una Homología o una Analogía HOMOLOGÍA es similitud debida a ancestralidad común ANALOGÍA es similitud debida a convergencia evolutiva Las similitudes deben codificarse genéticamente, es decir que su expresión no es solo el producto de la variación ambiental

9 La evolución convergente ocurre cuando existen presiones medioambientales similares y por selección natural se producen adaptaciones similares (análogas) en organismos de diferentes linajes evolutivos Mamífero Roedor con hábitos cavadores Insecto Grillo topo Con hábitos cavadores Mamífero Insectívoro con hábitos cavadores Similitudes causadas por evolución convergente

10 Los OJOS son estructuras ANALOGAS Ave Insecto Cefalópodo Humano En cladística las estructuras (morfológicas, secuencias moleculares, etc.) análogas que evolucionan independientemente son llamadas: HOMOPLASIAS

11 Otros ejemplos de analogías Convergencia biológica: las alas (de insectos, aves, murciélagos) Convergencias culturales: la agricultura, la escritura, etc. ALAS Insecto Mamífero Ave

12 Estructuras Homólogas Miembro anterior de los tetrápodos Similitudes heredadas de un ancestro común

13 Análisis moleculares: Comparación de segmentos de ADN de diferentes organismos Alineamiento de dos secuencias de proteínas

14 La sistemática filogenética conecta la clasificación con la historia evolutiva de los organismos La Taxonomía es la división ordenada de los organismos en categorías basadas en características usadas para evidenciar similitudes y diferencias En 1748, Carolus Linnaeus publicó un sistema de taxonomía basado en semejanzas o similitudes Dos características de este sistema son usadas hasta hoy: El nombre de las especies consta de dos partes = Nomenclatura Binominal La clasificación de los organismos es jerárquica

15 NOMENCLATURA BINOMINAL La primera parte del nombre de la especie es el género La segunda parte, llamada el epíteto específico, es único para cada especie dentro del género La primera letra del género es con mayúsculas Todo el nombre de la especie es latinizado Ambas partes juntas son el nombre de la especie (no únicamente el epíteto específico) El nombre de género y especie debe ir resaltado (subrayado o en cursiva) Ejemplo del nombre de una especie: Homo sapiens

16 CLASIFICACIÓN JERARQUICA Linnaeus propuso un sistema para agrupar las especies en categorías más grandes o inclusivas especie Panthera pardus Género Panthera Familia Felidae Orden Carnivora Clase Mammalia Phyllum Cordata Reino Animal Dominio Eukaria

17 Unidades del análisis cladístico Taxones: conjunto de entidades en estudio (organismos, especies, géneros, etc.) Caracteres: atributos observables de los taxones Morfológicos: son atributos que se determinan por medio de estudios de anatomía comparada o de morfometría Moleculares: son características que se expresan en forma de secuencias de ADN o proteínas. Ecológicos, etológicos, biogeográficos, etc. Estados de carácter: diferentes manifestaciones de los caracteres Caracteres binarios: dos estados de carácter Caracteres multiestado o polimórficos: más de dos estados de carácter

18 Pasos de un estudio sistemático aplicando la metodología cladística: 1. Seleccionar los taxones 2. Seleccionar los caracteres 3. Elaborar matrices 4. Producir cladogramas 5. Interpretar relaciones genealógicas y traducirlas en una clasificación formal

19 MATRIZ = Tabla de taxones/caracteres y estados Caracteres Vértebras 4 Patas Pelos Placenta Taxones Tiburón Rana Canguro Humano Estados de los caracteres: Ausente = 0 Presente = 1

20 Las matrices se analizan mediante programas de computación que realizan las búsquedas de árboles filogenéticos El método de obtención de árboles en la cladística se basa en el criterio de parsimonia: Se prefiere y selecciona la hipótesis mas simple (la que tenga el menor número de pasos) Tiburón Vértebras 4 patas Pelos Placenta Rana Canguro Humano Árbol de 4 pasos

21 En un análisis cladístico los clados son identificados por sus novedades evolutivas = apomorfías Un carácter primitivo es un carácter que está compartido por todo el taxón y que no sirve para definirlo = plesiomorfía Un carácter derivado compartido es una novedad evolutiva para un clado en particular = sinapomorfía

22 Plesiomorfía Mamíferos Peces Anfibios Sinapomorfías del clado mamíferos Todos estos términos son relativos, ya que cuando un estado surge en una especie es una autapomorfía, si luego se produce un evento de especiación, cambia a otro estado diferente (otra autapomorfía), pero el estado original de todo el grupo pasa a ser plesiomórfico.

23 Partes de un Cladograma Árbol o cladograma, representa la hipótesis de la relaciones filogenéticas entre los organismos estudiados, incluyendo el grupo de interés (ingroup) y el grupo externo (outgroup). Grupo externo, de comparación Un Grupo externo (outgroup) es un taxón (especie o grupo de especies) que está estrechamente relacionado al grupo en estudio (ingroup) ABCDEF= Grupo interno es el Grupo en estudio nodo Rama terminal taxón homoplasias raíz Rama interna sinapomorfías Números=caracteres Letras=taxones

24 Uniendo Sistemática y Filogenética Los sistemáticos representan las relaciones evolutivas en las ramas de los árboles filogenéticos Especie Panthera pardus (leopardo) Mephitis mephitis (zorrino) Lutra lutra (nutria) Canis familiaris (perro) Canis lupus (lobo) Género Familia Panthera Mephitis Lutra Canis Felidae Mustelidae Canidae Arbol filogenético: Hipótesis de relaciones de parentesco entre los organismos Orden Carnivora

25 Cada punto de ramificación representa la divergencia de dos taxones Leopardo Gato doméstico Cada divergencia plantea una relación de grupos hermanos = Taxones hermanos Ancestro común Lobo Leopardo Gato doméstico Leopardo: grupo hermano de gato doméstico Lobo: grupo hermano de leopardo + gato Ancestro común

26 Agrupaciones del cladograma Un cladograma representa los patrones de características compartidas entre los taxones (=taxa) Un clado es un grupo de especies que incluye un ancestro y sus descendientes Los clados pueden estar anidados en clados más grandes, pero no todas las agrupaciones de organismos son clados válidos

27 Un clado válido es monofilético, quiere decir que incluye a la especie ancestral y todos sus descendientes y se conoce como GRUPO MONOFILETICO Agrupamiento 1 Monofilético

28 Un GRUPO PARAFILETICO consiste en una especie ancestral y algunas, pero no todas sus descendientes Agrupamiento 2 Parafilético

29 Un GRUPO POLIFILETICO consiste en varias especies que no tienen un ancestro común inmediato, se agrupan por homoplasias Agrupamiento 3 Polifilético

30 La mejor hipótesis de filogenias son las que reúnen datos morfológicos, moleculares, de fósiles, etc. Algunas de las mejores hipótesis no son las más parsimoniosas Clado mamíferos-aves Corazón con cuatro cámaras Clado reptiles-aves Corazón con cuatro cámaras Corazón con cuatro cámaras

31 Aplicación de la cladística en Antropología y arqueología - Un método biológico aplicado a la gramática descubre vínculos entre lenguas antiguas El método cladístico es aplicable a cualquier clase de reconstrucciones históricas empíricas. Se utilizó en lingüística y análisis de textos (semántica). Se evalúa la divergencia evolutiva en el tiempo. La genealogía del lenguaje establece que pueblos hoy distantes compartieron territorio hace más de años.

32 ACERCAMIENTOS CLADISTICOS Y MORFOMETRICOS EN LOS ANALISIS LITICOS: EXPLORANDO LAS RELACIONES HISTORICAS ENTRE LAS PUNTAS CLOVIS Y COLAS DE PESCADO Shott M