Clasificación y evolución Biol 3052

Objetivos Conocer cómo se clasifican los organismos en la Biología. Conocer como la descendencia con modificación por la selección natural explica la unidad y diversidad de la vida. Conocer como se construye la filogenia de los organismos, basado en la taxonomía y la sistemática.

Clasificación ¿Cómo clasificamos? Ejercicio tazas La taxonomía es la rama de la ciencia que nombra organismos [Gk. taxis, ordenar + nomos, ley]. Uno de los problemas centrales en la Biología es la clasificación de los organismos basado en el uso de características compartidas. La clasificación de los organismos ayuda a los científicos a poner orden en la gran diversidad de taxones (existen probablemente varios millones de especies, de las cuales solo un millón ha sido clasificada). * Taxón: un nivel taxonómico donde los organismos comparten unas características específicas.

Se pensaba que los organismos no cambiaban lo cual llevó a varios sistemas de clasificación. Por ejemplo: basado en la creación de los organismos, por la escala de complejidad o por similitud. El sistema de clasificación moderno se basa en el propuesto por Carolus Linnaeus (1707‑1778): un sistema de clasificación binomial para nombrar las especies, junto a sistema de clasificación jerárquico. En esta jerarquía los taxones están agrupados en categorías cada vez más inclusivas desde especies hasta (hoy en día) los dominios.

Nombre científico de una especie es un binomio: Género y epíteto específico. Cada grupo de organismos tiene reglas específicas para el uso de nombres científicos. Solo hay un nombre aceptado para cada taxón (puede tener sinónimos de nombres usados previamente para el taxón). No se usan los nombres comunes.

Teoría de la Evolución Definimos evolución como descendencia con modificación. Es un proceso por el cual a través de las generaciones ocurren cambios en la composición genética de una población. La filogenia es la historia evolutiva de una especie o grupos relacionados de especies. La sistemática clasifica la diversidad biológica en el contexto evolutivo para reconstruir la filogenia.

Charles Darwin: The Origin of Species Antes de Charles Darwin varias personas sugirieron que las especies podían cambiar con el tiempo. En el Siglo 19 Darwin presenta sus ideas acerca de la evolución basado en las observaciones del sus viajes en el HMS Beagle en su obra “The origin of species”: Las especies cambian con el tiempo. Las especies comparten un ancestor común, y van cambian gradualmente a través del tiempo (descendencia con modificacion). La evolución adaptativa es el resultado de la selección natural. http://news.harvard.edu/gazette/story/2006/07/how-darwins-finches-got-their-beaks/

La evolución está apoyada por una gran cantidad de evidencia científica: El record fósil provee evidencia de la extinción de especies, el origen de nuevos grupos y de cambios dentro de los grupos a través del tiempo. Biología molecular Características similares entre organismos desarrolladas a partir de un ancestro común: Homologías (estructurales, embrionarias o moleculares) Órganos vestigiales Biogeografía Comportamiento

Humerus Radius Ulna Carpals Metacarpals Phalanges Human Cat Whale Bat Fig. 22-17 Homología es la similitud que resulta de un ancestro común. Humerus Radius Ulna Carpals Metacarpals Figure 22.17 Mammalian forelimbs: homologous structures Phalanges Human Cat Whale Bat Las estructuras homólogas son aquellas similitudes anatómicas que representan variaciones en un tema estructural, presente en un ancestro común.

Fig. 22-18 La embriología comparativa revela homologías anatómicas no visibles en los organismos adultos. Pharyngeal pouches Post-anal tail Figure 22.18 Anatomical similarities in vertebrate embryos Chick embryo (LM) Human embryo

Evolución convergente La evolución convergente es la evolución de características similares o análogas en grupos distantemente relacionados (analogías). Los rasgos análogos surgen cuando grupos independientemente se adaptan a ambientes similares en formas similares. La convergencia evolutiva no provee información acerca de los ancestros.

Glider (una zarigüeya; marsupial) Fig. 22-20 NORTH AMERICA Sugar Glider (una zarigüeya; marsupial) AUSTRALIA Figure 22.20 Convergent evolution Flying Squirrel (ardilla)

Figure 21.4 The Bones Are Homologous, the Wings Are Not The supporting bone structures of both bat wings and bird wings are derived from a common four-limbed ancestor and are thus homologous. However, the wings themselves—an adaptation for flight—evolved independently in the two groups.

Relacionando la clasificación y la filogenia Podemos mostrar la historia evolutiva entre los organismos (o algun nivel de taxones) usando un árbol filogenético (Gk. phylon, base, tribu + genus, origen, nacimiento). Un árbol filogenético es una representación de una hipótesis de las relaciones evolutivas entre grupos de organismos. Basado en homologías. Se debe tener cuidado de no usar caracteres producto de evolución convergente. Los árboles filogenéticos se hacen usando diferentes tipos de datos disponibles.

Dentro de la clasificación de los organismos un clado representa un ancestro y todos sus descendientes Figure 21.3 Clades Represent an Ancestor and All of Its Evolutionary Descendants All clades are subsets of larger clades, with all of life as the most inclusive taxon. In this example, the groups called mammals, amniotes, tetrapods, and vertebrates represent successively larger clades. Only a few species within each clade are represented on the tree.

Construyendo un cladograma: Ver si las similitudes son a partir de homologías. Identificar caracteres compartidos derivados y los ancestrales. Usar un grupo externo o “outgroup” para ayudarnos en la comparación. Este comparte caracteres ancestrales presentes en ancestro común, pero no los caracteres derivados del grupo de especies a estudiar. Hacer tabla de caracteres basándonos en caracteres presentes o ausentes.

Table 21.1 Eight Vertebrates and the Presence or Absence of Some Shared Derived Traits

Construyendo un árbol filogentico Un árbol debe reflejar la clasificación taxonómica. Por ejemplo en un clado, si las especies A y G pertenecen al mismo taxón es porque ambas evolucionaron de un ancestro común y está representado en el punto de divergencia“X”.

El eje vertical representa el tiempo. El punto donde se separan dos líneas indica una separación de linajes. (ej. la separación de mamíferos y reptiles ocurrió ca. 150 MA) El ancestro común más cercano de los mamíferos y reptiles está indicado en el punto A.

Figure 21.2 How to Read a Phylogenetic Tree (A) Phylogenetic trees can be produced with time scales, as shown here, or with no indication of time. If no time scale is shown, then the trees are only meant to depict the relative order of divergence events. (B) Lineages can be rotated around a given node, so the vertical order of taxa is largely arbitrary.

Grupos monofiléticos, polifiléticos y parafiléticos: La clasificación de los organismos se basa en las relaciones evolutivas. Los taxones deben ser monifiléticos; conteniendo un ancestor común y todos sus descendientes. La información filogenética completa no siempre esta disponible. Un grupo que no incluye un ancestor común es polifilético. Un grupo que no incluye todos los descendientes de un ancestor común es parafiletico. Figure 21.13 Monophyletic, Polyphyletic, and Paraphyletic Groups Monophyletic groups are the basis of taxa in modern biological classifications. Polyphyletic and paraphyletic groups are not appropriate for use in classifications because they do not accurately reflect evolutionary history.

Usando claves taxonómicas La clave dicótoma es una herramienta para identificar y clasificar organismos basándose en caracteres, usualmente morfológicos. Se quiere determinar si el organismo a clasificar tiene o no determinado caracter, repitiendo el proceso hasta llegar a identificar el organismo. http://herbarium.usu.edu/webmanual/info2.asp?name=Paspalum_dilatat um&type=treatment Construya una clave taxonómica usando piezas de ropa.

Ejercicios de clasificación de los camináculos Sokal, R.R. 1983. A phylogenetic analysis of the Caminalcules. I. The data base. Systematic Zoology 323:159-184.

Ejercicio: La clasificación jerárquica de los camináculos vivos Examine las 14 especies vivas de los camináculos, anote las similitudes y diferencias entre ellos. Cree una clasificación jerárquica para estas especies, usando el formato mostrado en la figura. Mantenga en mente que la figura es sólo un ejemplo.

Ejercicio: La filogénia de todos los camináculos Construya un árbol filogenético usando todos los camináculos. 73 74 58 ? 19 18 17 Millions of Years Ago