Tema 2

FILOGENIA Y EVOLUCIÓN

Impacto de la teoría evolutiva en la sistemática.

¿Qué es filogenia?

Métodos utilizados para la reconstrucción

filogenética: bases.

Patrones de organización primarios (arquitectura

animal) como base para las reconstrucciones

filogenéticas.

BIOLOGÍA ANIMAL TEORÍA 2014

Unidad 1. FUNDAMENTOS DE LA BIOLOGIA ANIMAL

¿Cómo organizar la diversidad biológica? TAXONOMÍA y SISTEMÁTICA

TAXONOMÍA ES LA CIENCIA DE ORDENAR A LOS

ORGANISMOS EN UN SISTEMA DE CLASIFICACIÓN COMPUESTO POR

UNA JERARQUÍA DE TAXA ANIDADOS, SEGÚN SUS SEMEJANZAS.

COMPRENDE LA TEORÍA Y PRÁCTICA DE DESCRIBIR, NOMBRAR Y

CLASIFICAR LOS GRUPOS DE ORGANISMOS DENOMINADOS TAXA.

SISTEMÁTICA ES EL ESTUDIO DE LAS RELACIONES DE

PARENTESCO ENTRE LOS GRUPOS NATURALES, CON BASE EN

CARACTERES HOMÓLOGOS COMPARTIDOS. La diversidad orgánica es

el principal interés y cómo esa diversidad es relevante para los patrones

de relaciones evolutivas que existen entre las entidades.

RELACIONES EVOLUTIVAS DE LOS GRANDES

GRUPOS DEL REINO ANIMALIA

Tinaut y Ruano, 2002

CONCEPTOS DE ESPECIE

Tinaut y Ruano, 2002

FILOGENIA

LAFILOGENIA COMPRENDE LAS

RELACIONES ANCESTRALES DE

LOS ORGANISMOS Y LA HISTORIA

EVOLUTIVA DE LOS GRUPOS A

TRAVÉS DEL TIEMPO.

LAS ESCUELAS SISTEMÁTICAS

Evolutiva (Mayr, Simpson)

Fenética (Sokal, Sneath, Michener)

Filogenética (Hennig, Farris, Nelson, Platnick)

Diversidad Evolución

SISTEMÁTICA EVOLUTIVA

La sistemática evolutiva siempre ha tenido como

objetivo principal maximizar la construcción de

clasificaciones biológicas útiles, utilizando

para ello los diferentes niveles de similitud

entre los organismos y los fundamentos de la

Teoría Evolutiva.

Ernst Walter Mayr

(1904-2005)

Taxón C está más cercanamente relacionado con B que con el

taxón D, aún cuando comparte un ancestro común más

reciente con D

FENÉTICA o TAXONOMÍA NUMÉRICA

Se origina a finales de los años '50 como un

enfoque no-histórico de la Sistemática. El

objetivo central es definir taxa con base en

correlaciones empíricas entre los estados de

caracteres, independientemente del estatus

filogenético de dichos estados.

Peter Sneath Robert Sokal

pelícano oso polar nutria venado lagartija salamandra

color blanco color oscuro

exotérmicos

endotérmicos

Dis

tan

cia

Taxo

nó

mic

a

(sim

ilit

ud

t

ota

l)

SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA O CLADÍSTICA

Un árbol filogenético es una hipótesis del

patrón de evolución de un linaje

Willi Hennig formalizó el uso de

caracteres derivados proponiendo el

Principio de Parsimonia: el árbol que

requiera menor número de pasos

evolutivos para conectar las

diferentes ramas se considerará el

más parsimonioso. Willi Hennig

La reconstrucción de la filogenia es una

ciencia empírica basada en evidencias

CARACTERES

SINAPOMÓRFICOS

HOMÓLOGOS

Se trabaja con GRUPOS

MONOFILÉTICOS: grupo natural que

incluye a todos los descendientes y su

ancestro común más reciente

1.- MORFOLÓGICOS

morfología general externa

estructuras especiales (p. e. genitalia)

morfología interna (= anatomía)

embriología

cariología (y otras diferencias citológicas)

2.- FISIOLÓGICOS

factores metabólicos

secreciones corporales

factores de esterilidad génica

diferencias serológicas y en general en

proteínas

otras diferencias bioquímicas

3.- ECOLÓGICOS

hábitats y hospedadores

alimento

variaciones estacionales

parásitos

reacciones del hospedador

4.- ETOLÓGICOS (COMPORTAMIENTO)

mecanismos de aislamiento reproductor

patrones de comportamiento

otros mecanismos de comportamiento

5.- BIOGEOGRÁFICOS

tipos de distribución geográfica generales

relaciones simpátricas-alopátricas entre las

poblaciones

La reconstrucción de la filogenia

es una ciencia empírica basada

en evidencias = CARACTERES

Tomado de Mayr, 1969 por López Caballero y Pérez Suárez, 1999.

Apomorfía = carácter de avance

compartidos SINAPOMORFÍAS

Plesiomorfía = carácter primitivo

compartidos SINPLESIOMORFÍAS

LA CONDICIÓN APOMÓRFICA ES RELATIVA

AUTAPOMORFÍA = carácter presente

únicamente es un grupo

Equivalente a carácter DIAGNÓSTICO

Estructura básica de un CLADOGRAMA Esquema que

representa la filogenia de un grupo a estudiar (ejemplo: A+(B+C)), donde los

nodos indican el ancestro común más cercano de dicho grupo.

sinapomorfía

sinplesiomorfía

autapomorfía

GRUPO INTERNO GRUPO

EXTERNO GRUPO

EXTERNO

HOMOLOGÍA similitud de estructuras

debido a que proceden de un ancestro

común.

HOMOPLASIA similitud obtenida por

evolución independiente de un carácter.

A B C C B A

B C A

Carácter x Taxón

A B C

1 1 1 0

2 1 1 0

3 1 1 1

4 1 0 1

5 0 1 1

1

1

1

1 1

2

2 2

2 2

3

3 3

4

4

4 4 4

5

5 5

5

5

HOMOLOGÍAS vs HOMOPLASIAS

B+C constituyen un grupo monofilético con un ancestro hipotético común (Ancestro 4); A + (B+C)

constituyen otro grupo monofilético con un ancestro común hipotético (Ancestro 3), y así

sucesivamente. Los taxa B y C se denominan grupos hermanos o “sister group”; los taxa A y

(B+C) también constituyen grupos hermanos y así sucesivamente.

Ejemplos de grupos

MONOFILÉTICOS

Orden X

Familia 1

Género 1

Especie M

Familia 2

Género 2

Especie N

Género 3

Subgénero 1

Especie A

Subgénero 2

Especie B

Especie C

Familia

Género

Subgénero

Orden

Especies

LA CLASIFICACIÓN SE

GENERA A PARTIR DEL

ESQUEMA DE RELACIONES

FILOGENÉTICAS

GRUPOS

MONOFILÉTICOS

GRUPOS

PARAFILÉTICOS

Y

POLIFILÉTICOS

CATEGORÍA TAXONÓMICA Plantas Algas Hongos Animales Bacterias

División/Phylum -phyta -mycota

Subdivisión/Subphylum -phytina -mycotina

Clase -opsida -phyceae -mycetes -ia

Subclase -idae -phycidae -mycetidae -idae

Superoden -anae

Orden -ales -ales

Suborden -ineae -ineae

Infraorden -aria

Superfamilia -acea -oidea

Epifamilia -oidae

Familia -aceae -idae -aceae

Subfamilia -oideae -inae -oideae

Infrafamilia -odd

Tribu -eae -ini -eae

Subtribu -inae -ina -inae

Infratribu -ad

El anterior cladograma muestra las relaciones evolutivas entre siete especies de vertebrados. Según lo expresado en este se puede afirmar que:

1. el pelo es una estructura análoga entre la zarigüeya y el mono araña

2. el amnios separa evolutivamente al topo marsupial y al topo europeo

3. el marsupio es una estructura homóloga para la zarigüeya y el topo marsupial 4. el brazo adaptado para cavar es una característica que heredaron los topos marsupiales y los topos europeos de un mismo ancestro.

El aspecto similar de la extremidad anterior y del cuerpo en general del topo marsupial y el topo europeo se puede explicar por:

1. la adaptación a modos de vida similares. 2. la herencia desde un mismo ancestro de la mano apta para cavar. 3. la adquisición de estructuras homólogas en ambos grupos. 4. la adaptación a ambientes diferentes.

La extremidad anterior aves y murciélagos es considerada una estructura homóloga porque: 1. cada linaje evolucionó por separado la extremidad anterior. 2. el vuelo de las aves es más eficiente que el de los murciélagos

3. las alas fueron heredadas de un mismo ancestro de ambos linajes

4. la extremidad fue heredada de un mismo ancestro, lo que se evidencia en la secuencia de huesos.

Filogenia Reino Animal (Erwin & Davidson, 2002).

GRANDES

GRUPOS DE

METAZOARIOS

PROTOZOA PORIFERA

posible ancestro en común

CNIDARIA PLATHYHELMINTHES

ROTIFERA NEMATODA

ANNELIDA Arachnida

ARTHROPODA

Centipoda

ARTHROPODA - Insecta ARTHROPODA - Crustacea

MOLLUSCA ECHINODERMATA

HEMICHORDATA CHORDATA - TUNICATA

CHORDATA – CEPHALOCHORDATA VERTEBRATA - PECES

VERTEBRATA - AMPHIBIA VERTEBRATA - REPTILIA

VERTEBRATA – AVES VERTEBRATA - MAMMALIA

¿Patrones

corporales?