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