Tipos e características de árvores filogenéticas, exemplos

A Árvore filogenética É uma representação gráfica matemática da história e das relações ancestrais - descendentes de grupos, populações, espécies ou qualquer outra categoria taxonômica. Teoricamente, todas as árvores filogenéticas podem ser agrupadas na árvore da vida, constituindo a árvore universal.

Essas representações gráficas revolucionaram o estudo da biologia evolutiva, pois permitem estabelecer e definir uma espécie, testando várias hipóteses evolutivas (como a teoria endossimbiótica), avaliando a origem das doenças (como HIV), etc.

Fonte: John Gould (14.Set.1804 - 3.Fevereiro.1881) [domínio público]

As árvores podem ser reconstruídas usando caracteres morfológicos ou moleculares, ou ambos. Da mesma maneira, existem vários métodos para construí -los, sendo o mais comum a metodologia cladista. Isso procura identificar caracteres derivados compartilhados, conhecidos como sinapomorfia.

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Caracteristicas

Um dos princípios desenvolvidos por Charles Darwin constitui a ascendência comum de todos os organismos vivos - ou seja, todos compartilhamos um ancestral remoto.

Em "A origem das espécies" Darwin levanta a metáfora da "Árvore da Vida". De fato, use uma árvore gráfica hipotética para desenvolver sua ideia (curiosamente, é a única ilustração do Origem).

A representação dessa metáfora é o que conhecemos como árvores filogenéticas, que nos permitem exibir graficamente a história e as relações de algum grupo concreto de organismos.

Anatomia de uma árvore filogenética

Nas árvores filogenéticas, podemos distinguir as seguintes partes - continuando com analogia botânica:

Galhos: As linhas de árvores são chamadas de "galhos", e elas representam as populações do estudo no tempo. Dependendo do tipo de árvore (veja mais adiante), o comprimento do ramo pode ou não ter um significado.

Na ponta dos ramos, encontramos os organismos que queremos avaliar. Estas podem ser entidades que estão vivas atualmente ou seres extintos. As espécies seriam as folhas da nossa árvore.

Raiz: A raiz é o ramo mais ancestral da árvore. Alguns têm e são chamados de árvores enraizadas, enquanto outros não têm.

Nós: Os pontos de ramificação dos ramos em duas ou mais linhagens são chamados de nós. O ponto representa o ancestral comum mais recente dos grupos descendentes (observe que esses ancestrais são hipotéticos).

A existência de um nó implica um evento de especiação - criação de novas espécies. Depois disso, cada espécie segue seu curso evolutivo.

Terminologia adicional

Além desses três conceitos básicos, existem outros termos necessários em relação às árvores filogenéticas:

Politomia: Quando em uma árvore filogenética, apresenta mais de dois ramos em um nó, diz -se que há um político. Nesses casos, a árvore filogenética não está completamente resolvida, porque as relações entre os organismos envolvidas não são claras. Isso geralmente acontece devido à falta de dados e só pode ser resolvido quando um pesquisador acumula mais.

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Grupo externo: Em temas filogenéticos, é comum ouvir o conceito de grupo externo - também chamado Grupo externo. Este grupo é selecionado para poder enraizar a árvore. Deve ser escolhido como um táxon que anteriormente divergiu o grupo de estudo. Por exemplo, se estou estudando equinodermos, você pode usar Grupo externo para as ascidias.

Pessoal

Existem três tipos básicos de árvores: cladogramas, árvores aditivas e árvores ultra -baseadas.

Clayogramas são as árvores mais simples e exibem a relação dos organismos em termos de ancestralidade comum. Informações desse tipo de árvore estão nos padrões de ramificação, pois o tamanho dos galhos não tem significado adicional.

O segundo tipo de árvore é o aditivo, também chamado de árvores métricas ou filogramas. A duração dos ramos está relacionada à quantidade de mudança evolutiva.

Finalmente, temos árvores ou dendogramas ultrameétricos, onde todas as pontas das árvores estão à mesma distância (que não acontece no filograma, onde uma dica pode aparecer abaixo ou superior ao seu parceiro). A duração do ramo está relacionada ao tempo evolutivo.

A escolha da árvore está diretamente relacionada à pergunta evolutiva que queremos responder. Por exemplo, se apenas nos preocuparmos com as relações entre os indivíduos, um cladograma será suficiente para o estudo.

Erros mais comuns ao ler árvores filogenéticas

Embora as árvores filogenéticas sejam geralmente gráficos de amplo uso em biologia evolutiva (e em biologia geral), há muitos estudantes e profissionais que entendem mal a mensagem de que esses gráficos - aparentemente simples - pretendem entregar ao leitor.

Não há tronco

O primeiro erro é lê -los lateralmente, assumindo que a evolução implica progresso. Se entendermos corretamente o processo evolutivo, não há razão para pensar que à esquerda estão as espécies ancestrais e corretas, as espécies mais avançadas.

Embora a analogia botânica da árvore seja muito útil, há um ponto em que não é mais tão preciso. Há uma estrutura crucial da árvore que não está presente na árvore: o tronco. Nas árvores filogenéticas, não encontramos nenhum ramo principal.

Especificamente, algumas pessoas poderiam considerar o homem como o "objetivo final" da evolução e, portanto, a espécie Homo sapiens Deve sempre estar localizado como uma entidade final.

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No entanto, essa visão não é congruente com os princípios evolutivos. Se entendemos que as árvores filogenéticas são elementos móveis, podemos colocar o Homo Em qualquer posição terminal da árvore, uma vez que essa característica não é relevante na representação.

Os nós podem girar

Uma característica vital que devemos entender das árvores filogenéticas é que elas representam gráficos não estáticos.

Neles, todos esses ramos podem girar - da mesma maneira que um celular pode fazer isso. Não queremos dizer que os ramos possam ser movidos para nossos nativos, porque alguns movimentos implicariam a mudança do padrão ou Topologia da árvore. O que podemos girar são os nós.

Para interpretar a mensagem de uma árvore, não devemos nos concentrar na ponta dos galhos, devemos fazê -lo nos pontos de ramificação, que são o aspecto mais importante do gráfico.

Além disso, devemos levar em consideração que existem várias maneiras de desenhar uma árvore. Muitas vezes, depende do estilo do livro ou da revista e das mudanças na forma e na posição dos ramos não afetam as informações que desejam nos transmitir.

Não podemos deduzir a existência de espécies ancestrais ou "antigas"

Quando vamos nos referir a espécies atual Não devemos aplicar conotações ancestrais. Por exemplo, quando pensamos nas relações entre chimpanzés e humanos, poderíamos entender erroneamente que os chimpanzés são ancestrais em relação à nossa linhagem.

No entanto, o ancestral comum dos chimpanzés e humanos não era. Pensar que o chimpanzé é ancestral, seria assumir que sua evolução parou quando as duas linhagens se separaram.

Seguindo a mesma lógica dessas idéias, uma árvore filogenética não indica se existem espécies jovens. Como as frequências alélicas são constantemente e há novos personagens mudando com o tempo, é difícil determinar a idade de uma espécie e, certamente, uma árvore não nos dá tais dados.

A "mudança de frequências alélicas ao longo do tempo" é a maneira pela qual as populações genética define a evolução.

Eles são inalteráveis

Ao observar uma árvore filogenética, devemos entender que este gráfico é simplesmente uma hipótese gerada a partir de evidências concretas. Se adicionarmos mais caracteres à árvore, ela modifica sua topologia.

A experiência dos cientistas ao escolher os melhores personagens que permitem elucidar as relações dos organismos em questão é chave. Além disso, existem ferramentas estatísticas muito poderosas que permitem aos pesquisadores avaliar árvores e escolher as mais plausíveis.

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Exemplos

Os três domínios da vida: Archaea, Bactérias e Eukarya

Em 1977, o pesquisador Carl Woese propôs agrupar organismos vivos em três domínios: Archaea, Bactérias e Eukarya. Este novo sistema de classificação (anteriormente havia apenas duas categorias, Eukaryota e Prokaryota) foi baseado no marcador molecular da torriira ribossômica.

Bactérias e eucariotos são organismos amplamente conhecidos. Archaeas geralmente são confundidas com bactérias. No entanto, eles diferem profundamente na estrutura de seus componentes celulares.

Portanto, embora sejam organismos microscópicos como bactérias, os membros do domínio da Archaea estão mais relacionados aos eucariotos - porque compartilham um ancestral em um comum mais comum.

Fonte: Preparado por Mariana Gelambi.

Filogênese de primatas

Na biologia evolutiva, uma das questões mais controversas é a evolução do homem. Para os oponentes dessa teoria, não há lógica para uma evolução baseada em um ancestral de Simiesco que deu origem ao homem atual.

Um conceito -chave é entender que não evoluímos dos macacos atuais, mas que compartilhamos um ancestral comum com eles. Na árvore dos macacos e humanos, destaca que o que sabemos como "macaco" não é um grupo monofilético válido, pois exclui o humano.

Fonte: Preparado por Mariana Gelambi.

Filogênese de Cetartiodactilos (Cetartiodactyla)

Evolutivamente falando, os cetáceos representavam um grupo de vertebrados cujos relacionamentos com o resto de seus companheiros mamíferos não estavam muito claros. Morfologicamente, baleias, golfinhos e outros membros têm poucas semelhanças com o resto dos mamíferos.

Atualmente, graças ao estudo de diferentes caráter morfológico e molecular.

Fonte: Preparado por Mariana Gelambi.

Referências

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