Arxiu d'etiquetes: apomorfía

Clasificación y filogenia para principiantes

En este blog a menudo se utilizan términos relacionados con la clasificación de los seres vivos y su filogenia. Puesto que son términos que no son conocidos por todos, este artículo pretende aclarar varios conceptos para los principiantes en este campo. 

INTRODUCCIÓN

Antes de introducirnos de lleno en el tema, conviene dejar claros dos conceptos, que muy a menudo se confunden: la sistemática y la taxonomía.

La sistemática es la ciencia de la clasificación y de la reconstrucción de la filogenia, es decir, se encarga de reconstruir el origen y la diversificación de un taxón (unidad que queremos clasificar, como por ejemplo una especie, una familia o un orden).

Por otro lado, la taxonomía es el estudio de los principios de la clasificación científica, la ordenación y denominación sistemática de los organismos.

En otras palabras, mientas que la sistemática se encarga de crear sistemas de clasificación, los cuales se representan en forma de árbol ramificado, la taxonomía pone las reglas y los procedimientos para identificar, poner nombre y clasificar cada especie en las diferentes categorías taxonómicas basándose en la sistemática.

SOBRE LAS ESPECIES Y MÁS ALLÁ

No podemos empezar a hablar sobre cómo se clasifican las especies sin saber qué es una especie y otros niveles de clasificación de los seres vivos.

¿QUÉ ES UNA ESPECIE?

A lo largo de la historia se ha intentado explicar lo que es una especie, de manera que encontramos diferentes definiciones según el enfoque que tomemos.

  • Concepto morfológico o tipológico de especie: una especie es un conjunto de organismos que presentan características fijas y esenciales que representan un patrón o arquetipo. Este concepto está actualmente totalmente descartado, aunque la mayoría de guías se basan en explicaciones morfológicas para identificar a las especies.
INFO-BALLENA
Aunque las guías para identificar las especies se basan en su morfología, el concepto morfológico de especie no es aceptado (Foto: Revista Viva).
  • Concepto biológico de especie: una especie es un grupo de poblaciones naturales interfecundas y reproductivamente aisladas, la cual ocupa un nicho específico en la naturaleza. Por lo tanto, una especie tiene una ascendencia común y comparten caracteres de variación gradual. Esta definición tiene varios problemas: sólo es aplicable a las especies con reproducción sexual y no se puede aplicar para las especies extinguidas.
  • Concepto evolutivo de especie: una especie es un único linaje de poblaciones ancestro-descendiente que mantiene su identidad frente a otros linajes y que tiene sus propias tendencias evolutivas y su destino histórico. Este enfoque y el biológico son, de hecho, complementarios puesto que hay una duplicidad de fenómenos.
  • Concepto filogenético de especie: según esta perspectiva, una especie es un grupo irreducible de organismos, diagnósticamente distinguible de otros grupos semejantes y dentro del cual existe un patrón parental de ascendencia y descendencia. Este criterio cubre tanto la reproducción sexual como la asexual.
ensatina_phylogeny
Según la definición filogenética, A, B y C son especies diferentes. Todos los organismos dentro de C son también una única especie con diferentes formas (Foto: Sesbe).

MÁS ALLÁ DE LAS ESPECIES

Por si no fuera suficiente el lío planteado para definir lo que es una especie, éstas se clasifican según un sistema jerárquico basado en más categorías taxonómicas. Aquellas que están por encima de la especie se llaman supraespecíficas, mientras que las que quedan por debajo son las infraespecíficas.

Así pues, desde la categoría más alta a la más baja, los seres vivos se pueden clasificar en: Dominio > Reino > Filo o División > Clase > Orden > Familia > Género > Especie > Subespecie > Variedad > Forma. ¡Y que conste que aquí hemos simplificado bastante!

Vamos a ver un ejemplo: imagina al perro. El perro, como el lobo, forman parte de una misma especie: Canis lupus, pero el perro es la subespecie Canis lupus familiaris. La designación de una especie se hace mediante su género (Canis) seguido del epíteto específico (lupus). Las categorías supraespecíficas del perro son: Dominio Eucariota, Reino animal, Filo Cordados, Subfilo Vertebrados, Clase Mamíferos, Orden Carnívoros y Familia Cánidos.

DSC02196
Los perros y los lobos están incluidos dentro de la misma especie, pero están en subespecies distintas (Foto: Marc Arenas Camps).

¿CÓMO SE RECONSTRUYE EL ÁRBOL DE LA VIDA?

Para reconstruir el árbol de la vida, es decir, las relaciones que hay entre las especies vivas y extintas (filogenia) se utilizan los caracteres, es decir, los rasgos de los organismos utilizados para estudiar la variación dentro una especie y entre ellas.

Así, para reconstruir la filogenia se usan caracteres compartidos entre diferentes taxones. Aquí debemos diferenciar dos tipos de semejanza: cuando la semejanza de caracteres resulta de la ascendencia común se denomina homología, mientras que cuando no es resultado de tener antecedentes comunes se llama homoplasia.

Seguramente con un ejemplo quedará más clara la diferencia entre homología y homoplasia. Que las alas de una lechuza y una codorniz se parezcan es porque tienen el mismo origen (homología), pero que las alas de los insectos, las aves y los murciélagos sirvan para volar no se debe a que tengan el mismo origen (homoplasia).

bio_evoluc_convergente
Las alas de insectos, aves y murciélagos son una homoplasia (Foto: Natureduca).

 Hay tres grandes tipos de homoplasia:

  • Paralelismo: la condición ancestral de un carácter variable (plesiomórfico) está presente en el antepasado común, pero el estadio actual o derivado (apomórfico) ha evolucionado independientemente. Sería un ejemplo de paralelismo el desarrollo de un corazón formado por 4 cavidades en aves y mamíferos.
  • Convergencia: en este caso, el carácter homoplástico no estaría presente en el antepasado común. Las estructuras originadas por convergencia se dice que son análogas. Un ejemplo serían las alas de insectos y aves.
  • Pérdida secundaria o reversión: consiste en la reversión de un carácter determinado a uno que parece ancestral. Así, parece que sea ancestral pero en realidad es derivado.
paralelismo, convergencia, reversion
Paralelismo, convergencia y reversión biológica (Foto: Marc Arenas Camps).

Se utilizan distintos tipos de caracteres para ordenar a los seres vivos: morfológicos, estructurales, embriológicos, palenotológicos, etológicos, ecológicos, bioquímicos y moleculares.

Las especies que comparten estados derivados de un carácter forman un clado y al carácter se le conoce como sinapomorfía. Así, las sinapomorfías son los caracteres que se originaron en un ancestro común de un clado y que se conserva tanto en el ancestro como en todos sus descendientes. Así pues, las glándulas mamarias son una sinapomorfía de todos los mamíferos.

animalia54
Las glándulas mamarias son una sinapomorfía de los mamíferos (Foto: Tiempo de éxito).

Una vez se han seleccionado los caracteres, las diferentes escuelas de clasificación biológica los utilizan de diferentes maneras para obtener las relaciones entre los seres vivos lo más fiables posibles.

REFERENCIAS

  • Apuntes de Fundamentos de Biología Avanzada, de la Licenciatura en Biología de la Universidad de Barcelona.
  • Hickman, Roberts, Larson, l’Anson & Eisenhour (2006). Principios integrales de zoología. Ed. McGraw Hill (13 ed).
  • Izco (2004). Botánica. Ed. McGraw Hill (2 ed).
  • Shnek & Massarini (2008). Biología. Ed. Médica Panamericana (7 ed).
  • Vargas (2009). Glosario de Cladística: Introducción a la sistemática filogenética.
  • Foto de portada: Tree of life mural, Kerry Darlington

Difusió-castellà

Anuncis

Classificació i filogènia per a principiants

En aquest bloc sovint s’utilitzen termes relacionats amb la classificació dels éssers vius i la seva filogènia. Com que són termes que no són coneguts per a tots, aquest article pretén aclarir diversos conceptes per als principiants en aquest camp.

INTRODUCCIÓ

Abans d’introduir-nos de ple en el tema, convé deixar clars dos conceptes, que molt sovint es confonen: la sistemàtica i la taxonomia.

La sistemàtica és la ciència de la classificació i de la reconstrucció de la filogènia, és a dir, s’encarrega de reconstruir l’origen i la diversificació d’un tàxon (unitat que volem classificar, com ara una espècie, una família o un ordre).

D’altra banda, la taxonomia és l’estudi dels principis de la classificació científica, l’ordenació i denominació sistemàtica dels organismes.

En altres paraules, mentre que la sistemàtica s’encarrega de crear sistemes de classificació, els quals es representen en forma d’arbre ramificat, la taxonomia posa les regles i els procediments per identificar, posar nom i classificar cada espècie en les diferents categories taxonòmiques basant-se en la sistemàtica.

SOBRE LES ESPÈCIES I MÉS ENLLÀ

No podem començar a parlar sobre com es classifiquen les espècies sense saber què és una espècie i altres nivells de classificació dels éssers vius.

QUÈ ÉS UNA ESPÈCIE?

Al llarg de la història s’ha intentat explicar el que és una espècie, de manera que trobem diferents definicions segons l’enfocament que prenguem.

  • Concepte morfològic o tipològic d’espècie: una espècie és un conjunt d’organismes que presenten característiques fixes i essencials que representen un patró o arquetip. Aquest concepte està actualment totalment descartat, tot i que la majoria de guies es basen en explicacions morfològiques per identificar les espècies.
INFO-BALLENA
Tot i que les guies per identificar les espècies es basen en la seva morfologia, el concepte morfològic d’espècie no és acceptat (Foto: Revista Viva).
  • Concepte biològic d’espècie: una espècie és un grup de poblacions naturals interfecundes i reproductivament aïllades, la qual ocupa un nínxol específic a la natura. Per tant, una espècie té una ascendència comuna i comparteixen caràcters de variació gradual. Aquesta definició té diversos problemes: només és aplicable a les espècies amb reproducció sexual i no es pot aplicar per a les espècies extingides.
  • Concepte evolutiu d’espècie: una espècie és un únic llinatge de poblacions ancestre-descendent que manté la seva identitat enfront d’altres llinatges i que té les seves pròpies tendències evolutives i el seu destí històric. Aquest enfocament i el biològic són, de fet, complementaris ja que hi ha una duplicitat de fenòmens.
  • Concepte filogenètic d’espècie: segons aquesta perspectiva, una espècie és un grup irreductible d’organismes, diagnòsticament distingible d’altres grups semblants i dins el qual hi ha un patró parental d’ascendència i descendència. Aquest criteri cobreix tant la reproducció sexual com l’asexual.
ensatina_phylogeny
Segons la definició filogenètica, A, B i C són espècies diferents. Tots els organisms dins de C són també una única espècie amb diferents formes (Foto: Sesbe).

MÉS ENLLÀ DE LES ESPÈCIES

Per si no fos suficient l’embolic plantejat per definir el que és una espècie, aquestes es classifiquen segons un sistema jeràrquic basat en més categories taxonòmiques. Aquelles que estan per sobre de l’espècie es diuen supraespecífiques, mentre que les que queden per sota són les infraespecífiques.

Així doncs, des de la categoria més alta a la més baixa, els éssers vius es poden classificar en: Domini> Regne> Fílum o Divisió> Classe> Ordre> Família> Gènere> Espècie> Subespècie> Varietat> Forma. I que consti que aquí ho hem simplificat bastant!

Posem un exemple: imagina al gos. El gos, com el llop, formen part d’una mateixa espècie: Canis lupus, però el gos és la subespècie Canis lupus familiaris. La designació d’una espècie es fa mitjançant el seu gènere (Canis) seguit del epítet específic (lupus). Les categories supraespecífiques del gos són: Domini Eucariota, Regne animal, Fílum Cordats, Subfílum Vertebrats, Classe Mamífers, Ordre Carnívors i Família Cànids.

DSC02196
Els gossos i els llops estan inclosos dins la mateixa espècie, però estan en subespècies diferents (Foto: Marc Arenas Camps).

COM ES RECONSTRUEIX L’ARBRE DE LA VIDA?

Per reconstruir l’arbre de la vida, és a dir, les relacions que hi ha entre les espècies vives i extingides (filogènia) s’utilitzen els caràcters, és a dir, els trets dels organismes utilitzats per estudiar la variació dins una espècie i entre elles.

Així, per reconstruir la filogènia s’usen caràcters compartits entre diferents taxons. Aquí hem de diferenciar dos tipus de semblança: quan la semblança de caràcters resulta de l’ascendència comuna s’anomena homologia, mentre que quan no és resultat de tenir antecedents comuns es diu homoplàsia.

Segurament amb un exemple quedarà més clara la diferència entre homologia i homoplàsia. Que les ales d’una òliba i una guatlla s’assemblin és perquè tenen el mateix origen (homologia), però que les ales dels insectes, les aus i els ratpenats serveixin per volar no és perquè tinguin el mateix origen (homoplàsia).

bio_evoluc_convergente
Les ales d’insectes, aus i rat-penats  són una homoplàsia (Foto: Natureduca).

 Hi ha tres tipus d’homoplàsies:

  • Paral·lelisme: la condició ancestral d’un caràcter variable (plesiomòrfic) està present en l’avantpassat comú, però l’estadi actual o derivat (apomòrfic) ha evolucionat independentment. Seria un exemple de paral·lelisme el desenvolupament d’un cor format per 4 cavitats en aus i mamífers.
  • Convergència: en aquest cas, el caràcter homoplàstic no estaria present en l’avantpassat comú. Les estructures originades per convergència es diu que són anàlogues. Un exemple serien les ales d’insectes i aus.
  • Pèrdua secundària o reversió: consisteix en la reversió d’un caràcter determinat a un que sembla ancestral. Així, sembla que sigui ancestral però en realitat és derivat.
paralelismo, convergencia, reversion
Paral·lelisme, convergència i reversió biològica (Foto: Marc Arenas Camps).

S’utilitzen diferents tipus de caràcters per ordenar als éssers vius: morfològics, estructurals, embriològics, palenotològics, etològics, ecològics, bioquímics i moleculars.

Les espècies que comparteixen estats derivats d’un caràcter formen un clade i al caràcter se’l coneix com a sinapomorfia. Així, les sinapomorfies són els caràcters que es van originar en un ancestre comú d’un clade i que es conserva tant en l’ancestre com en tots els seus descendents. Així doncs, les glàndules mamàries són una sinapomorfía de tots els mamífers.

animalia54
Les glàndules mamàries són una sinapomorfia dels mamífers (Foto: Tiempo de éxito).

Un cop s’han seleccionat els caràcters, les diferents escoles de classificació biològica els utilitzen de diferents maneres per obtenir les relacions entre els éssers vius el més fiables possibles.

REFERÈNCIES

  • Apunts de Fonaments de Biologia Avançada, de la Llicenciatura en Biologia de la Universitat de Barcelona.
  • Hickman, Roberts, Larson, l’Anson & Eisenhour (2006). Principios integrales de zoología. Ed. McGraw Hill (13 ed).
  • Izco (2004). Botánica. Ed. McGraw Hill (2 ed).
  • Shnek & Massarini (2008). Biología. Ed. Médica Panamericana (7 ed).
  • Vargas (2009). Glosario de Cladística: Introducción a la sistemática filogenética.
  • Foto de portada: Tree of life mural, Kerry Darlington

Difusió-català