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Clasificacion y Evolucion
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Clasificacion y Evolucion

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  • 1.
    • “ La ciencia aplicada no existe, la aplicación de la ciencia sí..”
      • Louis Pasteur
  • 2. Franchesca Muniz-Ramos Horas Ofc. M 2:00-4:00, W 10:00-11:00, J 3:00-4:30 Oficina B-367, Cub. 8B BIOL 3052L - Laboratorio 2 Evolución y clasificación
  • 3. Objetivos
    • Discutir aspectos inherentes a la teoría de la evolución.
    • Introducir al estudiante al mundo de la sistemática y disciplinas relacionadas.
    • Clasificar “organismos” y construir un árbol filogenético usando “organismos” hipot éticos.
  • 4. Introducción
    • “ El concepto de evolución es la “piedra angular” de la biología porque enlaza todos los campos de las ciencias biológicas en un cuerpo unificado de conocimiento ” (Solomon et al., 2006).
    • Además, la evolución tiene importantes aplicaciones prácticas -en agricultura, medicina, biotecnología, etc.- por lo que es imprescindible tener una noción actualizada sobre este tópico.
    • Para comprender mejor los procesos evolutivos es preciso emplear la sistemática y algunas disciplinas relacionadas.
  • 5. Evolución
    • Darwin en 1859, en su libro “ Origen de las especies… ”, expuso sus ideas sobre la evolución de las especies por selección natural.
    • Darwin basó su “teoría” en las observaciones que realizó a bordo del H. M. S. Beagle durante su travesía de cinco años en las costas de Sur América y otras regiones tropicales.
  • 6.
    • Darwin fue influenciado por la selección artificial, por las ideas de Thomas Malthus sobre el incremento poblacional y por las ideas de geólogos como Charles Lyell sobre la antig ü edad de la tierra.
    • Las ideas de Darwin han sido reforzadas con el aporte de la genética moderna y al considerar el papel de las mutaciones (azar).
  • 7. Evolución
    • Definición actual: Acumulación de cambios heredados, a lo largo del tiempo, dentro de una población.
    • La selección natural resulta en adaptaciones, modificaciones evolutivas que mejoran la posibilidad de sobrevivir y el éxito reproductivo en un ambiente particular. A través del tiempo, bastantes cambios se pueden acumular en poblaciones geográficamente separadas para producir nuevas especies.
    • Así, la evolución causa diferencias en las poblaciones y explica el origen de todos los organismos que existen o han existido.
    • La evidencia indica que todos los organismos descienden de un ancestro común.
  • 8. Evolución
    • Evidencias que indican que ha ocurrido evolución (= los organismos actuales son producto de la evolución)
    • Registro fósil
    • Anatomía comparada
    • Distribución geográfica de los organismos
    • Biología del desarrollo
    • Comparaciones moleculares
  • 9. Evolución
    • Registro fósil
    • Moldes
    • Huellas
    • Fragmentos u organismos enteros
    • Embebidos en ambar
    • Petrificación
    • Preservación en hielo
  • 10. Evolución
    • Anatomía comparada
    • Factores homólogos : factores derivados de la misma estructura presente en un antepasado común. Ej: los huesos de la extremidad anterior de algunos mamíferos.
    • Estructuras vestigiales: remanentes de estructuras más desarrolladas que estaban presentes y eran funcionales en un organismo ancestral. Ej: la pelvis y el fémur de los cetáceos (la ballena). La apendice, la cola y las muelas del juicio en los humanos
  • 11. Evolución
    • Anatomía comparada
    • Factores homoplásicos: factores con estructura similar que no son homólogos sino que simplemente cumplen la misma función. Ej: las alas de insectos, aves y murciélagos.
    • Evolución convergente: evolución independiente de estructuras o funciones parecidas en dos o más organismos poco relacionados, usualmente como resultado de adaptaciones a ambientes similares.
    • Evolución divergente: aquella que se presenta cuando a partir de un ancestro común los organismos involucrados empiezan a sufrir cambios morfológicos que dan como resultado la aparición de nuevas especies.
  • 12. Evolución
    • Distribución geográfica de los organismos
    • Biogeografía: Estudio de la distribución geográfica pasada y presente de los organismos.
    • Deriva continental: movimiento de los continentes
    • Tectónica de placas: movimiento de las placas que forman la corteza terrestre y oceánica y sobre las que están ubicados tanto los continentes como los océanos
  • 13. evolución
    • Biología del desarrollo
    • Algunos cambios evolutivos son el resultado de cambios en genes que afectan la secuencia ordenada de eventos que ocurren durante el desarrollo.
    • La evidencia científica demuestra que el desarrollo en muchos animales está controlado por las mismas clases de genes; estas similaridades genéticas en una amplia variedad de organismos reflejan una historia evolutiva compartida.
  • 14. Evolución
    • Comparaciones moleculares
    • El código genético es virtualmente universal.
    • Las proteínas y el ADN contienen un registro del cambio evolutivo.
    • El secuenciamiento del ADN se usa para estimar el tiempo de divergencia entre dos especies o grupos taxonómicos relacionados.
  • 15. Sistemática
    • Sistemática
    • Definición : El estudio científico de la diversidad de organismos y sus relaciones evolutivas .
    • Disciplinas y temas relacionadas con la sistemática:
    • Taxonomía
    • Clasificación
    • Categorías taxonómicas
    • Nomenclatura binomial
    • Filogenia, caracteres plesiomórficos y sinapomórficos
    • Agrupamientos taxonómicos: monofiléticos, parafiléticos y polifiléticos
    • Fenética o taxonomía numérica
    • Sistemática evolutiva
    • Sistemática filogenética o cladística
    • Especie: grupo de organismos , con estructura, función y comportamiento similares, que son capaces de reproducirse entre sí.
    • Código de Phyla = ( PhyloCode, International Code of
    • Phylogenetic nomenclature) )
  • 16. Sistemática
    • Taxonomía : La ciencia de nombrar, describir y clasificar organismos.
    • Clasificación: Organización de los organismos en grupos basados en sus similaridades (características compartidas), de modo que se reflejen las relaciones históricas entre linajes. Es artificial.
    • Nomenclatura binomial : Sistema creado por Carlos Linnaeus en el siglo 18 para dar nombre a las especies, con base en un nombre compuesto por dos partes, un sustantivo (que designa al género) y un epiteto específico que califica a la primera parte; el nombre de la especie es la reunión de las partes.
    Reino Animalia Plantae Phylum Chordata Arthropoda Angiospermophyta Class Mammalia Insecta Monocotyledoneae Orden Primate Carnivora Hymenoptera Liliales Familia Hominidae Canidae Apidae Liliaceae Género Homo Canis Apis Alium Especie Homo sapiens Canis lupus Apis mellifera Alium sativum (humano) (lobo) (abeja melífera) (ajo)
  • 17. Sistema de clasificación
    • Dominio
    • Reino
    • Phylum
    • Clase
    • Orden
    • Familia
    • Género
    • Especie
    • Eukarya
    • Animalia
    • Cordata
    • Mamalia
    • Primate
    • Hominidae
    • Homo
    • sapiens
  • 18. Sistemática
    • Caracter plesiomórfico (= c. ancestral compartido): factor que estaba presente en una especie ancestral y que está en todos los grupos descendientes de ese ancestro. Ej.: columna vertebral.
    • Caracter apomórfico: rasgo derivado o descendiente .
    • Caracter sinapomórfico (c. compartido derivado): rasgo homólogo encontrado en dos o más taxas que está presente en sus ancestros comunes más recientes pero no en sus ancestros comunes más antiguos. Ej.: Los tres huesos presentes en el oído medio de los mamíferos.
  • 19. Sistemática
    • Filogenia: Historia evolutiva completa de un grupo de organismos. Se representa mediante un cladograma
    • Agrupamientos taxonómicos:
    • Grupo monofilético : Grupo que incluye a todos los descendientes del ancestro común más reciente.
    • Grupo parafilético : Grupo que consiste de un ancestro común y algunos, pero no todos, de sus descendientes.
    • Grupo polifilético : Grupo que incluye a los organismos que aparentan tener más de un ancestro (= que evolucionaron de diferentes ancestros).
  • 20. Sistemática
    • Enfoques de la sistemática
    • Para determinar las relaciones entre organismos, los sistemáticos han usado distintos métodos:
    • Fenética o taxonomía numérica: enfocada en la comparación entre caracteres
    • Sistemática evolutiva: Considera tanto las relaciones evolutivas como la extensión de la divergencia que se ha presentado desde cuando un grupo se separó de un ancestro común. Presenta sus resultados en forma de árboles filogenéticos y reconoce grupos parafiléticos.
    • Sistemática filogenética o cladística: Insiste en que el grupo en estudio debe ser monofilético (clado), que consiste de un antecesor común y todos sus descendientes; las relaciones dentro del grupo se definen con base en caracteres derivados compartidos, que se grafican en un diagrama llamado cladograma.
  • 21. Sistemática
    • El Cladograma es un árbol filogenético con dicotomías, el cual muestra un punto de divergencia a partir de un ancestro común.
    • Cada rama, o clado, muestra una especie ancestral y su decendencia, o sea, un grupo monofilético.
    • La especie actual en el árbol está representada por un nodo terminal. Cada cladograma expresa una hipótesis científica.
    • Para construir el Cladograma se elige un grupo externo (Out Group) para facilitar la comparación
    Nodo terminal Nodo Ancestro común Clade (rama) o taxón
  • 22. Sistemática trucha oso macaco lagarto dinosaurio Mamalia Reptilia Pisces 0 100 150 200 250 300 A salmón Grupo monofilético Millones de a ñ os Antecestro común
  • 23. Sistemática trucha oso macaco lagarto dinosaurio Mamalia Reptilia Pisces 0 100 150 200 250 300 A salmón Millones de a ñ os Antecestro común Grupo polifilético
  • 24. Sistemática
    • ¿Cómo construir un cladograma?
    • Identificar homologías
    • Identificar que caracteres son primitivos y cuáles derivados
    • Usar un grupo externo para comparar
    • Hacer una tabla de caracteres: presencia-ausencia
    • Al final, se elige el árbol más parsimonioso, que es el que menos pasos tiene.
  • 25. Cladograma Se escoge el árbol más parsimonioso Pelo garras antenas A - + + B - - + C - - - garras antenas B A C
  • 26. Ejemplo de Cladograma
    • Clade o Taxones (1-5)
    • Características (A-H)
    • Outgroup (5)
    • A: plesiomorf í a
    • B: separa 1-4 del Out Group
    • C, D: más recientes que B
    • C: 1 y 2 ( clade )
    • D: 3 y 4 ( clade : taxones que comparten una sinapomorfia)
  • 27. Practica Grupal de Laboratorio
  • 28. Parte práctica / Los “Caminálculos”
    • Los Caminálculos, nombrados en honor de su creador, Joseph Camin, son animales imaginarios inventados.
    • Los Caminálculos son ideales para introducir los estudiantes a tópicos relacionados con la evolución y la clasificación.
  • 29. Ejercicio 1. Clasificación taxonómica de “Caminálculos” vivos
    • Objetivo: Crear una clasificación de los Caminálculos vivos
    • Procedimiento
    • Examinar las 14 especies vivientes de Caminálculos, observar sus similitudes y diferencias.
    • Agrupar las especies de manera jerárquica (clasificación) usando el modelo que se encuentra a continuación.
    PHYLUM CAMINALCULA CLASE 1 CLASE 2 Orden 1 Orden 2 Orden 3 Orden 4 Familia 1 Familia 2 Familia 3 Familia 4 Género 1 Género 2 Género 3 Género 4 Género 5 Género 6 A G H D B J L E K C F I
  • 30. Ejercicio 1. Clasificación taxonómica de “Caminálculos” vivos
    • Decidir primero cuales especies pertenecen al mismo género, luego cuales géneros a cada familia y así sucesivamente. Es decir, comenzar el ejercicio definiendo los géneros, los cuales deben tener características únicas.
    • La especie será el número y el filo será Caminalcula.
    • Presentar su clasificación en una hoja, que debe ser entregada al instructor al finalizar la práctica.
  • 31. Ejercicio 2. Enfoque comparativo del análisis filogenético de “Caminálculos” vivos
    • Objetivo: Hacer un árbol filogenético que incluya las 14 especies de Caminálculos vivas y que refleje la clasificación obtenida en el Ejercicio 1.
    • Procedimiento:
    • Tener presente que las especies de un mismo género deben descender de un ancestro en común.
    • Si hay más de dos especies en un género, hay que determinar cuales están más relacionadas para establecer los nodos. Lo mismo debe hacerse para organizar los g é neros.
    Por ejemplo, si la especie A y G están dentro del mismo género, hay un ancestro común envuelto (x). Si hay tres especies o mas en un género decida cuales especies están mas relacionadas: E y K: ancestro común (y) y la especie C: ancestro común (z).
  • 32.
    • Objetivo: Construir un árbol filogenético con todos los caminálculos.
    • Procedimiento
    • En el papel de traza hacer 20 líneas horizontales comenzando por la base. Estas representan intervalos de 1 millón de años que van desde 19 millones de años hasta 0 (presente).
    • Recortar todas las especies de Caminálculos, incluyendo las fósiles y las vivas.
    • Hacer las líneas con lápiz para que las puedan borrar y no pegar las figuras hasta estar seguros de que es lo más correcto.
    • Tener presente que:
    • a) la idea es organizarlas las especies en el árbol teniendo en cuenta la antigüedad del fósil, por ello se debe comenzar por el fósil más antiguo y después se van arreglando los demás de acuerdo a sus relaciones evolutivas
    • b) las ramificaciones deben ser dicotómicas
    Ejercicio 3. Filogenia de “Caminálculos” vivos y fósiles
  • 33.
    • c) algunas especies vivas se repiten en el registro fósil
    • d) existen “lagunas” en algunos taxones y también especies extintas que no produjeron descendencia
    • e) los números de las especies están distribuidos al azar y no proveen ninguna relación evolutiva
    • f) solo hay un árbol correcto.
  • 34. Ejercicio 3. Filogenia de “Caminálculos” vivos y fósiles / Ejemplo de árbol filogenético
  • 35. Material de consulta
    • Solomon, E. P., L. R. Berg & D. W. Martin. 2006. Biology. 7 th edition. Thomson Learning Inc, 1108 p + 3 Ap. (Chapters 17 & 22).
    • http://nsm1. nsm.iup.edu / rgendron / Caminalcules.shtml
    • Robert P. Gendron
    • Biology Department
    • Indiana University of Pennsylvania
    • Indiana, PA 15705
    • [email_address]

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