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Modulo VI. DIVERSIDAD Y CLASIFICACION.
Reconstruyendo la historia evolutiva
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• 1.- Anagénesis y Cladogénesis.
• 2.-Clasificación. cladistas vs feneticistas.
• 3.-Macroevolución.
Unidad12. Reconstruyendo la historia evolutiva
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• 1.-Patrones de origen y de extinción de los taxones.
• 2.- Las tasas de extinción. Extinciones masivas.
• 3.-Tendencias evolutivas en distintos grupos taxonómicos
Unidad13. Reconstruyendo la historia evolutiva
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1.- ANAGÉNESIS Y CLADOGÉNESIS
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E. MAYR
Afirmaba que las especies se originan de dos maneras diferentes:
POR EVOLUCIÓN
• FILÉTICA o ANAGENESIS,cuando una especie E1, después de un largo período de tiempo, se transforma en una especie E2
• POR CLADOGÉNESIS: una especie origina una o más especies derivadas mediante un proceso de divergencia de poblaciones
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Transformación de una especie particular en otra especie única.
Evolución gradual de nuevas especies dentro de un mismo linaje.
LINAJE:
SECUENCIA EVOLUTIVA ORDENADA DESDE LA ESPECIE ANCESTRAL HASTA LAS ESPECIES DESCEN-DIENTES
I.-Anagénesis o Evolución filética:
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I-Anagénesis o Evolución filética
Durante el KI -en un lapso de 3 mill de a- hay un aumento promedio del ángulo q forman los septos
de la cónchula respecto del eje long.
Ej.1-Vaginulina procera es un foraminífero bentónico del KI en Eu. Tieneuna conchula perforada; pared calcárea hialina; cámaras dispuestas
uniseriadas y septos oblicuos al eje de la conchilla
El ángulo de los septos de la conchilla fue analizado
estadísticamente en numerosas poblaciones fósiles pertenecientes a
una sucesión de estratos marinos.
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Vaginulina procera
Tendencia evolutiva hacia la horizontalización
de los septos respecto del
alargamiento de la conchilla
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I-Anagénesis o Evolución filéticaEj 2-Bolivinoides sp. es
un foraminífero bentónico del KS en
Eu.
Tiene una conchula perforada de pared
hialina calcárea; cámaras dispuestas de
manera biserial.
Se estudió el ensanchamiento porcentual d la conchilla en un
intervalo de 20 mill de años
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I-Anagénesis o Evolución filética4Ej: 3
3.a.-Tendencia evolutiva hacia la reducción del ángulo de los septos
3.b.-Tendencia evolutiva hacia el ensanchamiento de la conchilla
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Ej.4.-Evolución filética en artrópodos merostomos indicando los cambios, relativamente pequeños, que han tenido lugar durante periodos de tiempo
prolongados
I-Anagénesis o Evolución filética
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II-Cladogénesis o ramificación filogenética:
¿cómo se explica el origen de tantas especies nuevas a partir de la transformación de una sola especie ancestral?
en una población aparece una divergencia genética dando lugar
a dos o más especies
una nueva especie se desprende de otra ancestral, esta ultima no obstante, no pierde su identidad
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II.-Cladogénesis o ramificación filogenética1- En radiolarios nasselarios la especie Pterocanium prismatium, del pacifico ecuatorial se
desprende de Pterocanium charybdeum durante una fase activa del orden de los 50.000 a para luego continuar ambos taxa divergiendo lentamente en un orden de 500.000 años.
ABERTURA: MEDIDA DEL GRADO DE DIFERENCIACION MORFOLOGICA
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II.-Cladogénesis o ramificación filogenética2- Lagena es un foraminífero bentónico del KI. Se caracteriza por ser monolocular
Se pudo demostrar la aparición de un linaje Lagena hauteriviana cilindraceae que se desprende de la forma Lagena hauteriviana hauteriviana
Emergencia de otra
especie en la misma área producto de un fenómeno
de especiacionsimpatrica
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La ANAGÉNESIS indica la transformación de una línea evolutiva
La CLADOGÉNESIS produce diversificación oramificación
T
I
E
M
P
O
ESPECIE ESPECIE
ESPECIEESPECIE
EVENTO DE ESPECIACION
ESPECIE ESPECIE
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PROCESO DE ESPECIACIÓN
Especie 2 Especie 2 Especie 3
TIEMPO Especie 1Especie 1
Anagénesis Cladogénesis
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1. Definiciones: Anagénesis y Cladogénesis.
2. Clasificación. Sistemática: cladistas vs feneticistas.
3.-Macroevolución.
Reconstruyendo la historia evolutiva
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¿Para que clasificar?
La clasificación tiene como objetivo ordenar o incluir los seres vivos dentro de grupos y proporcionar un esquema de dicha ordenación.
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Condiciones deseables de una
clasificación científica
EstableRobustaPredictiva
Características de la clasificación
biológica
Jerárquica e Inclusiva:
tiene niveles de agrupamiento e
incluye los inferiores
(especie, género, familia, orden, etc.).
es decir en unidades denominadas
TAXONES
El proceso de clasificación
Consiste en analizar los modelos de distribución de los caracteres entre los organismos,
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TAXONOMIA es una parte de la sistemática que se ocupa de la:
a)descripción y denominación de los nuevos taxones
b) posición de los organismos en un sistema de clasificación
c) construcción de sistemas de identificación (claves)
Conceptos relacionadosNOMENCLATURA
aplicación de nombres
científicos a los organismos y
grupos
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SISTEMATICA
LA SISTEMATICA (systema= ordenamiento)añade los aspectos teóricos y prácticos de la evolución, la genética y la especiación.
Para SIMPSON (1990) la sistemática es el estudio científico de los tipos y diversidad de organismos y de las relaciones evolutivas existentes entre ellos.
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• Sistemática sería “El estudio científico de los tipos y diversidad de los organismos y de todas las relaciones entre ellos”, mientras que
• Taxonomía sería “El estudio de la clasificación, incluyendo procedimientos y reglas”
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¿cuántas especies existen?
8 a 100 millones!!950.000Insectos
750.000 – 1 millón75.000Arañas, Ácaros
150.00040.000Crustáceos
200.00070.000Moluscos
500.000 –1.5 millones15.000Nemátodos
50.00045.000Vertebrados
300.000-500.000250.000Plantas
200.000-1 millón40.000Algas
100.000-200.00040.000Protozoarios
1.0-1.5 millones70.000Hongos
400.000 – 3 millones4.000Bacterias
500.0005.000Virus
ESPECIES ESTIMADASESPECIES DESCRIPTASTAXON
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ESPECIES SISTEMATICOS
Distribución relativa entre el numero de especialistas y la distribución de taxa (Wilson, 1988b)
Carencia y desequilibrio de sistemáticos/grupos biológicos
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Existen DIFERENTES métodos o escuelas de clasificación que difieren en la manera que
valúan ciertos caracteres:
1. TRADICIONAL O LINNEANA2. LA FENÉTICA O NUMÉRICA 3. LA CLASIFICACION
FILOGENETICA: CLADÍSTICA.
¿Cómo clasificar?
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1.-TRADICIONAL O LINNEANA
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2-. FENETICA o NUMERICASurgió durante los años 60 desarrollada por Sneath y
Sokal (1973).El argumento principal es que las
similitudes son un reflejo de la similitud genética
1.Los organismos deben ser clasificados de acuerdo con nuestra conveniencia
2.Se miden caracteres cuantitativos o cualitativos (50-60, o más de 100).
3.Se aplican procedimientos matemáticos, que dan como resultado dendrogramas o fenogramas p diferenciar grupos.
4.Reflejan similitud que se asume como medida del parentesco filogenético
5.No tiene en cuenta las homologías
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1.-Se aplica a cualquier nivel taxonómico que recibe el nombre de unidad taxonómica operacional (OTU, por sus siglas en inglés).
2.-Una vez definidas estas unidades, el segundo paso consiste en elegir una serie de caracteres, recomendándose un número no menor de 60, con los cuales se describirá cada OTU.
3.-El tercer paso es formar la matriz vsCarácter;comparar cada OTU con los otrasy finalmente determinarlos grupos
Método poco utilizado en la actualidad. Útil en el estudio de BACTERIAS para los cuales no se dispone de suficientes caracteres polarizados para aplicar
métodos CLADISTICOS
Análisis de varios
caracteres
MATRIZ DE DISIMILARIDAD
EN BASE AL NUMERO DE
DIFERENCIAS
CONSTRUCCION DEL ARBOL
FILOGENETICO
Relaciones de similaridad
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2-. FENETICA o NUMERICA
Sin reglas generales; para delimitar los taxones se escogen niveles arbitrarios de semejanza/desemejanza global
Transformación del árbol en una clasificación
No consideradasTasas de evolución
No usadosDatos ecológicos y evolutivos
No usadosFósiles
No consideradaHomología
No usadoPeso de los caracteres
Usados todos los tiposSemejanza evolutiva
Semejanza o desemejanza globalMuestra las relaciones mediante un árbol o una clasificación
FENÉTICAATRIBUTOS
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SIN EMBARGO:
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3.-Escuela Cladista o Filogenética• Desarrollada por Hennig
en Alemania y publicada en 1950
• Método riguroso de reconstrucción filogenética con organismos actuales basada en evidencias: caracteres homólogos
Un "clado" es la agrupación que incluye el ancestro común y todos
sus descendientes, vivos o extintos.
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Componentes de un cladograma: diagrama que permite representar el parentesco evolutivo entre las especies.
La base del árbol representa un antepasado común para los organismos o grupos ubicados
al final de las ramas
Todos los descendientes de una nueva
rama comparten un
mismo ancestro
Puntas: especies o taxa de cualquier rango taxonómico
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Las bases genotípicas de las similitudesderivan de :
•HOMOLOGIA•ANALOGIA•PARALELISMO•CONVERGENCIA
HOMOPLASIA
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Dos estructuras son homólogas si son morfológicamente semejantes y si esta semejanza se debe a que derivan de un antecesor común,que era portador de la misma característica
Por ejemplo, todos los tetrápodos tienen una extremidad de cinco dedos, a pesar que representan funciones muy distintas.
HOMOLOGIA
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Sin embargo puede ocurrir que las bases genotípicas de estas similitudes deriven de:
•HOMOLOGIA•PARALELISMO•CONVERGENCIA•ANALOGIA
HOMOPLASIA
ANALOGÍA:
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Dos caracteres son HOMOPLÁSICOS por
PARALELISMO cuando hay analogía en grupos
FILOGENÉTICAMENTE CERCANOS
PARALELISMO
Ej.: Características fenotípicas similares en
comedores de hormigas: hocico y lengua largos, garras poderosas que
evolucionaron independientemente dentro de cada uno de los grupos ppales de mamíferos
existentes
pero su ancestro común inmediato presenta un aspecto diferente (no come hormigas)
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CONVERGENCIA
Ejemplo: • Formas de vida hidrodinámicas en
peces; reptiles y
mamíferos marinos
tiburón
Ballena
Dos caracteres son HOMOPLÁSICOS POR CONVERGENCIA cuando
hay analogía en grupos
FILOGENÉTICAMENTE LEJANOS
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HOMOPLASIA
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ANALOGIA
• DOS ESTRUCTURAS SON ANÁLOGAS SI SON MORFOLÓGICA Y/O FUNCIONALMENTE SEMEJANTES, PERO QUE EN ESTE CASO, NO COMPARTEN UN ANCESTRO
•EJ.: LAS ALAS DE LAS AVES Y DE LAS MARIPOSAS.
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HOMOLOGIA PARALELISMO CONVERGENCIA ANALOGIA
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¿Evolución independiente de lentes oculares en CEFALOPODOS y VERTEBRADOS?
RECIENTEMENTE, se ha demostrado que la formación de los ojos de INSECTOS Y VERTEBRADOS depende de la expresión
de GENES HOMÓLOGOS
De lo que SURGE la probabilidad de que los ojos de VERTEBRADOS, INSECTOS y CEFALÓPODOS sean
descendientes de célula fotorreceptiva regulada por el mismo gen.
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El descubrimiento de este tipo de homologías moleculares (COMO LOS
GENES REGULATIVOS HOX O MADS box) PONE en DISCUSION la clásica distinción entre homología y analogía.
Se proponen dos Conceptos
HOMOLOGÍA DE PROCESOSpara ilustrar los patrones de expresión genéticos homólogos, y
HOMOLOGÍA ESTRUCTURALpara las homologías clásicas.
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Escuela Cladista o Filogenética
El proceso se centra en el descubrimiento de los caracteres
recientes derivados o apomorficos, compartidos
(sinapomorfías) entre los grupos estudiados.
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La característica de pelo al estar presente solo en los últimos descendientes del cladograma, recibe el nombre de apomorfía o derivado.
La presencia de cráneo es una característica primitiva (plesiomórfica) frente a la característica de pelo, sin embargo, es un caracter compartido
derivado (sinapomorfia) de los vertebrados
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• PRINCIPIOS
3.-CLADISTICA
•MONOFILETISMO Los miembros de un grupo comparten una historia evolutiva: son descendientes de un ancestro
•Los miembros del grupo son más cercanos entre sí que con cualquier otro organismo. GRUPOS HERMANOS (TAXA HERMANOS)
•Las separaciones entre grupos se realizan dicotómicamente (CLADOGÉNESIS)
•Comparten alguna característica derivada que no está presente en sus ancestros (SINAPOMORFÍA)
Como cualquier otro método tiene: Principios, Metodología y Limitaciones
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3.-CLADISTICA
Un grupo es MONOFILETICO
CUANDO INCLUYE A TODOS LOS DESCENDIENTES DE UN ANCESTRO DADO
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3.-CLADISTICA
Un grupo es PARAFILETICO
CUANDO INCLUYE A UNA PARTE PERO NO A TODOS LOS DESCENDIENTES DE UN ANCESTRO DADO
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3.-CLADISTICA
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CUANDO INCLUYE A TODOS LOS DESCENDIENTES DE
UN ANCESTRO DADO
CUANDO INCLUYE A UNA PARTE PERO NO A TODOS LOS DESCENDIENTES DE
UN ANCESTRO DADO
CUANDO DERIVA DE DOS O MAS ANCESTROS
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Tipos de grupos respecto de la ancestría de los taxaCUANDO INCLUYE A TODOS
LOS DESCENDIENTES DE UN ANCESTRO DADO
CUANDO DERIVA DE DOS O MAS ANCESTROS
CUANDO INCLUYE A UNA PARTE PERO NO A TODOS LOS DESCENDIENTES DE
UN ANCESTRO DADO
Los rectángulos representan caracteres
derivados SINAPOMORFÍAS
Definen a los grupos A + B,A + B + C y D + E + F.
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Se parte de hipótesis de clasificación previas
(de modelos tradicionales o feneticos).
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Estados: distintas formas que puede adoptar un carácter
Binarios: pres/aus; Primit/derivado.
Multiestado: Ej. nucleótidos A, G, C, T
Carácter:
Aquello que se puede describir independientemente y que es comparable entre taxones (puede ser contado, medido, pesado, etc)
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Este criterio asume que los estados plesiomórficos(PRIMITIVOS) serán aquellos presentes en algunos integrantes del grupo en estudio y en los del grupo externo, mientras que los apomórficos (DERIVADOS)sólo se hallarán en algunos integrantes del grupo en estudio.
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Por el contrario, cuando el carácter examinado aparece sólo en el grupo en estudio, se lo considera APOMORFO O
DERIVADO, se infiere que es una novedad evolutiva.
Si el carácter aparece en este segundo grupo, se consideraPLESIOMORFO O PRIMITIVO (se hallaba presente en el
ancestro común)
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Condrictio Pez Óseo Anfibio Reptil Ave Mamífero
Esqueleto óseo
Ausente Presente Presente Presente Presente Presente Ausente
Mixine(grupo
externo)
Sinapomorfias: novedad evolutiva
Simplesiomorfía: Primitivo
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En los vertebrados con mandíbulas, el esqueleto puede ser cartilaginoso
(condrictios) u óseo
Si analizamos los mixines, el grupo más afín con
vertebrados C/ mandíbulas, vemos q el esqueleto es
cartilaginoso.
Por lo tanto, en los vertebrados con mandíbulas;
ése será el carácter primitivo o PLESIOMORFO, siendo el esqueleto óseo el
evolucionado o APOMORFO
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Principio de parsimonia
Establece que la relación filogenética más probable de un grupo de taxones es la que requiere el menor número de transformaciones evolutivas (“pasos evolutivos”).
Este principio nos permite diferenciar entre un grupo de hipótesis de filogenia posibles cuál es la más adecuada para explicar las relaciones de parentesco.
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QUELONIOS MAMÍFEROS ESCAMOSOS COCODRILOS AVES ANFIBIOS (grupo
externo)
Aberturas temporales en
el cráneoNo tienen
(anápsidos)Un par
(sinápsidos)Dos pares
(diápsidos)Dos pares
(diápsidos)Dos pares
(diápsidos)No tienen
Ventana preorbitaria
Ausente Ausente Ausente Presente Presente Ausente
Regulación temperatura
Ectotermos Endotermos Ectotermos Ectotermos Endotermos Ectotermos
Pelvis Normal Normal Normal Modificada Modificada Normal
Arco aórtico principal
Izq. y Der. Izquierdo Izq. y Der. Derecho Derecho Izq. y Der.
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Av.Coc.Esc.Mam..
Que.
A B
Av.Coc.Esc.Mam..
Que.
C
Av.Coc. Mam..
Esc.Que.
2 ab. Temp. 2 ab. Temp.
V. Pre./ P. Mod./ A. Der.
2 ab. Temp.
V. Pre./ P. Mod./ A. Der.
V. Pre./ P. Mod./ A. Der.
Endot.
-1 ab. Temp.-V. Pre.- P. Mod. ( P. Nor.)- A. Der. + A. Izq.
Endot. Endot.
Endot.1 ab. Temp.
A. Izq.1 ab. Temp.
A. Izq.
Endot.
8 pasos 8 pasos
9 pasos
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CLADISMO:Las contribuciones más importantes..
1. La reconstrucción filogenética tomando como base el seguimiento de CARACTERES DERIVADOS, pero además proporcionó un método para poder llevar a cabo estos análisis filogenéticos.
2. Se HAN DESARROLLADO DIFERENTES PROGRAMASque permiten analizar caracteres morfológicos, moleculares, estratigráficos, etc.
3. Una agrupación refleja, necesariamente, PARENTESCO O UNA HISTORIA EVOLUTIVA COMÚN
4. Distingue entre CARACTERES ANÁLOGOS, que no pueden utilizarse para deducir filogenias, y CARACTERES HOMÓLOGOS, los cuales evidencian siempre una historia evolutiva común.
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A MODO DE CIERRE:
ESCUELAS TAXONOMICAS PRINCIPALES
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1. Definiciones: Anagénesis y Cladogénesis.
2. Clasificación. Sistemática: cladistas vs feneticistas.
3.-Macroevolución.
Reconstruyendo la historia evolutiva