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Biol 3052 - Capítulo 26 - Sistemática y clasificación

Dr. Fernando J. Bird-Picó 2016 1

Capítulo 26Filogenia y el Árbol

de la VidaDr. Fernando J. Bird-Picó

Departamento de Biología

Recinto Universitario de Mayagüez

• Filogenia– Historia evolutiva de un grupo de organismos

a partir de un ancestro común– Las clasificaciones modernas se basan en

ancestros comunes– Tradicionalmente se basaban en similitud

estructural

• Sistemática– Diversidad de organismos– Sus relaciones evolutivas– Utiliza evidencias fósiles, moleculares y

genéticas– Biodiversidad

• La variedad de organismos• Los ecosistemas que forman

• Taxonomía– Dar nombre:– Describir las especies– Clasificar

• Clasificación– Agrupar organismos por sus similaridades o

relaciones evolutivas



• Sist. binomial de nomenclatura– Género + epíteto específico

• Homo sapiens• Quercus alba• Eleutherodactylus coqui

– Lineo, Siglo XVIII (1758)– Facilita la ciencia internacional

• Categorías Taxonómicas– Dominio– Reino– Phylum– Clase– Orden– Familia– Género– Especie

Fig. 26-3

Phylum: Chordata

Kingdom: Animalia

Domain: EukaryaBacteria

Orden:Carnivora

Clase:Mammalia

Phylum:ChordataDominio:

Bacteria Reino:Animalia

Dominio:Archaea

Dominio:Eukarya

Familia:Felidae

Género:Panthera

Especie:Panthera pardus

• Homología– Estructura derivada de un ancestro común reciente:

• Huesos de alas en aves, murciélagos y pterodáctilos– Homoplasia

• Estructura o caracter que aparenta ser superficialmente homólogo pero que ha sido adquirido de forma independiente– Forma corporal de tiburón, delfines, atún e ictiosaurio– Ala de insectos y aves



Convergencia Evolutiva: Homoplasia

Fig. 26-7

Topo marsupial Australiano

Topo placentado de América del Norte

• Caracteres plesiomórficos– Caracter ancestral compartido– Ancestro común lejano

• Caracteres sinapomórficos– Caracter derivado compartido– Ancestro común más reciente

• Sistemática molecular– Determina relaciones

evolutivas comparandomacromoléculas

– RNA Ribosomal [5S, 16S, 23S]• Transcritas de regiones del

DNA altamente conservadas(útiles para establecerrelaciones de cientos de millones de años)

– DNA Mitocondrial [mtDNA]• Evoluciona rápidamente;

utilizado para establecerrelaciones más recientes

Fig. 26-8

1 C C A T

C C A T2 G T A C A

C A

G TA C CG

TA C CG

1

2 C C A T G T A C A G TA C CG

TA C CGC AC C A T

1

2

C AC C A T

C AC C A T G TA C CG

G TA C CG

TG A

1 C AC C A T G TA C CG

2 C AC C A T G TA C CG

Deleción

Inserción



TaxonomíaMolecular

Cladística o cladismo

• Sistemática Cladística: a grupa los organismos por descendencia común

• Un clade es un grupo de especies que incluyen la especie ancestral y todos sus descendientes

• Los clades pueden estar anidados en clades más grandes, pero no todos los grupos de organismos cualifican como clades

• Taxón monofilético– Contiene a todos

los descendientes del ancestro común más reciente.• Mamíferos

– Demuestra la verdadera relación evolutiva

– Forma lo que se conoce como un “Clade”

Fig. 26-10a

1

A

B

C

D

E

F

G

Grupo I

(a) Grupo monofilético (clade) • Taxón parafilético– Ancestro común,

pero no todos sus descendientes:• Clase Reptilia no

incluye a las aves aún cuando estas comparten un ancestro común reciente

– El taxón parafilético no se reconoce en la sistemática cladista o filogenética ya que no es un taxón real

Fig. 26-10b

2

A

B

C

D

E

F

G

(b) Grupo parafilético

2

A

B

C

D

E

F

G

(b) Grupo parafilético

Grupo II



Taxones monofiléticos y parafiléticos

• Grupos polifiléticos– No comparten

ancestros comunes recientes• Protista

– Comparten caracteres homoplásicos

– Falsa representación de las relaciones evolutivas verdaderas

3

A

B

C

D

E

F

G

Figure 26.10c

Grupo III

(c) Grupo polifilético

Grupos polifiléticos

Figure 26.11

Commonancestor ofeven-toedungulates

Paraphyletic group

Polyphyletic group

Other even-toedungulates

Hippopotamuses

Cetaceans

Seals

Bears

Othercarnivores



Monofilia, parafilia y polifiliaTres escuelas de sistemática:

Fenética, evolucionaria y cladista

• Fenética: taxonomía numérica– Basado estrictamente en variaciones fenotípicas

cuantificables– No distingue entre caracteres homólogos y

caracteres homoplásicos, produciendo clasificaciones erróneas

– Uso de algoritmos en biología molecular

• Sistemática evolucionaria:– Ramificación

evolutiva– Estudio de la

divergencia:• Basado en cambios

estructurales y otros cambios

– Estudia la combinación de caracteres plesiomórficos y sinapomórficos

• Cladística o cladismo:– Enfatiza

descendencia de ancestro común en vez de similitud fenotípica

– Solamente interesada en las sinapomorfias

– Produce cladogramas que grafican las relaciones evolutivas de los taxones bajo estudio

– La parsimonia dirige el análisis



Utilización de la parsimonia para evaluar hipótesis evolutivas

• Análisis de grupos externos [“Outgroup analysis”]– Separan caracteres ancestrales y derivados– Taxón externo [Outgroup] divergió primero (más

temprano) que los otros– Taxón externo [Outgroup] representa la condición

ancestral

Fig. 26-11aTAXA

Leop

ard

Tuna

Vertebral column(backbone)

Hinged jaws

Four walking legs

Amniotic (shelled) egg

Hair

(a) Character table

0

0 0

0

0

0

0 0

0

0

0 0

0 0 0 1

11

111

1

11

1

1

11

11

Fig. 26-11b

Hair

Hinged jaws

Vertebralcolumn

Four walking legs

Amniotic egg

(b) Phylogenetic tree

Salamander

Leopard

Turtle

Lamprey

Tuna

Lancelet(outgroup)



Amphioxus

A

B

= Absent

= Present

CHARACTERS

Ver

tebr

ae(b

ackb

ones

)

Jaw

s

Am

niot

iceg

g

Mam

mar

ygl

ands

Upr

ight

post

ure

Opp

osab

leth

umb

Tetr

apod

(4 li

mbs

)

Lamprey

Sunfish

Newt

Lizard

Bear

Chimpanzee

Human

TAXA

Am

phio

xus

Lam

prey

New

t

Liza

rd

Bea

r

Chi

mpa

nzee

Hum

an

Sun

fish

Absent

Present

Jaws

Common chordateancestor

NodeA

NodeB

Common vertebrate ancestor

Common jawed vertebrate ancestor

Am

phio

xus

Lam

prey

New

t

Liza

rd

Bea

r

Chi

mpa

nzee

Hum

an

Sun

fish

Absent

Present

Tetrapodlimbs


NodeA

NodeB

NodeC



Common tetrapod ancestor

Am

phio

xus

Lam

prey

New

t

Liza

rd

Bea

r

Chi

mpa

nzee

Hum

an

Sun

fish

Absent

Present

Amnioticegg


NodeA

NodeB

NodeC

NodeD




Common amniote ancestor



Am

phio

xus

Lam

prey

New

t

Liza

rd

Bea

r

Chi

mpa

nzee

Hum

an

Sun

fish

Absent

Present

Opposablethumb


NodeA

NodeB

NodeC

NodeD

NodeE

NodeF

NodeG




Common amniote ancestor

Common mammal ancestor

Common primate ancestor

Am

phio

xus

Lam

prey

New

t

Liza

rd

Bea

r

Chi

mpa

nzee

Hum

an

Sun

fish


NodeA

NodeB

NodeC

NodeD

NodeE

NodeF

NodeG

Tabla de contingencia

de las diferencias de amino

ácidos en la secuencia

del citocromo-c



Filogenia del citocromo-c • Relojes moleculares– Miden el

tiempo desde evento de divergencia de un ancestro común por el número de diferencias en las secuencias de nucleótidos (ácidos nucleicos) y amino ácidos (proteinas)

– La tasa de cambio debe ser constante

Figure 26.14

Human

Human

Mushroom

Mushroom

Tulip

Tulip

0

0

0

30% 40%

40%

25%

15%

10%

5%

5%

15%

15%

20%

(a) Percentage differences between sequences

(b) Comparison of possible trees

Tree 1: More likely Tree 2: Less likely

Figure 26.15

Species ΙΙΙΙ Species ΙΙΙΙΙΙΙΙ Species ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ

Three phylogenetic hypotheses:1

2

3

4

TECHNIQUE

RESULTS

Species ΙΙΙΙ

Species ΙΙΙΙΙΙΙΙ

Species ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ

Ancestral sequence

ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ

1 2 3 4Site

C

C

A

A

A

A

C

C

T

G

T

T

T T

1/C1/C

1/C

1/C

1/C

3/A2/T

4/C

3/A4/C

4/C

4/C

4/C3/A3/A

3/A

2/T

2/T

2/T

2/T

6 events 7 events 7 events

G

T

ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ


ΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ




Figure 26.16

Lizards and snakes

Crocodilians

Ornithischiandinosaurs

Saurischiandinosaurs

Birds

Commonancestor ofcrocodilians,dinosaurs,and birds

Transferencia horizontal de genes

Figure 26.23

Ancestral cellpopulations

Proteobacteria

Cyanobacteria

Thermophiles

Methanogens

Dom

ain Eukarya

Dom

ainA

rchaeaD

omain B

actera

Duplicación génica y familia de genes

� Duplicación génica aumenta el número de genes en el genoma, proveyendo más oportunidadespara el cambio evolucionario

� Duplicaciones génicas repetidas resultan enfamilias de genes

� Al igual que los genes homólogos, los genes duplicados se puede trazar su orígen a un ancestro común



• Genes ortólogos ocurren como copia sencilla enel genoma y son homólogos entre especies

• Divergencia evolutiva se lleva a cabo luego del proceso de especiación

Figure 26.18aCelldivisionerror

(a) Formación de genes ortólogos:producto de especiación

Gen ancestral

Especie ancestral

Especiación condivergencia del gen

Genes ortólogos Especie A Especie B

• Genes parálogos son el resultado de duplicacióngénica, encontramos más de una copia en el genoma

• Ocurre divergencia de estos genes (por mutación) dentro del clade que los comparte y muchasveces evolucionan nuevas funciones (caso de hemoglobinas en vertebrados)

Figure 26.18bCelldivisionerror

Genes parálogosEspecie C luego de muchas generaciones

Duplicación génica y divergencia evolutiva

Especie C

Gen ancestral

Formación de genes parálogos:Dentro de una especie

(b)



Entrecruzamiento no apareado

Evolución de cadenas de hemoglobinas en vertebrados

Evolución del racimo de genes deβ- globina



Duplicación y origen del gen de aldosterona (mineralocorticoide)

© 2012 W.W. Norton & Company, Inc.

De dos Reinos a tres Dominios

• Plantas o Animales• Cinco Reinos (Monera, Protista, Plantae, Fungi,

Animalia)• Seis Reinos

– Sobre la base de estructura celular y nutrición:• Archaebacteria

• Eubacteria

• Protista

• Fungi (o Mycota)

• Plantae

• Animalia

• Tres Dominios: Bacteria, Archaea, Eukarya

Seis Reinos reconocidos



• Tres “dominios”– Sobre la base de diferencias moleculares– Archaea

• Carecen de polimerasa de RNA simple

– Eubacteria• Poseen Peptidoglicano en pared celular

– Eukarya• Eucariotas

Fig. 26-21

Fungi

EUKARYA

Trypanosomes

Green algaeLand plants

Red algae

ForamsCiliates

Dinoflagellates

Diatoms

Animals

AmoebasCellular slime molds

Leishmania

Euglena

Green nonsulfur bacteriaThermophiles

Halophiles

Methanobacterium

Sulfolobus

ARCHAEA

COMMONANCESTOR

OF ALLLIFE

BACTERIA

(Plastids, includingchloroplasts)

Greensulfur bacteria

(Mitochondrion)

Cyanobacteria

ChlamydiaSpirochetes

Canis rufus, el lobo rojo

• SE de América del Norte; extirpado de su hábitat

• Datos genéticos muestran que es híbrido entre lobo gris (Canis lupus) y el coyote (Canis latrans)



Híbrido de Camello y Llama Ligre, cebrallo y beefalo

Mula (yegua y burro) y Burdégano (burra y caballo)

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