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INTRODUÇÃO GERAL À CLADÍSTICA•Biologia : Biologia Geral (= Biologia Funcional)•Método- experimental •Finalidade: unidade (estruturas e processos comuns aos seres vivos) •Disciplinas: fisiologia, bioquímica, biologia molecular, biologia celular, genética.
Biologia Comparada• Método: mais comparativo que experimental • Finalidade: diversidade (identificar padrões de variação) • Disciplinas: bioquímica comparada, evolução molecular comparada,
biologia celular comparada, anatomia comparada, fisiologia comparada, biogeografia, embriologia, paleontologia, sistemática.
Escolas de Sistemática
1- Sistemática evolutiva ou gradista (Huxley, Mayr, Simpson) - Critérios: descontinuidade morfológica (se é pronunciada os táxons são classificados em grupos diferentes) - Nicho adaptativo: zona adaptativa excepcional (classificação hierárquica elevada) - Riqueza de espécies: grupo com maior número de espécies, status mais elevado - Monofilia mínima: devem descender do mesmo ancestral, mas não necessariamente compreendendo todos os descendentes.
2- Sistemática fenética ( Sokal, Cain, Sneath, Camin) - Premissa: a filogenia não pode ser conhecida de maneira objetiva. - Bases: utilização do máximo de caracteres para classificações baseadas no grau de semelhança (como fazia Aristóteles) : técnicas matemáticas com tratamento pela informática (em parte utilizada pela Sistemática Filogenética)
3. Sistemática Filogenética ou cladística (Hennig e depois muitos outros) - Objetivo: reconstruir a história da vida, mesmo quando só se pode contar com os dados do presente. - Produto final: hipótese de parentesco de diferentes táxons. - Significado evolutivo dos caracteres: clades ou linhagens evolutivas.
Divisão da Biologia evolutiva: macroevolução e microevolução
•Macroevolução: evolução em grande escala - origem de novos planos de organização, direções evolutivas, relações filogenéticas de espécies, extinção em massa e irradiação adaptativa (surgimento de várias espécies a partir de
uma inicial por mudança gradual em milhões de anos)
•Microevolução: alterações na constituição genética de populações naturais (mutações gênicas e mutações cromossômicas) processos de recombinação
durante a gametogênese.
Sistemática Filogenética ou cladística (Hennig e depois muitos outros)
Definição: método particular de formular hipóteses explícitas e testáveis sobre as relações de parentesco entre organismos.
Conceitos importantes
Grupo monofiléticos é o grupo de espécie que inclui a espécie ancestral e todos os seus descendentes, ou seja, os membros compartilham um ancestral comum exclusivo.
Grupo parafiléticos é um grupo cujas espécies-descendentes são todas descendentes de um ancestral comum, mas que não contém todas as espécies descendentes desse ancestral.
Grupo polifilético é um grupo que inclui espécies que surgiram de dois ou mais ancestrais imediatos diferentes
Pressupostos do método:
(a)Todos os grupos supra-específicos verdadeiros são oriundos de uma única espécie ancestral (monofilia)
(b) A biodiversidade foi produzida pela cladogênese e modificação de caracteres.
(c) Possibilidade de reconhecimento das mudanças nos caracteres ao longo do tempo em grupos ou linhagens.Por que o método cladístico é importante para os biólogos?
Prediz as propriedades de organismos. Exemplo: possíveis genes e compostos biológicos particulares importantes no tratamento de
doenças; Ajuda o esclarecimento de mecanismos de evolução: teste de hipóteses
sobre adaptação há muito estabelecido (ecologia histórica) Útil na criação de sistemas de classificação: reconhece e emprega a
teoria evolutiva. Auxilia a deduzir as relações históricas entre áreas geográficas
(vicariância)
O que usar na reconstrução filogenética?
•Caracteres = Características dos organismos ou grupos de organismos, que evidência a história evolutiva de uma espécie
•Como analisar estes caracteres? Através da similaridade de caracteres homólogos
•Caracteres derivados (apomorfias) e caracteres ancestrais (plesimorfia)
APOMORFIA – TODA CARACTERÍSTICA NOVA
Ex. célula e sistema nervoso
Ausente difusoganglionar
PLESIMORFIA – TODA CARACTERÍSTCA PRIMITIVA
Ex. células musculares
O que é homologia? – Base fundamental para a biologia comparada – os caracteres originados da mesma estrutura derivada que indicam uma descendência comum, são homólogos. (Monofilia, polifilia e parafilia)
Padrões comuns da evolução:
Convergente – Quando duas ou mais linhagens evoluem independentemente para um estado semelhante
Divergente – Quando duas ou mais linhagens com a mesma origem, divergem para estados diferentes.
Irradiação – São divergências múltiplas a partir de um ancestral comum que resulta em mais do que duas linhagens descendentes.
Paralelismo – Quando duas ou mais linhagens mudam de maneira similar de tal modo que, a despeito de qualquer atividade evolutiva, elas permanecem semelhantes ou ficam mais semelhantes.
Quais são os critérios para reconhecimento de homologias?
•Similaridade de posição topográfica: Por exemplo, os 3 ossículos do ouvido médio dos mamíferos são reconstruções de elementos do crânio
visceral dos peixes. •Similaridade especial: estrutura, ultra-estrutura, composição química e
embriologia (reforça ou rejeita homologias) •Continuidade através de formas intermediárias
Todas as homologias são informativas?
Uma apormorfia restrita a uma única espécie (autapomorfia), caracteres compartilhados entre duas ou mais espécies (sinapomorfia.) Apenas
caracteres especiais comuns ou caracteres derivados homólogos compartilhados (SINAPOMORFIAS) podem servir de evidência de
ancestralidade comum.
Qual é fonte primária de informação para a Sistemática?
Semaforontes: determinado período na vida dos organismos, já Holomorfo é o conjunto de todas as características morfológicas,
fisiológicas, bioquímicas, comportamentais.
Caráter 1 “forma do espinho”, com dois estados, (a) espinho liso, (b) espinho denteado
Caráter: qualquer atributo reconhecível de um organismo. Exemplo: "cor dos olhos” - Estado de caráter: o valor do caráter. Exemplo: "azul"
Outro exemplo - espinhos
Polarização de caracteres: direção atual da mudança evolutiva
Como saber se um caráter é original (plesiomórfico) ou derivado (apomórfico)?
- Se um caráter está presente no grupo em estudo (Grupo interno) e em outro grupo evolutivamente próximo (grupo externo), inicialmente se aceita que eles compartilham tal caráter por terem
herdado os caracteres de um ancestral comum. A polaridade pode ser deduzida por:
• Um estado de caráter presente no início do desenvolvimento e perdido posteriormente
•Um estado de caráter presente em organismos da mesma linhagem no início da história da Terra
Comparação com um grupo externo: comparação com um hipotético grupo-irmão.
Resultado da análise cladística: cladograma, que apenas representa uma hipótese para evolução de caracteres e possíveis parentescos.
Minimizando conflitos nos cladogramas: noção de parcimônia (menor número de homoplasias)
Cladograma x árvore filogenética: distinção pela presença do tempo na segunda forma de representação.