Filogenia e Filogenômicamanhã

Objetivo da aula de hoje

• Introduzir conceitos e princípios básicos que norteiam a sistemática

• Por que do uso de sequências de moléculas para sistemática

• Prática de alinhamento de sequências

SistemáticaObjetivo da Sistemática:• Nomear, descrever, classificar e identificar os

organismos (táxons)• Estudar as relações de ancestralidade

(descendência)• Estudar as adaptações dos organismos (ambiente)

De acordo com Simpson (1961):“Sistemática e o estudo dos padrões e diversidade dos organismos e todas as relações entre os mesmos”

Além da Taxonomia... O que mais envolve a Sistemática?

• A sistemática também inclui– Evolução abaixo do nível de espécie

• Transformações genéticas em populações

• Evolução = mudança na frequência de alelos (surgimento/desaparecimento)

– Evolução acima do nível de espécie• Especiação, radiação adaptativa

• Evolução = formação de novas espécies ou táxons superiores (gêneros, famílias, etc.)

Sistemática Filogenética

• Uso da sistemática como ferramenta para taxonomia

– 1. Estudar as relações evolutivas entre os organismos, buscando uma classificação natural

Diagrama que resume as

relações entre ancestrais e

descendentes

Como representar as filogenias?

Leitura de cladogramas: Partes das árvores

(ou folhas, OTUs e taxa terminal)

Rotação de ramos

Cladogramas são sempre bifurcados

Outras representações de dendrogramas

((A, B),(C, D),((F, G), E))

A B C D E GF

Outras representações

Tipos de árvoresUltramétrica Cladograma

Aditiva Ultramétrica

Enraizamento de árvores

• Método do “Outgroup”

Definir relação entre ancestral - descendente

Árvore não enraizada = não específica relação evolutiva.

Enraizamento = polariza as modificações de caracteres, dando uma direção específica.

Classificação natural = Grupo monofilético

• Grupo monofilético, parafilético e polifilético

A B C D E GF

AB – monofilético (CLADO)CDFG – parafiléticos (GRUPO)CE – polifiléticos (GRUPO)

Interpretação de cladogramas

DESAFIO!• ABCD• CDEFG• FGE• DEFG• ACD• ABCD• CFG• ACE

A B C D E GF

AB – monofilético (CLADO)CDFG – parafiléticos (GRUPO)CE – polifiléticos (GRUPO)

Sistemática Filogenética

• Uso da sistemática como ferramenta para taxonomia

– 2. Estudar organismo de regiões distintas mas de ambientes similares (adaptação?)

Convergência Adaptativa

Sistemática Filogenética

• Uso da sistemática como ferramenta para taxonomia

– 3. Traçar a história evolutiva dos caracteres

Sistemática Filogenética

• Uso da sistemática como ferramenta para taxonomia

– 4. Traçar a história biogeográfica dos organismos

Sistemática Filogenética

• Uso da sistemática como ferramenta para taxonomia

– 5. Estudar as associações históricas (co-evolução)

Associações históricasCo-Evolução

Associações históricasCo-evolução

Metagenômica

Fig. 6. Phenetic tree representing the cultivable Acidobacteria found in association with utricles of U. breviscapa

Lima, F. et al., 2018

Matéria prima das filogenias…Os caracteres:

• Morfologia e/ou Moleculares

PREMISSAS:

(1) Ser homólogos

(2) Ser hereditários

(3) Ser independentes

Conceitos relacionados ao estado dos caracteres

Uso de caracteres moleculares para filogenia molecular

• DNA sofre mutações ao longo do tempo e parte dessas mutações se fixam (podendo causar, diferenciação entre táxons)

• Exemplo: quando duas espécies surgem a partir de um ancestral comum elas passam a acumular mutações distintas.

• A análise de mutações permite a inferência sobre processos evolutivos dos organismos.

Adição e Deleção = “Indels”

Anemia falciforme

Caracteres moleculares

(1) Ser homólogos

(2) Ser hereditários

(3) Ser independentes

Características do genomaConceito: genes, introns e espaçadores intergênicos

Qual melhor região do DNA usar?

• Éxons?

• Íntrons?

• Espaçadores?

• Vantagens e Desvantagens...

ALINHAMENTO DE SEQUÊNCIAS DE DNA

•Por que alinhar?❖ Restauração da homologia primária entre os caracteres

(estados)

ALINHAMENTO

ALINHAMENTO

ALINHAMENTO

Alinhamento de sequências de dna

Alinhamento de sequências de dna

Alinhamento de sequências de dna

Alinhamento de sequências de dna

https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/

Alinhamento de sequências de dna

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http://bit.ly/phyloamvarani

❖ Edição do alinhamento

❖Regra das “3” sequências

Retirar regiões não sequenciadasAdição de “Ns” ou “?” no começo e final das sequências

Alinhamento de sequências de dna