MÉTODOS E PRINCÍPIOS DE SISTEMÁTICA BIOLÓGICA

CLASSIFICAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO

CLASSIFICAÇÃO (GERAL): Agrupar, organizar e nomear Construção de chaves de classificação para a

identificação desses organismos

Diversos tipos de classificação: Propriedades medicinais Hábitats preferenciais Filogenia – relações evolutivas

Classificação Localizar uma entidade em um sistema

de inter-relações logicamente organizado;

Sistema hierárquico: compondo-se de grandes e inclusivos organismos

Identificação Envolve determinar se uma planta

desconhecida pertence a um grupo já conhecido de plantas

Registrar informações sobre a planta: Notas Fotografias Coleta de um espécime

COMO AS FILOGENIAS SÃO CONSTRUÍDAS?

Evolução Sucessão de descendentes modificados Separação de linhagens

Cada ponto representa um indivíduo. As linhas se estendem de baixo para cima a partir de cada planta em direção aos seus descendentes. No ano 4 a população se divide em duas, ocorrendo mutações em cada uma delas.

Diagramas ramificados

Determinando a história evolutiva

Descrever a evolução – desenrolar Inferências a acontecimentos passados

Análise das espécies existentes atualmente que apresentam proximidade em relação a caracteres herdáveis

Avaliação de similaridade – base da sistemática

Critérios de similaridade Podemos considerar duas estruturas como

similares: Se elas encontrarem-se em posição similar em

ambos os organismos Se apresentarem similaridade em nível de estrutura

celular e histológica Se estão ligadas por meio de formas intermediárias

dessas estruturas

Critérios de similaridade de Remane - homologia

Homologia Sentido restrito: homologia significa

identidade por meio de descendência. Caráter homólogo entre um grupo de espécies –

todas estas espécies herdaram tal caráter a partir de um ancestral comum

Nem todas as similaridades observadas serão resultados da homologia Similaridades estruturais podem evoluir

independentemente em plantas não relacionadas que vivem em ambientes semelhantes

Caracteres, estados de caracteres e redes Caráter:

Número de fendas na superfície do pólen

Pétalas

monoclamídea diclamídea

Estado de caráter 3 fendas na superfície do pólen

Pétalas fusionadas

Diagrama de Venn

Rede

Matriz

OS ESTADOS DE CARACTERES SÃO USADOS PARA PREENCHER A MATRIZ

Árvores evolutivas e enraizamento

Assemelha-se a uma linha do tempo Leitura da rede: direita para esquerda e vice-versa, do centro

para extremidade Não é possível identificar quais modificações são mais

recentes ou antigas

Como podemos transformar essa rede em uma árvore evolutiva?

Dê as opções de enraizamento O comprimento do cladograma deve ser o

mesmo da rede e todas as conexões devem ser as mesmas

Dificuldades...

A posição da raiz é feita em função do estudo dos fósseis

O simples fato de que uma planta extinta tenha sido fossilizada não significa que sua linhagem tenha se originado antes das linhagens referentes às plantas atuais Coexistência Linhagem extinta e fossilizada morreu primeiro

QUANDO AS LINHAGENS DIVERGIRAM???

As árvores são enraizadas mediante o uso de um organismo aparentado ao grupo que está sendo estudado: um grupo externo

A partir de então, assume-se que: O grupo-interno está mais intimamente relacionado

entre eles do que com o grupo externo (ou seja, o grupo-externo deve ter se separado da linhagem do grupo-interno antes da diversificação deste)

Se um grupo-externo é adicionado a uma rede, o ponto no qual ele se posiciona é definido como a raiz da árvore.

TODAS AS PLANTAS ILUSTRADAS SÃO PLANTAS COM FLORES

CYCADALES, GNETALES E GINKGOS (GIMNOSPERMAS) SÃO OS PARENTES ATUAIS MAIS PRÓXIMOS

ConíferaNão possuem pétalas ou floresGrão de pólen não é tricolpado

Se encaixana raiz

Sinapomorfia

Indica monofilia, pois todos os descentes da árvore o possui

Plesiomorfia

PARA ESTE GRUPO, PÓLEN TRICOLPADO É UM ESTADO DE CARÁTER ANCESTRAL

ESTADO DE CARÁTER

PLESIOMÓRFICO NÃO INDICA

RELAÇÕES EVOLUTIVAS

DO GRUPO EM ESTUDO

Resumindo...

Caracteres são observados e divididos em estado de caracteres

A partir desses estados constroem-se um Diagrama de Venn, uma Matriz ou uma Rede ramificada

Inclusão de um grupo-externo Enraizamento para produção do cladograma

Na prática não é tão fácil... Surgem outros problemas>>>>>

PARALELISMO E REVERSÃO

Paralelismo: ocorrência de estados de caráter similares em organismos não-relacionados

Reversão: quando um estado de caráter derivado é revertido para o estado ancestral

Sinônimo de HOMOPLASIA

Assumindo que:

PLANTASCOLPOS

DO PÓLEN

PÉTALASINFLORESCÊNC

IA EM CAPÍTULO?

NÚMERO COTILÉDONE

S

Estrela vermelha < 3 Livres Não 2

Estrela dourada < 3 Livres Não 1

Estrela branca < 3 Fusionadas Não 1

Em círculo 3 Livres Não 2

Em quadrado 3 Fusionadas Não 2

Em losango 3 Fusionadas sim 2

conífera <3 Não aplicável

Não aplicável >2

E se...

COMO DETERMINAR QUAL DAS DUAS HIPÓTESES É A

CORRETA?

Modifica-se uma única vez

PRINCÍPIO DA PARCIMÔNIA

Princípio de simplicidade Regra: Navalha de Occam

Não desenvolva uma hipótese mais complexa do que necessária para explicar os dados

Este princípio nos conduz a preferir a menor das hipóteses

Na maioria dos casos reais diversas redes são possíveis e não fica imediatamente óbvia a solução que aponta qual delas será a mais curta. Algoritmos computacionais

PHYLIP (Felsentein 1989) NONA (Goloboff 1993) PAUP 4.0 (Swofford 2000)

APROFUNDAMENTO

“

”

Classificação filogenética e outros métodos taxonômicos

Angiosperm Phylogeny Group

Cronquist’s System

Thorne’s System

Sistemas Filogenéticos

1858 - "The Origin of Species" de Charles Darwin

A teoria evolutiva teve um enorme impacto e os taxonomistas começam a integrar conceitos evolutivos nas classificações.

De uma forma consciente tenta-se arranjar as plantas em grupos naturais, numa sequência evolutiva, que parte do mais simples para o mais complexo

Falta de registros fósseis

Sistema de Engler (1844-1930)

SISTEMA DE A. ENGLERDivisões: I. Schyzophyta

II. Myxomycetes III. Flagellatae

IV. Dinoflagellatae ?. Silicoflagellatae

V. Heterocontae VI. Bacillariophyta VII. Conjugatae VIII. Chlorophyceae IX. Charophyta X. Phaeophyceae XI. Rhodophyceae XII. Eumycetes XIII. Rchegoniatae

Subdivisão 1ª. BryophytaSubdivisão 2ª.

Pteridophyta XIV. Embryophyta siphonogama

Subdivisão 1ª. Gymnospermae

Subdivisão 2ª. Angiospermae

Classe 1ª. Monocotyledoneae

Classe 2ª. Dicotyledoneae

Plantas agrupadas em várias divisões, muitas das quais eram grupos de algas.

Engler rejeitava totalmente a ideia de redução secundária, acreditando que as flores simples e unissexuais, eram primitivas.

O seu sistema de classificação foi revisto várias vezes e editado em sucessivas edições, como "Sylabus der Pflanzenfamilien", tendo o último volume sido publicado em 1964.

Charles Edwin Bessey (1845-1915)

A evolução tanto pode ser uma progressão como regressão dos caracteres;

 A evolução não abrange todos os órgãos ao mesmo tempo. De um modo geral temos os caracteres mais primitivos e evoluídos, com relação:  ao hábito (porte) a estrutura do vegetal  flores, frutos e sementes

John Hutchinson (1868-1932)

Propunha um sistema de classificação semelhante ao de Bessey, mas diferindo em alguns pontos.

Deriva as angiospermas de um hipotético ancestral denominado “proangiospérmicas” – plantas de transição entre Angiospermas e Gimnospermas.

Arthur Cronquist (1919-1992) Divisão

Magnoliophyta

5. Lilliidae

4. Zingiberidae

3. Commelinidae

2. Arecidae

1. Alismatidae

Liliopsida

(Monocotiledôneas)

Magnoliopsida

(Dicotiledôneas)

Em 1981 publica The Integrated System of Classification of Flowering Plants

Dahlgren 1932-1986

Em 1981 Publicou A revised Classification of the Angiosperms with Comments on the correlation between Chemical and other Character.

Seu sistema foi mais utilizado para as Monocotiledôneas.

Classe Magnoliopsidasubclasse Magnoliidaesuperordem Magnolianaesuperordem Nymphaeanaesuperordem Ranunculanaesuperordem Caryophyllanaesuperordem Polygonanaesuperordem Plumbaginanaesuperordem Malvanaesuperordem Violanaesuperordem Theanaesuperordem Primulanaesuperordem Rosanaesuperordem Proteanaesuperordem Myrtanaesuperordem Rutanaesuperordem Santalanaesuperordem Balanophoranaesuperordem Aralianaesuperordem Asteranaesuperordem Solananaesuperordem Ericanaesuperordem Cornanaesuperordem Loasanaesuperordem Gentiananaesuperordem Lamianaesuperordem Alismatanaesuperordem Triuridanaesuperordem Aranaesuperordem Lilianaesuperordem Bromelianaesuperordem Zingiberanaesuperordem Commelinanaesuperordem Arecanaesuperordem Cyclanthanae

Sistemas Filogenéticos

Os Sistemas de Cronquist, Dahlgren e de outros autores da mesma época são enciclopédicos quanto à base de dados usada em sua restruturação.

Todas as fontes de evidência contribuíram: Morfologia, Anatomia, Embriologia, Morfologia do pólen, Bioquímica, Química, Fisiologia, etc.

Atualmente: Técnicas moleculares

The Angiosperm Phylogeny Group APG I (1998) e II (2003)

BASE DE DADOS: Morfologia Sequências de rRNA (genes 18S –1800bp-e 26S –

3300bp) Sequências de rbcL (gene exclusivo das plantas,

presente no DNA de seus cloroplastos) Sequências de atpB (responsável pela síntese de

ATP

APG II (2003)