Cladogramas y árboles filogenéticos: Clasificaciones de evolución

Cladogramas y árboles filogenéticos

A veces usamos árboles genealógicos para mostrar las relaciones entre individuos. Aquellos que están estrechamente relacionados se encuentran más cerca entre sí que aquellos que están sólo lejanamente.

Un árbol genealógico puede mostrar la distancia entre las relaciones genéticas

Esta misma idea de relaciones se puede utilizar en ciencia. Los biólogos usan cladogramas y árboles filogenéticos para ilustrar las relaciones entre organismos y las relaciones evolutivas de organismos con un ancestro común compartido.

Tanto los cladogramas como los árboles filogenéticos muestran las relaciones entre los organismos, qué tan parecidos o similares podrían ser. Podemos ver un cladograma típico y un árbol filogenético aquí.

Un ejemplo de un cladograma típico y un árbol filogenético

Primero, un cladograma puede mirar árboles que pueden haber sido derivados de un ancestro común para organizar organismos en diferentes ramas. Pero esas ramas utilizadas no son representativas de la cantidad relativa de cambio o tiempo evolutivo que ha ocurrido entre organismos. Además, un cladograma no muestra necesariamente relaciones exactas entre antepasados ​​y descendientes.

Por otro lado, las ramas de un árbol filogenético pueden ser proporcionales a la cantidad de cambio o tiempo evolutivo. Por lo tanto, también puede realizar un seguimiento de cómo las especies han cambiado con el tiempo. Las especies todavía se agrupan de acuerdo con similitudes y características físicas o genéticas, por ejemplo, la presencia o ausencia de branquias. Pero, un árbol filogenético describe una historia evolutiva mostrando cómo los antepasados ​​están relacionados con sus descendientes y cuánto han cambiado esos descendientes con el tiempo.

Hay más distinciones y, para complicar aún más las cosas, diferentes análisis y nueva información pueden producir diferentes relaciones evolutivas posibles. Afortunadamente, para el alcance de esta lección, puede pensar en un árbol filogenético como un cladograma con algunas campanas y silbidos adicionales.

El árbol filogenético que se muestra aquí podría ayudar a ilustrar un poco mejor este concepto.

Se puede utilizar un árbol filogenético para trazar relaciones evolutivas.

Tipos de clados

Un clado es un grupo de especies utilizadas en cladogramas (y árboles filogenéticos), que consta de un antepasado y todos sus descendientes. El término clado proviene de la palabra griega klados , que significa rama. Relacionando esto con nuestro árbol genealógico, un clado consistiría en los tatarabuelos, hasta los hermanos.

Al igual que existen diferentes tipos de familias, existen diferentes tipos de clados. Los tres tipos principales son: monofilético, parafilético y polifilético.

Monofilético se refiere a un solo clado; lo que significa que estos términos son intercambiables. ‘Mono-‘ significa ‘uno’, lo que hace que sea fácil de recordar. Como se dijo anteriormente, un clado monofilético incluye un ancestro y todos sus descendientes. Un ejemplo de esto sería el género Homo . Este género incluye todas las especies desde los humanos ancestrales hasta los humanos de hoy en día u Homo sapiens . Podemos ver un ejemplo de un clado monofilético aquí.

Un clado monofilético incluye a todos los miembros de una especie de un ancestro común.

Se dice que un grupo es parafilético si está formado por todos los descendientes de un antepasado menos uno o dos pequeños grupos. El prefijo ‘Para-‘ significa ‘alrededor’ o ‘alrededor’. Un buen ejemplo de clado parafilético son los reptiles. Los reptiles, mamíferos y aves comparten un ancestro común. Sin embargo, los reptiles forman un clado parafilético con los otros dos grupos. Podemos ver un ejemplo de un clado parafilético aquí.

Un clado parafilético incluye un grupo de ancestros y sus grupos circundantes.

Los grupos polifiléticos se caracterizan por la presencia de homoplasias , o características que parecen similares, dando la impresión de que fueron heredadas de un ancestro común, pero en realidad no lo fueron. Esto significa que en lugar de compartir un ancestro común, estos grupos tienen múltiples orígenes. Los grupos polifiléticos pueden ser confusos y los filogenistas y cladistas rara vez los usan. Los mejores ejemplos de un grupo polifilético son los paquidermos o elefantes, rinocerontes e hipopótamos. Cada uno de estos animales tiene su propio antepasado común, pero están agrupados como un grupo polifilético porque todos comparten una piel y pezuñas similares, gruesas y arrugadas. (‘Pachy’ significa ‘grueso’ y ‘derm’ se refiere a la piel). Aquí podemos ver un clado polifilético.

Los grupos polifiléticos incluyen animales evolutivamente independientes pero que comparten rasgos comunes.

Construcción e interpretación de cladogramas

Los cladogramas muestran posibles relaciones evolutivas y, para construir e interpretar estas herramientas visuales, primero debemos comprender las diferencias clave. Generalmente, cada rama o separación en un cladograma representa un cambio o diferencia evolutiva. Esta característica puede o no estar indicada en el diagrama.

Para construir un cladograma, primero debe realizar un inventario de las características de las especies que desea clasificar. Veamos un grupo pequeño para ilustrar cómo construir un gráfico de características y luego un árbol evolutivo. Digamos que tenemos cuatro organismos: A, B, C y D. El organismo A tiene un ojo, mientras que los otros tres tienen dos ojos. Solo el organismo D camina sobre dos piernas, mientras que A, B y C caminan sobre cuatro piernas. El organismo A tiene cola, pero ninguno de los demás la tiene, aunque el organismo B tiene un pequeño nudo que se asemeja a una cola. Ahora que conocemos algunas características de cada organismo, podemos completar nuestra tabla de características. Podemos ver aquí que hemos marcado cuando los rasgos están presentes o ausentes. Esto nos ayudará a decidir quién está más cerca evolutivamente y quién está más alejado.

Ahora podemos usar esta tabla para ayudar a construir un cladograma. Además, observe que estamos construyendo un cladograma aquí y no un árbol filogenético aquí porque nuestras ramas no representan el tiempo evolutivo o la cantidad de cambio. Empezaremos por identificar el organismo que menos se parece a los demás. En este caso, A es el único organismo con una cola completa y con un ojo. A será nuestro grupo “fuera”. Entonces podemos mirar nuestras otras opciones para ver cuál puede ser el próximo evolutivamente. B es más similar a A porque tiene una cola corta. El siguiente será C, ya que todavía camina sobre cuatro patas, al igual que B. Nuestro último organismo es D, ya que esta especie tiene dos patas, a diferencia de las demás. Esto es lo que puede parecer como un cladograma.

Cómo podría verse nuestro cladograma

Resumen de la lección

Tanto los árboles filogenéticos como los cladogramas ayudan a mostrar las relaciones entre diferentes organismos, pero solo los árboles filogenéticos tienen ramas que representan el tiempo evolutivo y la cantidad de cambio. Estos se basaban anteriormente en características físicas, pero se basan más exactamente en relaciones genéticas. Los organismos que están estrechamente relacionados se encuentran más juntos que los que no están estrechamente relacionados. Relacionamos esto con un árbol genealógico en el que las personas que están estrechamente relacionadas están cerca unas de otras y las que no están tan estrechamente relacionadas están más separadas.

Luego miramos tres agrupaciones o clados diferentes. Los tres tipos principales son: monofilético, parafilético y polifilético. Monofilético significa un clado, parafilético significa alrededor de un clado y polifilético significa muchos clados.

Por último, hablamos sobre cómo construir un cladograma basado en un gráfico de características. Lo más importante es identificar el organismo que más se destaca y luego identificar las posibilidades evolutivas a partir de ahí. El beneficio de usar cladogramas y árboles filogenéticos es que podemos visualizar las relaciones para comprender mejor nuestro mundo.

Los resultados del aprendizaje

Al final de esta lección, debería poder:

• Definir cladograma y árbol filogenético y recordar las diferencias entre los dos
• Definir clado e identificar los tres tipos principales
• Decir si un clado es monofilético, parafilético o polifilético
• Construye un cladograma