INTRODUCCION A LA TAXONOMIA Profesora Titular: Dra. Analia Lanteri Profesora Asociada: Dra. María Marta Cigliano Profesora Adjunta: Marta Fernández -Sistemática – Taxonomía -Importancia de la sistemática biológica y clasificación -Biología General / Biología Comparada -Escuelas clasificatorias -Identificación – claves - Jerarquía linneana TAXONOMÍA (taxis= ordenamiento, nomos= ley). “Estudio teórico de la clasificación, incluyendo sus bases, principios, procedimientos y reglas” (Crisci & López Armengol, 1983). Término taxonomía acuñado por Agustín Pirano De Candolle (francés) en 1813. Nomenclatura Biológica (nomen= nombre y calare= llamar) “Principios generales y reglas que rigen la aplicación de nombres científicos a los taxones”. Microtaxonomía: Identificar, describir y delimitar a las especies. Macrotaxonomía: Construir clasificaciones de los taxones. SISTEMÁTICA (systema= ordenamiento) "Estudio científico de las clases y diversidad de los organismos y de todas las relaciones entre ellos" (Simpson, 1961; Crisci, 1978). "Ciencia de la diversidad de los organismos" (Mayr & Ashlock, 1991). "Ciencia de la clasificación biológica" (Schuh, 2000). Las leyes de la biología están escritas en el lenguaje de la diversidad E.O. Wilson (1989) Biodiversidad: cantidad de genes, especies, ecosistemas presente en una determinada región Ehlrich & Wilson (1991) 1, 70 millones de especies conocidas Número total de especies descriptas 1,5 – 1,7 millones descrito Total estimado www.nature.com/cgi-taf Orden Mantophasmatodea Orden de Insectos descripto en 2002. Procedentes de Namibia y Tanzania. Carnívoros y vulgarmente denominados gladiadores. Caracteres intermedios entre bichos palo y mantis. La taxonomía es la más básica de las disciplinas biológicas pues provee información para estudios epidemiológicos (parásitos, patógenos y vectores), de especies plagas y sus controladores biológicos (depredadores, parasitoides, etc), estudios ecológicos, etológicos, biogeográficos, etc. Es también la disciplina más inclusiva, pues permite proponer hipótesis sobre las relaciones de parentesco entre grupos de organismos, interpretar su evolución y distribución geográfica, y explicar la transformación de sus caracteres. OBJETIVOS DE LA SISTEMÁTICA = TAXONOMÍA Reconocer, describir y dar nombre científico a las especies biológicas y a los taxones supra e infraespecíficos. Construir clasificaciones de los taxones, que sugieran hipótesis sobre su evolución y expliquen su distribución. OTROS OBJETIVOS DE LA SISTEMÁTICA ACTUAL Reconstruir la filogenia o historia evolutiva de los grupos de organismos a partir de la evidencia que brindan los caracteres taxonómicos. Realizar desarrollos metodológicos para la reconstrucción filogenética. Proveer datos para plantear hipótesis sobre el origen y la evolución de los distintos grupos de organismos. Aportar datos de utilidad para realizar estudios aplicados, en las áreas de Medicina, Veterinaria, Agronomía, Biología de la Conservación, etc. Importancia aplicada de los estudios taxonómicos PICUDO MEXICANO DEL ALGODONERO Anthonomus grandis SUPERFAMILIA CURCULIONOIDEA: 60.000 ESPECIES Especies de Naupactini DAÑOS EN FOLLAJE DAÑOS DE LARVAS DE CURCULIONIDAE EN RAÍCES Larvas y celda pupal Pupa en celda de barro. Descubrimiento de nuevas especies y tecnología En 1987 se halló en Camerún una liana (Ancistroclados korupensis) cuyas hojas producen un compuesto (michelamina B) que inhibe la capacidad del VIH de afectar células humanas. En la década de 1990 se descubrió que dos substancias derivadas de la planta Catharanthus annuus, de Madagascar, pueden ser usadas para tratar ciertas formas de leucemia infantil. Este hallazgo aumentó la tasa de supervivencia del 10%, al 90%. Biología comparada y Biología general (Eldredge y Cracraft, 1980). Biología Comparada: Estudio del patrón de la diversidad orgánica= Sistemática. Biología General: Estudio de los procesos biológicos que ocurren en determinados organismos o sistemas orgánicos. -Patrón: aparente orden de la vida que se refleja a través de la similitud entre los organismos. -Proceso: mecanismos que generaron dicho patrón. Ejemplo de patrón: cladograma Ejemplo de proceso: evolución Marco conceptual en la Sistemática actual. -Teoría de la evolución de las especies. Concepto de cambio a través del tiempo. Origen de las especies por diversificación de especies preexistentes. - Las especies son variables en el tiempo y el espacio. - Las clasificaciones biológicas y el reconocimiento de las especies se basa no solo en caracteres morfológicos sino también moleculares (del ADN) y en otras evidencias (de comportamiento, fisiológicas, de distribución etc.) - Se emplean algoritmos matemáticos para construir clasificaciones y para reconocer a las especies. Identificación en taxonomía ¿Quién sos? Identificar o determinar: Asignar un ejemplar al grupo o taxón al que pertenece, de acuerdo con un esquema clasificatorio previamente construido. Clave dicotómica: Esquema diseñado para facilitar la identificación de los organismos. Expresión tabular que sigue una secuencia ordenada de opciones o dilemas alternativos, en las cuales se expresan los caracteres diagnósticos de los taxones para los cuales ha sido diseñada. Sistema de identificación global de especies animales basado en el gen mitocondrial COI (Citocromo Oxidasa I). La base de datos con las secuencias de dicho gen se denomina “Barcode of life” y puede consultarse en la página www.barcodinglife.com. TAXON Grupo de organismos considerados como unidad de cualquier rango en una clasificación jerárquica. Grupo taxonómico de cualquier rango que es suficientemente distinto para ser asignado a una categoría definida (concepto feneticista o evolucionista). Especie o grupo de especies que existen en la naturaleza como resultado de una historia única de descendencia con modificación (concepto cladista). ¿Son diferentes especies? Un nuevo nombre específico no debería crearse a menos que: Sea el resultado de una revisión taxonómica que incluya la totalidad de las especies del grupo. Se haya analizado en detalle la variación infra e interespecífica de los caracteres. Se cuente con un número considerable de especímenes (no un solo espécimen) de diferentes áreas geográficas, ambientes, huéspedes, etc. Se disponga de evidencia no sólo morfológica, sino además de caracteres moleculares, ecológicos, etológicos, etc. CLASIFICACIÓN Agrupamiento de objetos en clases de acuerdo con un criterio previamente establecido. Hipótesis científica con respecto las relaciones ancestro-descendientes entre los taxones. La clasificación en distintos reinos es una de las que más ha cambiado en los últimos años Imperio Virota- Reinos: Vira y Paravira. Imperio Procariota (=Moneras): Reinos Eubacterias y Archibacterias. Imperio Eucariotas Reinos: Arquezoos (microsporidios) Protozoos Cromistas= Estraminópilos (diatomeas, oomicetes, algas pardas) Metafitas Fungi Metazoos ATRIBUTOS DE UNA BUENA CLASIFICACIÓN BIOLÓGICA Proporciona información detallada sobre las características de los organismos y la distribución de sus caracteres. Refleja la historia evolutiva de los taxones. Es estable, aunque flexible. Es robusta, es decir, está apoyada por numerosas evidencias (= caracteres). Los procedimientos y fundamentos sobre los cuales se basa, han sido claramente explicitados. Sugiere explicaciones y permite realizar predicciones sobre el origen y evolución de los taxones y los caracteres. Sirve como fundamento confiable para realizar estudios en otras áreas de la Biología Comparada (por ejemplo Biogeografía histórica). JERARQUÍA LINNEANA Esquema jerárquico que comprende una secuencia de taxones en diferentes niveles, de las cuales todos excepto el inferior, contienen uno o más taxones subordinados. Categoría taxonómica Rango o nivel en una clasificación jerárquica. Categorías en Botánica Reino, división, subdivisión, clase, subclase, orden, suborden, familia, subfamilia, tribu, subtribu, género, subgénero, sección, subsección, serie, subserie, especie, subespecie, variedad, subvariedad, forma, subforma. Categorías en Zoología Reino, phylum (= tipo= rama), subphylum, superclase, clase, subclase, infraclase, cohorte, superorden, orden, suborden, infraorden, superfamilia, familia, subfamilia, tribu, subtribu, género, subgénero, especie, subespecie. Reino División/Phylum Subphylum Clase Subclase Orden Suborden Familia Género Especie Plantae Animalia Magnoliophyta Chordata Vertebrata Magnoliopsida Mammalia Rosidae Eutheria Fabales Primates Catarrhini Fabaceae Hominidae Tipuana Homo Tipuana tipu Homo sapiens Categoría Taxon Zoología Botánica Categoría Taxon Historia de la taxonomía ARISTÓTELES (384-322 AC) Estudió morfología comparada, embriología y ecología de organismos marinos. Propuso una clasificación que estuvo vigente 2000 años. ANAIMA (animales sin sangre roja= invertebrados) Esponjas, Celenterados y otros invertebrados inferiores. Moluscos, Equinodermos, y otros invertebrados superiores. Cefalópodos Arañas e Insectos Crustáceos ENAIMA (animales con sangre roja= vertebrados) Vivíparos Hombre, ballenas y demás mamíferos Ovíparos Peces, anfibios, serpientes y aves. Michelle Adanson (1725-1806). Botánico francés . Propuso construir clasificaciones basadas en numerosos caracteres. Es considerado precursor del feneticismo. Agustín Pirano De Candolle (1778-1841). Botánico italiano. En su libro “Teoría elemental de la Botánica” introdujo el término Taxonomía. Georges de Buffon (1707-1788). Director del Jardin de Plantes de París. Escribió una “Histoire Naturelle” donde trata animales, plantas y minerales, en 44 volúmenes. Jean Baptiste Lamarck (1744-1829). Biólogo francés. Propuso una Teórica general de la Evolución. Realizó una gran contribución al estudio de los invertebrados. Georges Cuvier (1769-1832). Paleontólogo francés. Padre de la Anatomía comparada. Enunció la correlación de caracteres. CARLOS LINNEO (1707-1778) Estableció un sistema de clasificación jerárquico, con cuatro categorías: clase, orden, género y especie. Por debajo del nivel de especie reconocía variedades. La clasificación animal propuesta fue similar a la de Aristóteles, con los grupos: Vermes (= invertebrados en general), Insectos, Peces, Anfibios, Aves y Mamíferos. Publicó la obra “Systema naturae” (12 ediciones entre 1735-1768), que es un catálogo metódico de plantas, animales y minerales ordenados en grupos subordinados. Propuso un sistema de nomenclatura científica universal, con una nomenclatura binominal para las especies. La 10º edición de “Systema naturae” (1758) se considera el punto de partida de la nomenclatura zoológica, y la obra “Species Plantarum” (1753), el punto de partida de la nomenclatura botánica. Charles Darwin (1809-1882). Biólogo inglés. Propuso la teoría de la evolución por selección natural. Estudió taxonómicamente varios grupos de organismos, principalmente invertebrados. Ernst Haeckel (1822-1884). Biólogo alemán. Esbozó los principales rasgos de la clasificación biológica actual. Propuso la “ley biogenética fundamental”, según la cual la ontogenia recapitula la filogenia. Décadas de 1940-1950. Síntesis moderna de la evolución. Participaron de su enunciación. T. Dobzhansky (genetista), G. Stebbins (botánico), G. Simpson (paleontólogo), J. Huxley (antropólogo) y E. Mayr (zoólogo). Además de varios biólogos de poblaciones. Décadas de 1950-1960. Surgen las escuelas clasificatorias. Se renueva la taxonomía en aspectos teóricos y prácticos. Uso creciente de otras fuentes de caracteres además de los morfológicos (principalmente bioquímicos y citogenéticos). Escuelas de la clasificación Cladística o Sistemática Filogenética Taxonomía Evolutiva Fenética o Taxonomía Numérica Willi Hennig Entomólogo alemán fundador de la Sistemática Filogenética en la década de 1950. Henning, W. (1950) → clasificaciones sirven como un sistema general de referencia en Biología. Clasificaciones = hipótesis sobre los patrones evolutivos CLASIFICACIÓN TRADICIONAL DE LOS AMNIOTAS Clase Mammalia Clase Reptilia Orden Testudinos Orden Squamata Orden Crocodilia Clase Aves CLASIFICACIÓN CLADISTA DE LOS AMNIOTAS Superclase Synapsida Clase Mammalia Superclase Sauropsida Clase Anapsida Subclase Testudinos Clase Diapsida Subclase Lepidosauria Orden Squamata Subclase Archosauria Orden Crocodilia Orden Aves SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA O CLADÍSTICA (Hennig, 1966; Farris, 1983; Goloboff, 1998) Los taxones se reconocen por los caracteres derivados compartidos por sus miembros (=sinapomorfías) y deben ser monofiléticos (incluyen todos los descendientes de un mismo antecesor). La clasificación debe expresar las relaciones genealógicos entre los grupos de organismos. Grupos mono, para y polifiléticos CLADISMO o Sistemática filogenética Los taxa manifiestan un patrón jerárquico en la naturaleza reflejo de la genealogía Los cladogramas representan el patrón jerárquico Las clasificaciones deben expresar solo las relaciones cladisticas Las clasificaciones deben contener solo grupos monofiléticos Los grupos monofiléticos son reconocidos por sinapomorfías La Cladística prevalece como escuela de clasificación en MACROTAXONOMÍA TAXONOMÍA EVOLUTIVA (Simpson, 1961; Mayr, 1969; Cronquist, 1987) •Los taxones pueden ser monofiléticos o parafiléticos (incluyen algunos pero no todos los descendientes de un mismo antecesor). •La clasificación debe expresar las relaciones de ancestralidad común y la cantidad de cambio evolutivo que separa a los taxones derivados de un mismo ancestro. TAXONOMIA EVOLUTIVA: Las clasificaciones biológicas deben ser consistentes con la filogenia Los taxones se reconocen por la ancestralidad común (= cladística) y la cantidad de cambio evolutivo (= patrística) Los taxones delimitados pueden ser monofilético y parafiléticos Taxones diferentes a aquellos descendientes que se diferencian por una gran cantidad de cambio evolutivo por ocupar zonas adaptativas diferentes Representación grafica es el árbol filogenético donde la longitud de las ramas es proporcional a la cantidad de cambio acumulado, y en los puntos de ramificación se ubican las especies ancestrales de los linajes terminales FENÉTICA O TAXONOMÍA NUMÉRICA (Sneath & Sokal, 1973; Crisci & López Armengol, 1983) Los taxones se reconocen por su similitud global. La clasificación es independiente de la filogenia. Feneticismo o Taxonomia Numérica Las clasificaciones deben efectuarse con un gran número de caracteres Todos los caracteres tienen la misma significación La similitud total entre dos entidades es la suma de la similitud en cada uno de los caracteres utilizados Los grupos a formar se reconocen por una correlación de caracteres diferentes La clasificación es una ciencia empírica, libre de inferencias genealógicas Las clasificaciones deben basarse exclusivamente en la similitud fenética = global Técnicas asociadas con la Fenética, como el Análisis de Componentes Principales, se usan actualmente en MICROTAXONOMÍA, para el análisis de variables contínuas por debajo del nivel de especie Fenética Taxonomía Evolutiva Clasificación Indepen. Basada en la Consistente Filogenia filogenia con la filogenia Relaciones Similitud Cladísticas Cladísticas global + Patrísticas Taxones Mono-para o Monofiléticos Mono + polifiléticos parafiléticos Diagramas Fenogramas Cladogramas Filogramas Especies Nominales Cladística Reales Reales