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natalia-hilgert-de-souza
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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 flores
Grão 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 PÓLENPÉTALAS
INFLORESCÊNCIA EM CAPÍTULO?
NÚMERO COTILÉDONES
Estrela vermelha
< 3 Livres Não 2
Estrela dourada
< 3 Livres Não 1
Estrelabranca
< 3 Fusionadas Não 1
Em círculo 3 Livres Não 2
Em quadrado
3 Fusionadas Não 2
Em losango 3 Fusionadas sim 2
conífera <3Não
aplicávelNão 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. MyxomycetesIII. FlagellataeIV. Dinoflagellatae?. SilicoflagellataeV. HeterocontaeVI. BacillariophytaVII. ConjugataeVIII. ChlorophyceaeIX. CharophytaX. PhaeophyceaeXI. RhodophyceaeXII. EumycetesXIII. Rchegoniatae
Subdivisão 1ª. BryophytaSubdivisão 2ª. PteridophytaXIV. Embryophyta siphonogama
Subdivisão 1ª. GymnospermaeSubdivisão 2ª. Angiospermae
Classe 1ª. MonocotyledoneaeClasse 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 Nymphaeanae
superordem Ranunculanaesuperordem Caryophyllanaesuperordem Polygonanaesuperordem Plumbaginanaesuperordem Malvanae
superordem Violanaesuperordem Theanaesuperordem Primulanaesuperordem Rosanaesuperordem Proteanae
superordem Myrtanaesuperordem Rutanaesuperordem Santalanaesuperordem Balanophoranaesuperordem Aralianae
superordem Asteranaesuperordem Solananaesuperordem Ericanaesuperordem Cornanaesuperordem Loasanae
superordem Gentiananaesuperordem Lamianaesuperordem Alismatanaesuperordem Triuridanaesuperordem Aranae
superordem Lilianaesuperordem Bromelianaesuperordem Zingiberanaesuperordem Commelinanaesuperordem Arecanae
superordem 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)