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Como um cladograma revela relacionamentos evolutivos? - Biologia


O que é um cladograma? É um diagrama que descreve as relações evolutivas entre os grupos. É baseado em FILOGENIA, que é o estudo das relações evolutivas. Às vezes, um cladograma é chamado de árvore filogenética (embora, tecnicamente, haja pequenas diferenças entre os dois).

No passado, os biólogos agrupavam os organismos com base apenas em sua aparência física. Hoje, com os avanços da genética e da bioquímica, os biólogos podem olhar mais de perto os indivíduos para descobrir seu padrão de evolução e agrupá-los de acordo - essa estratégia é chamada CLASSIFICAÇÃO EVOLUTIVA

CLADÍSTICOS é uma forma de análise que examina características de organismos que são consideradas "inovações", ou características mais recentes que servem a algum tipo de propósito. (Pense sobre o que a palavra "inovação" significa na linguagem regular.) Essas características aparecem em organismos posteriores, mas não nos anteriores e são chamadas PERSONAGENS DERIVADOS.

PARTE I - Analise o Cladograma

Examine o cladograma de amostra, cada letra no diagrama aponta para um caractere derivado, ou algo diferente (ou mais recente) do que o que foi visto nos grupos anteriores. Combine a letra com seu personagem. Nota: este cladograma foi criado para simplicidade e compreensão, não representa a filogenia estabelecida para os insetos e seus parentes.

  1. ______ Asas
  2. ______ 6 pernas
  3. ______ Corpo Segmentado
  4. ______ Conjunto duplo de asas
  5. ______ pernas
  6. ______ Esmagamento de aparelhos bucais
  7. ______ Antena Curly
  8. ______ Cerci (apêndices abdominais)

PARTE II - Crie seu próprio cladograma

Para fazer um cladograma, você deve primeiro olhar para os animais que está estudando e estabelecer características que eles compartilham e que são exclusivas de cada grupo. Para os animais da mesa, indique se a característica está presente ou não. Com base nesse gráfico, crie um cladograma como o da foto acima.

Células

Espinha dorsal

Pernas

Cabelo

Polegares opostos

Lesma

Peixe-gato

Sapo

Tigre

Humano


O que é um cladograma? Definição e exemplos

UMA cladograma é um diagrama que representa uma relação hipotética entre grupos de organismos, incluindo seus ancestrais comuns. O termo "cladograma" vem das palavras gregas clados, que significa "ramificação" e vovó, que significa "personagem". O diagrama lembra os galhos de uma árvore que se estendem para fora de um tronco. No entanto, a forma do cladograma não é necessariamente vertical. O diagrama pode se ramificar lateralmente, superior, inferior ou central. Os cladogramas podem ser muito simples, comparando apenas alguns grupos de organismos, ou altamente complexos, classificando potencialmente todas as formas de vida. No entanto, os cladogramas são usados ​​com mais frequência para classificar animais do que outras formas de vida.

Os cientistas usam sinapomorfias para comparar grupos e construir um cladograma. Sinapomorfias são características hereditárias comuns compartilhadas, como ter pêlo, produzir ovos com casca ou ser de sangue quente. Originalmente, as sinapomorfias eram traços morfológicos observáveis, mas os cladogramas modernos usam proteínas e dados de sequenciamento de DNA e RNA.

O método de hipotetizar relações entre organismos e construir cladogramas é chamado cladística. As relações hipotéticas entre os organismos são chamadas de filogenia. O estudo da história evolutiva e das relações entre organismos ou grupos é denominado filogenética.

Principais vantagens: O que é um cladograma?

  • Um cladograma é um tipo de diagrama que mostra relações hipotéticas entre grupos de organismos.
  • Um cladograma se assemelha a uma árvore, com galhos de um tronco principal.
  • Os principais aspectos de um cladograma são a raiz, os clados e os nós. A raiz é o ancestral inicial comum a todos os grupos que dela derivam. Os clados são os ramos que indicam grupos relacionados e seus ancestrais comuns. Nós são os pontos que indicam os ancestrais hipotéticos.
  • Originalmente, os cladogramas eram organizados com base em características morfológicas, mas os cladogramas modernos são mais frequentemente baseados em dados genéticos e moleculares.

1 resposta 1

- A bactéria 1 está menos relacionada ao Eucarioto 4 (o ramo mais distante é sempre o menos relacionado, pois o nó comum está mais longe, correto?)

Em termos de relações relativas, o parente menos relacionado do eucarioto 4 é a bactéria 1. O parente menos relacionado da bactéria 1 é todo o resto da árvore

- Os organismos mais relacionados são as bactérias 2 e 3 e os eucariotos 2 e 3

Você não pode realmente responder a esta pergunta porque um cladograma mostra apenas relativo relacionamentos. Para saber qual par de espécies está mais relacionado (tem a menor distância total entre eles), você precisaria saber os comprimentos dos ramos.

- O Eucarioto 2 é o menos relacionado à Bactéria 1, pois seu ramo é o mais distante?

Para determinar as relações, você deseja observar o comprimento total do ramo entre duas espécies. Portanto, isso é correto

Ou é eucarioto 4, pois é o mais distante (parte inferior da lista)?

Evite essa maneira de pensar. Uma filogenia não é uma 'lista'. Não preste atenção à ordem em que os rótulos das espécies aparecem: você só quer prestar atenção em como as espécies estão conectadas. A mesma árvore filogenética poderia ser desenhada de forma diferente, colocando o Eucarioto 3 na parte inferior, por exemplo.

-O Eukaryote 1 está mais relacionado ao Eukaryote 3?

O parente mais próximo do Eucarioto 1 é o Eucarioto 4: a distância do Eucarioto 1 ao Eucarioto 4 é a mais curta de todos os pares possíveis com o Eucarioto 1.


Como um cladograma revela relacionamentos evolutivos? - Biologia

Lendo árvores: uma revisão rápida

Uma filogenia, ou árvore evolutiva, representa as relações evolutivas entre um conjunto de organismos ou grupos de organismos, chamados táxons (singular: táxon). As pontas da árvore representam grupos de táxons descendentes (geralmente espécies) e os nós da árvore representam os ancestrais comuns desses descendentes. Dois descendentes que se separam do mesmo nó são chamados de grupos irmãos. Na árvore abaixo, as espécies A e B são grupos irmãos & # 151 eles são parentes mais próximos um do outro.

Muitas filogenias também incluem um grupo externo e um táxon fora do grupo de interesse. Todos os membros do grupo de interesse estão mais intimamente relacionados uns com os outros do que com o grupo externo. Conseqüentemente, o grupo externo origina-se da base da árvore. Um grupo externo pode lhe dar uma ideia de onde, na árvore maior da vida, está o grupo principal de organismos. Também é útil ao construir árvores evolucionárias.

Para propósitos gerais, não muito. Este site, junto com muitos biólogos, usa esses termos de forma intercambiável & # 151; todos eles significam essencialmente uma estrutura de árvore que representa as relações evolutivas dentro de um grupo de organismos. O contexto em que o termo é usado fornecerá mais detalhes sobre a representação (por exemplo, se os comprimentos dos galhos da árvore não representam nada, diferenças genéticas ou o tempo se a filogenia representa uma hipótese reconstruída sobre a história ou os organismos ou uma realidade registro dessa história, etc.) No entanto, alguns biólogos usam essas palavras de maneiras mais específicas. Para alguns biólogos, o uso do termo "cladograma" enfatiza que o diagrama representa uma hipótese sobre a história evolutiva real de um grupo, enquanto "filogenias" representam a história evolutiva verdadeira. Para outros biólogos, "cladograma" sugere que os comprimentos dos ramos no diagrama são arbitrários, enquanto em uma "filogenia", os comprimentos dos ramos indicam a quantidade de mudança de caráter. As palavras "filograma" e "dendrograma" às vezes também são usadas para significar o mesmo tipo de coisa, com pequenas variações. Essas diferenças de vocabulário são sutis e não são usadas de forma consistente na comunidade biológica. Para nossos propósitos aqui, as coisas importantes a lembrar são que os organismos estão relacionados e que podemos representar essas relações (e nossas hipóteses sobre elas) com estruturas de árvore.

As árvores evolucionárias representam clados. Um clado é um grupo de organismos que inclui um ancestral e tudo descendentes desse ancestral. Você pode pensar em um clado como um galho da árvore da vida. Alguns exemplos de clados são mostrados na árvore abaixo.


Introdução à Filogenia:Politomias rígidas ou suaves?

As politomias podem representar dois casos diferentes. Primeiro, eles podem representar a hipótese literal de que uma população ancestral comum se dividiu em cladogênese (ou seja, especiação) em várias linhagens. Sob esta interpretação, tal nó interno é referido como um politomia dura (abaixo à esquerda). Alternativamente, alguém que descreve uma politomia em um cladograma não está realmente esperando que o mesmo ancestral deu origem a todos os táxons filhos, mas não tem certeza de qual padrão resolvido é a melhor hipótese. Nessas circunstâncias, tal nó é referido como um politomia suave (abaixo à direita). Na verdade, este é o significado pretendido mais comum de politomia.

POLITOMIAS E ÁRVORES DE CONSENSO RIGOROSO:
Os dois cladogramas abaixo ilustram uma situação comum na análise filogenética, quando dois ou mais totalmente resolvido hipóteses de cladograma podem ser igualmente bem apoiadas por parcimônia. O exemplo a seguir é usado para explicar como essa incerteza às vezes é representada por um consenso estrito árvore.


Considere os cladogramas A e B acima. Esses cladogramas diferem na relação hipotética da tartaruga com outros répteis (*). O cladograma A é a hipótese de que o tartaruga é o táxon irmão de um clado, pássaro + crocodilo (Archosauria) O cladograma A é a hipótese alternativa mais convencional de que tartaruga é, em vez disso, o táxon irmão de todos os outros répteis (cladisticamente redefinido para incluir pássaros neste curso!). Este último subclado reptiliano é referido como Sauria ou Diapsida, dependendo de qual nome é preferido.


Os cladogramas A e B podem ser "combinados" como um consenso estrito cladograma. Este é um dos vários tipos de árvores de consenso. Especificamente, um consenso estrito preserva apenas os nós internos em comum a duas ou mais hipóteses de cladograma nas quais se baseia. Observe, por exemplo, que pássaros + crocodilos foi suportado em ambos os cladogramas A e B (acima). Então pássaros + crocodilos também é encontrado no consenso estrito (à esquerda). Da mesma forma, cobra + lagarto é encontrado no consenso estrito. No entanto, os cladogramas A e B diferem em sua colocação de tartaruga. Isso leva a um colapso dos nódulos internos suportados no cladograma A ou B, de modo que agora há uma politomia no consenso estrito. Esta é, portanto, uma politomia suave porque estamos usando o consenso estrito para resumir hipóteses de cladograma alternativas totalmente resolvidas. Isso geralmente é conveniente, especialmente nos casos em que há muito mais de duas (geralmente milhares) de árvores igualmente parcimoniosas, de modo que um consenso estrito serve como um número resumido. No entanto, um consenso estrito tem desvantagens. Em particular, observe que há realmente mais do que as duas (cladogramas A e B) resoluções da politomia que poderiam ser resumidas por este consenso estrito, de modo que não há maneira de saber quais (de muitos) cladogramas total ou parcialmente resolvidos são resumido pelo consenso estrito. Para ilustrar esta limitação, considere que no consenso estrito dos cladogramas A e C (abaixo) é idêntico ao dos cladogramas A e B.


No entanto, essas árvores de consenso estrito idênticas são baseadas em premissas muito diferentes. No primeiro caso (cladogramas A e B no exemplo anterior), tartaruga foi igualmente bem suportado como táxon irmão de outros répteis (cladograma B), e tartaruga era não apoiado como táxon irmão de cobra + lagarto (cladograma C), enquanto no segundo caso (favorecendo os cladogramas A e C), as afirmações opostas são verdadeiras. A questão é que uma politomia em um cladograma introduz ambigüidade em relação a quais árvores são mais bem sustentadas como as mais parcimoniosas pelos dados disponíveis. * O cladograma B é a hipótese convencionalmente preferida, embora evidências moleculares recentes tenham se acumulado a favor do cladograma A, colocando as tartarugas como táxons irmãos de Archosauria (incluindo crocodilos e pássaros) ou dentro de arcossauros, geralmente como táxons irmãos de crocodilos. Clique aqui para obter links para essas diferentes visualizações ou retornar ao exemplo.


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Mini-aula do professor: Idéias taxonômicas modernas

Comece discutindo como os taxonomistas modernos pensam hoje, descrevendo uma ferramenta que os taxonomistas especificam especificamente o cladograma. Primeiro mostre o vídeo de Paul Anderson sobre Cladogramas.

(Nota: Normalmente, eu mostro um clipe de 0: 00-3: 20. Este vídeo demonstra as habilidades que os alunos praticarão na atividade do aluno. Posteriormente no vídeo, Anderson explica algumas das diretrizes que os taxonomistas usam ao construir cladogramas.)

Em seguida, ajude os alunos a determinar as quatro habilidades que devem ser usadas para construir um cladograma. Eles são os seguintes:

2) Determine as características a serem usadas.

3) Determine a polaridade (abrangência ou importância).

4) Divida os animais em grupos por características.


Para desenhar: Um cladograma ilustrando as relações evolutivas entre três clados principais de animais bilaterais e a maneira como eles diferem uns dos outros. Introdução do conceito: a filogenia animal é um campo que muda rapidamente. Os biólogos associam as variações na simetria corporal, tipos de cavidades corporais, número de camadas de tecido e padrão de desenvolvimento. Para interferir nas relações evolutivas entre os grupos de animais, os biólogos hoje em dia comparam o desenvolvimento embrionário e o nível molecular das variações.

Desenhar: Um cladograma que ilustra as relações evolutivas entre três clados principais de animais bilaterais e a maneira como eles diferem uns dos outros.

Introdução do conceito: A filogenia animal é o campo que muda rapidamente. Os biólogos associam as variações na simetria corporal, tipos de cavidades corporais, número de camadas de tecido e padrão de desenvolvimento. Para interferir nas relações evolutivas entre os grupos de animais, os biólogos hoje em dia comparam o desenvolvimento embrionário e o nível molecular das variações.


Dados e Observações

B. Identificação de características comuns e derivadas

Rinoceronte Sapo Coruja Goldfish
Nascimento vivo Ovos na água Ovos com casca dura Ovos na água
4 pernas 4 pernas 2 pernas / 2 asas Barbatanas
Pulmões Guelras como girino
Pulmões quando adulto
Pulmões Brânquias
Cabelo Pele Penas Balanças
Espinha dorsal Espinha dorsal Espinha dorsal Espinha dorsal
Animal Cabelo / penas Pernas Pulmões Nascimento vivo Espinha dorsal
Rinoceronte X X X X X
Sapo O X X O X
Coruja X X X O X
Peixe O O O O X
Totais 2 3 3 1 4

D. Diagrama de círculo concêntrico


Introdução à filogenia:Como interpretar cladogramas

Bem-vindo ao site on-line do Exercício 1 do Cladograma. Esta tarefa online irá ajudá-lo a se sentir mais confortável com os cladogramas. Eles não são tão confusos quanto você provavelmente pensava. Depois de concluir as etapas a seguir, você estará no seu caminho. Seu feedback é valioso e encorajado.

Terminologia do C ladogram: Comece com algumas definições básicas de termos, como e filial.

S ister Taxa: Aprenda o que é um táxon irmão e por que reconhecê-lo o ajudará em todas as etapas a seguir.

Estilos de ladograma C: Exemplos do mesmo cladograma desenhado em diferentes estilos e orientações.

Rotação em um nó: os dois cladogramas são idênticos, apenas rotacionados em nós, ou são topologias diferentes?

Politomias: são "duras" ou "suaves" e como se relacionam com as estimativas de consenso estrito?

INSTRUÇÕES DE IMPRESSÃO DE ATRIBUIÇÃO (OPCIONAL)

  1. Se você quiser economizar papel, você pode primeiro reduzir a escala depois de selecionar Configurações da página de Arquivo cardápio.
  2. Selecione Imprimir de Arquivo cardápio.
  3. Salvar a atribuição no disco não ajudará porque o arquivo ASCII (somente texto) resultante não terá os gráficos da árvore.
  4. A impressão desta tarefa não imprimirá automaticamente outras páginas da Web de ajuda interativa on-line para exemplos de perguntas fornecidas. Se você tiver tempo limitado, primeiro responda as perguntas de amostra e você pode imprimir as páginas de resposta (corretas) separadamente, se desejar.
  5. E-mail para o Prof. Eernisse at deernisse at fullerton dot edu se você encontrar problemas com estas instruções ou os links (lembre-se de incluir seu nome e endereço de e-mail).

TERMINOLOGIA BÁSICA DO CLADOGRAMA:
Use o seguinte rotulado Exemplo de cladograma para ilustrar a terminologia do cladograma a seguir e, em seguida, use ambos para responder às perguntas abaixo.

UMA corresponde a um ancestral hipotético. UMA nó terminal é a última população cruzada ancestral comum hipotética do táxon rotulada em uma ponta do cladograma. Um nó interno é a última população ancestral comum hipotética que especiado (ou seja, dividir) para dar origem a dois ou mais taxa filha, que são assim irmã táxon um para o outro.

Cada nó interno também está na base de um clado, que inclui a população ancestral comum (nó) mais todos os seus descendentes. Por exemplo, o clado que inclui ambos Táxon 2 e Táxon 3 é hipotetizado, neste cladograma, para incluir seus ancestral compartilhado (na verdade, uma população de organismos que se cruzam) em nó C e tudo o que deu origem (neste caso, Táxon 2 e Táxon 3) Da mesma forma, o clado que inclui todos os quatro nós terminais e seu ancestral comum compartilhado mais recentemente se origina em nó A e inclui todos os seus descendentes (ou seja, tudo à direita de nó A).

Nó A é denominado o raiz do cladograma porque está na base do cladograma. Como neste caso, a raiz é normalmente desenhada com um galho pendurado estendendo-se antes (para a esquerda neste caso) da raiz para indicar que esse clado também faz parte de outros clados mais inclusivos de organismos vivos, originários de populações ancestrais ainda mais antigas. Eventualmente, essa conexão oscilante levaria de volta ao ancestral de toda a vida. Você pode pensar neste cladograma como a hipótese de quais eventos ramificados aconteceram desde o momento em que a população ancestral em nó A primeiro especiado, isto é, dividido de uma em duas (neste caso) espécies. Mais tarde, houve mais divisões, resultando em novos clados que são hierarquicamente aninhado dentro do clado original. Em particular, o clado proveniente da população ancestral em nó B originou-se posteriormente ao que surgiu da população ancestral original em nó A. O clado que surge da população ancestral em nó B é hierarquicamente aninhado dentro do clado decorrente de nó A. Para usar um exemplo, os mamíferos são aninhados hierarquicamente dentro do clado de todos os animais vertebrados. O ancestral comum de todos os vertebrados viveu antes do ancestral comum de todos os mamíferos. Existem vertebrados que não são mamíferos, mas todos os mamíferos são vertebrados. Os mamíferos são um subgrupo específico ou parte de todo o clado dos vertebrados.

Existem quatro nós terminais neste exemplo. Isso inclui membros do em grupo: Táxon 1, Táxon 2, e Táxon 3, e um único grupo externo táxon. O clado decorrente de nó B inclui todos os três táxons do grupo. O objetivo de um cladograma é expressar uma hipótese particular para a ordem de ramificação relativa dos taxa intragrupo. Este exemplo de cladograma sugere que Táxon 2 e Táxon 3 mais recentemente compartilhou um ancestral comum do que qualquer um com Táxon 1. Embora esta hipótese implique que a população ancestral em nó B viveu antes da população ancestral em nó C, não estipula quanto antes viveu. Em outras palavras, o cladograma é apenas uma hipótese da ordem relativa de ramificação; não indica quanto tempo absoluto se passou entre os eventos de ramificação.

Você deve ser capaz de encontrar um clado originado de cada nó interno neste exemplo de cladograma específico. Uma maneira útil de pensar sobre quais agrupamentos de nós terminais são clados, em um cladograma específico, é o regra de corte. Sempre que você "corta" um galho diretamente abaixo de um nó interno, um clado cai. Os três clados aqui são:
Táxon 2 + Táxon 3
Táxon 1 + (Táxon 2 + Táxon 3)
e Outgroup + (Táxon 1 + (Táxon 2 + Táxon 3)).
Em contraste, um agrupamento de Táxon 1 e Táxon 2 sem Táxon 3 é não um clado, de acordo com esta hipótese de cladograma, porque não há como cortar os dois primeiros sem Táxon 3 também caindo.

O uso de parênteses acima ajudou a indicar de forma mais concisa as associações de táxons irmãos dentro de um clado. Isso reflete um padrão aceito para especificar uma hipótese de cladograma com parênteses aninhados. Usando esta convenção, o cladograma de exemplo pode ser declarado inequivocamente como:
(grupo externo (Táxon 1 (Táxon 2, Táxon 3)))
Você consegue traçar as seguintes hipóteses alternativas de cladograma ?:
(grupo externo (Táxon 3 (Táxon 1, Táxon 2)))
(grupo externo (Táxon 2 (Táxon 1, Táxon 3)))

O desenvolvimento deste website começou em 27 de agosto de 2000 e foi modificado pela última vez em 24 de fevereiro de 2004.


Assista o vídeo: Evolução - Fixismo, evolucionismo e cladograma (Janeiro 2022).