SISTEMÁTICA : INTRODUÇÃO GERAL E À CLADÍSTICA

Biologia  : Biologia Geral (= Biologia Funcional)

• Método- experimental

• Finalidade: unidade (estruturas e processos comuns aos seres vivos)

• Disciplinas: fisiologia, bioquímica, biologia molecular, biologia celular, genética

                   Biologia Comparada

•    Método: mais comparativo que experimental

• Finalidade: diversidade (identificar padrões de variação)

• Disciplinas: bioquímica comparada, evolução molecular comparada, biologia celular comparada, anatomia comparada, fisiologia comparada, biogeografia, embriologia, paleontologia, sistemática .

Sistemática

• Objeto: biodiversidade

• Definições: (1) Sistemática propriamente dita

O estudo científico dos organismos em sua diversidade, de sua evolução no tempo e no espaço e classificações traduzindo suas relações mútuas ( Dubois, Boujet, Hideux, 1984)

                           (2) Taxinomia ou Taxonomia

Parte da Sistemática que se ocupa das regras e dos princípios a serem usados para comunicar os resultados da análise sistemática.

                           (3) Biodiversidade

Variedade da vida no planeta Terra, incluindo diversidade de genes das espécies, diversidade dos processos nas espécies, diversidade das espécies nos ecossistemas e diversidade dos ecossistemas na biosfera.

• Estudo das relações de parentesco : métodos moleculares (RNA, DNA, Proteínas) e método cladístico

• Metas da Sistemática:

          1. Buscar descrever a diversidade
          2. Tentar encontrar algum tipo de ordem subjacente à diversidade
               - Primórdios da cultura: busca intuitiva; base - semelhança geral entre os organismos
               - A partir do século XIX: conceito de ancestralidade (elemento de ordenação)
           3. Compreender os processos responsáveis pela origem da diversidade
                - Final do século XVIII, início do século XIX: as espécies não são entidades fixas.

• Escolas de Sistemática

          1- Sistemática evolutiva ou gradista (Huxley, Mayr, Simpson)

                  - Critérios: descontinuidade morfológica ( se é pronunciada os táxons são classificados em grupos diferentes)
                  - Nicho adaptativo: zona adaptativa excepcional (classificação hierárquica elevada)
                  - Riqueza de espécies: grupo com maior número de espécies, status mais elevado
                  - Monofilia mínima: devem descender do mesmo ancestral, mas não necessariamente compreendendo todos os descendentes.

         2- Sistemática fenética ( Sokal, Cain, Sneath, Camin)

                   - Premissa: a filogenia não pode ser conhecida de maneira objetiva.
                   - Bases: utilização do máximo de caracteres para classificações baseadas no grau de semelhança ( como fazia Aristóteles)
                                 : técnicas matemáticas com tratamento pela informática (em parte utilizada p[ela Sistemática Filogenética)

          3. Sistemática Filogenética ou cladística (Hennig e depois muitos outros)
                   - Objetivo: reconstruir a história da vida, mesmo quando só se pode contar com os dados do presente.
                   - Produto final: hipótese de parentesco de diferentes táxons.
                   - Significado evolutivo dos caracteres: clades ou linhagens evolutivas.

Divisão da Biologia evolutiva: macroevolução e microevolução

• Macroevolução: evolução em grande escala - origem de novos planos de organização, direções evolutivas, relações filogenéticas de espécies, extinção em massa e irradiação adaptativa  (surgimento de várias espécies a partir de uma inicial por mudança gradual em milhões de anos)

• Microevolução: alterações na constituição genética de populações naturais (mutações gênicas e mutações cromossômicas) processos de recombinação durante a gametogênese.

Conceitos de espécie: alguns dos muitos que circulam na literatura especializada.(Ver texto sobre os conceitos de espécie)

• Tipológico : modelo mental, um tipo (=eidos, forma, essência da filosofia de Platão). Exemplo: "cachorro" (nem todos são idênticos, mas há numerosos caracteres em comum)    

• Morfológico:origina-se do conceito tipológico; morfoespécie - espécie tipológica reconhecida apenas pela morfologia (o valor dos caracteres depende da experiência e da intuição do observador).Na prática o mais utilizado pelos sistematas.

• Biológico (Mayr, 1957,1963,1969,1976): "agrupamento de populações naturais capazes de se intercruzarem e que são reprodutivamente isoladas de outras populações"
  Restrições: 1. exclusiva para reprodução biparental
                    2. atinge apenas populações simpátridas.

• Evolutivo ( Meglitsch, 1954, Simpson,1961,Grant, 1971, Wiley, 1978): "uma linhagem única de populações formadas de ancestrais e descendentes, que mantêm sua identidade em relação às outras linhagens e que apresenta suas próprias tendências evolutivas e seu próprio destino histórico"

Especiação: formação de novas espécies ou isolamento genético.

• Processos:

           - Anagênese : um caráter muda ao longo do tempo no interior de uma mesma espécie (Fatores causais: mutação (novas raças e espécies), fluxo gênico (restrito a populações separadas por barreiras geográficas), seleção natural (decide sobre a sobrevivência das mutações), deriva gênica (flutuações casuais na freqüência gênica)
           - Cladogênese: uma espécie ancestral divide-se em duas espécies filhas (Fatores causais: vicariância e dispersão).

                    - Vicariância: a distribuição de uma espécie ancestral é fragmentada em duas ou mais áreas, gerando uma barreira geográfica efetiva entre as subpopulações isoladas.

Classificações biológicas

Finalidade: apresentar um sistema geral de referência sobre a diversidade biológica

• Aristóteles, século IV a.C. - Intuitiva

• Linnaeus, século XVIII - Systema naturae (consistente, mas artificial)
  
   Distinção entre classificação natural e classificação artificial : consideração das relações evolutivas apenas  na primeira classificação.

Nomenclatura e hierarquia lineana: distinção entre táxon e categoria taxonômica.

CATEGORIA                                                              TÁXON
Reino                                                                            Metazoa
Filo                                                                               Chordata
Classe                                                                           Mammalia
Ordem                                                                          Primata
Família                                                                           Canidae
Gênero                                                                          Canis
Espécie                                                                          Canis familiaris

Regras de Nomenclatura  (Código internacional de nomeclatura zoológica, versão 2000)
Finalidade e Objetivos
Exemplos de regras:

• O nome dos animais deve ser escrito em latim ou idioma latinizado. Canis familiaris

• Todo animal deve ter, pelo menos, dois nomes, o primeiro referente ao gênero e o segundo à espécie. É o sistema binominal criado por Linnaeu. Musca domestica

• O nome do gênero deve ser escrito com inicial maiúscula e o nome da espécie deve ser escrito com inicial minúscula. Geodia papyracea

• Quando a espécie tem nome de pessoa, é indiferente utilizar inicial maiúscula ou minúscula. Trypanosoma Cruzi ou Trypanosoma cruzi.

• O nome dos animais deve ser em destaque (itálico ou negrito)

• Deve-se usar sempre o primeiro nome com o qual o animal foi descrito, mesmo que esteja errado.Branchiostoma lanceolatus(primeira designação) e não Amphioxus lanceolatus (designação posterior, para corrigir o fato  das saliências em torno da boca não serem brânquias como indica o nome do gênero)

• Em trabalhos científicos, depois do nome da espécie, coloca-se o nome do autor que o descreveu seguido de vírgula e data; se houve modificação na descrição original de uma espécie, autor e ano aparecem entre parênteses.

  Sistemática Filogenética ou cladística (Hennig e depois muitos outros)

Definição: método particular de formular hipóteses explícitas e testáveis sobre as relações de parentesco entre organismos.

Pressupostos do método:

(a) Todos os grupos supra-específicos verdadeiros são oriundos de uma única espécie ancestral (monofilia)

(b) A biodiversidade foi produzida pela cladogênese e modificação de caracteres.

(c) Possibilidade de reconhecimento das mudanças no caracteres ao longo do tempo em grupos ou linhagens.

Por que o método cladístico é importante para os biólogos?

• Prediz as propriedades de organismos. Exemplo: possíveis genes e compostos biológicos particulares importantes no tratamento de doenças;

• Ajuda o esclarecimento de mecanismos de evolução: teste de hipóteses sobre adaptação, há muito estabelecidas (ecologia histórica)

• Útil na criação de sistemas de classificação: reconhece e emprega a teoria evolutiva.

• Auxilia a deduzir as relações históricas entre áreas geográficas (vicariância)

O que usar na reconstrução filogenética?

• Caracteres = evidência presente na história evolutiva de uma espécie

           Como analisar este caracteres? Através da similaridade de caracteres homólogos

O que é homologia?

•  Caracteres originados da mesma estrutura derivada, i.e., indicam uma descendência comum.(monofilia)

• (Monofilia, polifilia, parafilia e merofilia: definições)

Quais são os critérios para reconhecimento de homologias?

• Similaridade de posição topográfica : Por exemplo, os 3 ossículos do ouvido médio dos mamíferos são reconstruções de elementos do crânio visceral dos peixes.

• Similaridade especial: estrutura, ultraestrutura, composição química e embriologia (reforça ou rejeita homologias)

• Continuidade através de formas intermediárias

Todas as homologias são informativas?

Apenas caracteres especiais comuns ou caracteres derivados homólogos compartilhados ( SINAPOMORFIAS) podem servir de evidência de ancestralidade comum.

Qual é fonte primária de informação para a Sistemática ?

Semaforontes: determinado período na vida dos organismos, já Holomorfo é o conjunto de todas as características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, comportamentais.

Polarização de caracteres: direção atual da mudança evolutiva

Caráter: qualquer atributo reconhecível de um organismo. Exemplo: "cor dos olhos
Ëstado de caráter: o valor do caráter. Exemplo: "azul"

•  Como saber se um caráter é original (plesiomórfico) ou derivado (apomórfico)?

            - Se um caráter está presente no grupo em estudo (Grupo interno) e em outro grupo evolutivamente próximo (grupo externo), inicialmente se aceita que eles compartilham tal caráter por terem herdado os caracteres de um ancestral comum. A polaridade pode ser deduzida por:

•  Um estado  de caráter presente no início do desenvolvimento e perdido posteriormente

• Um estado de caráter presente em organismos da mesma linhagem no início da história da                   Terra

• Comparação com um grupo externo: comparação com um hipotético grupo-irmão.

Resultado da análise cladística: cladograma, que apenas representa uma hipótese para evolução de caracteres e possíveis parentescos.

Minimizando conflitos nos cladogramas: noção de parcimônia (menor número de homoplasias)

Cladograma x árvore filogenética : distinção pela presença do tempo na segunda forma de representação.

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