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12.1: Organizar la vida en la Tierra

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    Toda la vida en la Tierra evolucionó a partir de un ancestro común. Los biólogos mapean cómo se relacionan los organismos mediante la construcción de árboles filogenéticos. Es decir, se puede construir un “árbol de la vida” para ilustrar cuándo evolucionaron diferentes organismos y para mostrar las relaciones entre diferentes organismos, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Observe que desde un solo punto, los tres dominios de Archaea, Bacteria y Eukarya divergen y luego se ramifican repetidamente. La pequeña rama que ocupan plantas y animales (incluidos los humanos) en este diagrama muestra cuán recientemente estos grupos tuvieron su origen en comparación con otros grupos.

    Este árbol filogenético muestra que los tres dominios de la vida, Bacterias, Archaea y Eukarya, surgieron todos de un ancestro común.
    Figura\(\PageIndex{1}\): En la evolución de la vida en la Tierra, los tres dominios de la vida —Archaea, Bacteria y Eucarya— se ramifican desde un solo punto. (crédito: modificación de obra de Eric Gaba)

    El árbol filogenético en la Figura\(\PageIndex{1}\) ilustra el camino de la historia evolutiva. El camino se puede rastrear desde el origen de la vida hasta cualquier especie individual navegando a través de las ramas evolutivas entre los dos puntos. También, al comenzar con una sola especie y rastrear hacia atrás a cualquier punto de ramificación, se pueden identificar los organismos relacionados con ella por diversos grados de cercanía.

    Una filogenia es la historia evolutiva y las relaciones entre una especie o grupo de especies. El estudio de organismos con el propósito de derivar sus relaciones se denomina sistemática.

    Muchas disciplinas dentro del estudio de la biología contribuyen a comprender cómo la vida pasada y presente evolucionó con el tiempo, y juntas contribuyen a construir, actualizar y mantener el “árbol de la vida”. La información recopilada puede incluir datos recopilados de fósiles, del estudio de la morfología, de la estructura de partes del cuerpo, o de la estructura molecular, como la secuencia de aminoácidos en proteínas o nucleótidos de ADN. Al considerar los árboles generados por diferentes conjuntos de datos, los científicos pueden armar la filogenia de una especie.

    Los científicos continúan descubriendo nuevas especies de vida en la Tierra así como nueva información sobre los personajes, así los árboles cambian a medida que llegan nuevos datos.

    Los niveles de clasificación

    La taxonomía (que literalmente significa “ley de arreglo”) es la ciencia de nombrar y agrupar especies para construir un sistema de clasificación internacionalmente compartido. El sistema de clasificación taxonómica (también llamado sistema linneo después de su inventor, Carl Linnaeus, un naturalista sueco) utiliza un modelo jerárquico. Un sistema jerárquico tiene niveles y cada grupo en uno de los niveles incluye grupos en el siguiente nivel más bajo, de manera que en el nivel más bajo cada miembro pertenece a una serie de grupos anidados. Una analogía es la serie anidada de directorios en la unidad de disco principal de una computadora. Por ejemplo, en la agrupación más inclusiva, los científicos dividen los organismos en tres dominios: Bacterias, Archaea y Eukarya. Dentro de cada dominio hay un segundo nivel llamado reino. Cada dominio contiene varios reinos. Dentro de los reinos, las categorías subsiguientes de especificidad creciente son: filo, clase, orden, familia, género y especie.

    Como ejemplo, los niveles de clasificación para el perro doméstico se muestran en la Figura\(\PageIndex{2}\). Al grupo de cada nivel se le llama taxón (plural: taxones). Es decir, para el perro, Carnivora es el taxón a nivel de orden, Canidae es el taxón a nivel familiar, y así sucesivamente. Los organismos también tienen un nombre común que las personas suelen usar, como perro doméstico o lobo. Cada nombre de taxón está en mayúscula excepto las especies, y los nombres de género y especies están en cursiva. Los científicos se refieren a un organismo por sus nombres de género y especie juntos, comúnmente llamado nombre científico, o nombre latino. Este sistema de dos nombres se llama nomenclatura binomial. El nombre científico del lobo es, por lo tanto, Canis lupus. Estudio reciente del ADN de perros y lobos domésticos sugieren que el perro doméstico es una subespecie del lobo, no su propia especie, por lo que se le da un nombre extra para indicar su estado de subespecie, Canis lupus familiaris.

    La figura\(\PageIndex{2}\) también muestra cómo los niveles taxonómicos se mueven hacia la especificidad. Observe cómo dentro del dominio encontramos al perro agrupado con la más amplia diversidad de organismos. Estos incluyen plantas y otros organismos no representados, como hongos y protistas. En cada subnivel, los organismos se vuelven más similares porque están más estrechamente relacionados. Antes de que se desarrollara la teoría de la evolución de Darwin, los naturalistas a veces clasificaban organismos utilizando similitudes arbitrarias, pero como la teoría de la evolución se propuso en el siglo XIX, los biólogos trabajan para que el sistema de clasificación refleje las relaciones evolutivas. Esto significa que todos los miembros de un taxón deben tener un ancestro común y estar más estrechamente relacionados entre sí que con miembros de otros taxones.

    Los análisis genéticos recientes y otros avances han encontrado que algunas clasificaciones taxonómicas anteriores no reflejan las relaciones evolutivas reales y, por lo tanto, deben realizarse cambios y actualizaciones a medida que se producen nuevos descubrimientos. Un ejemplo dramático y reciente fue la ruptura de especies procariotas, que hasta la década de 1970 fueron clasificadas como bacterias. Su división en Archaea y Bacteria se produjo tras el reconocimiento de que sus grandes diferencias genéticas justificaban su separación en dos de tres ramas fundamentales de la vida.

    CONEXIÓN ARTE

    La ilustración muestra los grupos taxonómicos compartidos por diversas especies. Todos los organismos mostrados, plantas, insectos, peces, conejos, gatos, zorros, chacales, lobos y perros, están en el dominio Eukarya. De estos, insectos, peces, conejos, gatos, zorros, chacales, lobos y perros se encuentran en el reino Animalia. Dentro del reino Animalia, peces, conejos, gatos zorros, chacales, lobos y perros se encuentran en el filo Chordata. Conejos, gatos, zorros, chacales, lobos y perros están en la clase Mammalia. Gatos, zorros, chacales, lobos y perros están en el orden Carnivora. Zorros, chacales, lobos y perros pertenecen a la familia Canidae. Chacales, lobos y perros están en el Género Canis. Lobos y perros tienen el nombre de la especie Canis Lupus. Los perros tienen el nombre de la subespecie Canis lupus familiaris.
    Figura\(\PageIndex{2}\): En cada subnivel del sistema de clasificación taxonómica, los organismos se vuelven más similares. Los perros y lobos son la misma especie porque pueden reproducirse y producir crías viables, pero son lo suficientemente diferentes como para ser clasificados como diferentes subespecies. (crédito “planta”: modificación de obra por “berduchwal”/Flickr; crédito “insecto”: modificación de obra de Jon Sullivan; crédito “pez”: modificación de obra de Christian Mehlführer; crédito “conejo”: modificación de obra de Aidan Wojtas; crédito “gato”: modificación de obra de Jonathan Lidbeck; crédito “zorro”: modificación de obra de Kevin Bacher, NPS; crédito “chacal”: modificación de obra de Thomas A. Hermann, NBII, USGS; crédito “lobo” modificación de obra de Robert Dewar; crédito “perro”: modificación de obra por “digital_image_fan” /Flickr)

    ¿En qué niveles se considera que los gatos y los perros forman parte del mismo grupo?

    CONCEPT EN ACCIÓN

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    Clasificación y Filogenia

    Los científicos utilizan una herramienta llamada árbol filogenético para mostrar las vías evolutivas y las relaciones entre los organismos. Un árbol filogenético es un diagrama utilizado para reflejar las relaciones evolutivas entre organismos o grupos de organismos. La clasificación jerárquica de grupos anidados dentro de grupos más inclusivos se refleja en diagramas. Los científicos consideran que los árboles filogenéticos son una hipótesis del pasado evolutivo porque no se puede retroceder en el tiempo para confirmar las relaciones propuestas.

    A diferencia de una clasificación taxonómica, un árbol filogenético puede leerse como un mapa de la historia evolutiva, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\). Las características compartidas se utilizan para construir árboles filogenéticos. El punto donde ocurre una división en un árbol, llamado punto de ramificación, representa donde un solo linaje evolucionó en otros nuevos distintos. Muchos árboles filogenéticos tienen un solo punto de ramificación en la base que representa un ancestro común de todas las ramas del árbol. Los científicos llaman a tales árboles enraizados, lo que significa que hay un solo taxón ancestral en la base de un árbol filogenético al que descienden todos los organismos representados en el diagrama. Cuando dos linajes provienen del mismo punto de ramificación, se les llama taxones hermanos, por ejemplo las dos especies de orangutanes. Un punto de rama con más de dos grupos ilustra una situación para la que los científicos no han determinado definitivamente las relaciones. Un ejemplo lo ilustran las tres ramas que conducen a la subespecie de gorila; sus relaciones exactas aún no se entienden. Es importante señalar que los taxones hermanos comparten un ancestro, lo que no significa que un taxón evolucionó del otro. El punto de rama, o división, representa un ancestro común que existió en el pasado, pero que ya no existe. Los humanos no evolucionaron de los chimpancés (ni los chimpancés evolucionaron de los humanos) aunque son nuestros parientes vivos más cercanos. Tanto los humanos como los chimpancés evolucionaron a partir de un ancestro común que vivió, según los científicos, hace seis millones de años y se veía diferente tanto de los chimpancés modernos como de los humanos modernos.

    La ilustración muestra un árbol filogenético que comienza en una raíz, lo que indica que todos los organismos del árbol comparten un ancestro común. Poco después de la raíz, el árbol se ramifica. Una rama da origen a un solo linaje basal, y la otra da lugar a todos los demás organismos del árbol. La siguiente rama se bifurca en cuatro linajes diferentes, un ejemplo de politomía. La rama final da lugar a dos linajes, un ejemplo de taxones hermanos.
    Figura\(\PageIndex{3}\): Un árbol filogenético tiene sus raíces y muestra cómo diferentes organismos, en este caso las especies y subespecies de simios vivos, evolucionaron a partir de un ancestro común.

    Los puntos de ramificación y las ramas en la estructura filogenética del árbol también implican un cambio evolutivo. En ocasiones, los cambios significativos de carácter se identifican en una rama o punto de ramificación. Por ejemplo, en la Figura\(\PageIndex{4}\), el punto de ramificación que da origen al linaje de mamíferos y reptiles del linaje de ranas muestra el origen del carácter de huevo amniótico. También el punto de ramificación que da origen a organismos con patas se indica en el ancestro común de mamíferos, reptiles, anfibios y peces mandíbulas.

    El árbol filogenético en forma de escalera comienza con un tronco a la izquierda. Una pregunta al lado del tronco plantea si hay una columna vertebral presente. Si la respuesta es no, una rama conduce hacia abajo a lanceleta. Si la respuesta es sí, una rama lleva hacia arriba a otra pregunta, ¿está presente una mandíbula articulada? Si la respuesta es no, una rama conduce hacia abajo a lampreas.
    Figura\(\PageIndex{4}\): Este árbol filogenético está enraizado por un organismo que carecía de columna vertebral. En cada punto de ramificación, los organismos con diferentes caracteres se colocan en diferentes grupos.

    Limitaciones de los árboles filogenéticos

    Es fácil suponer que los organismos más estrechamente relacionados se parecen más, y aunque este suele ser el caso, no siempre es cierto. Si dos linajes estrechamente relacionados evolucionaron bajo un entorno significativamente diferente o después de la evolución de una nueva adaptación importante, pueden verse bastante diferentes entre sí, incluso más que otros grupos que no están tan estrechamente relacionados. Por ejemplo, el árbol filogenético de la Figura\(\PageIndex{4}\) muestra que tanto lagartos como conejos tienen huevos amnióticos, mientras que las salamandras (dentro del linaje de ranas) no; sin embargo, en la superficie, las lagartijas y salamandras aparecen más similares que las lagartijas y conejos.

    Otro aspecto de los árboles filogenéticos es que, a menos que se indique lo contrario, las ramas no muestran longitud de tiempo, solo muestran el orden en tiempo de los eventos evolutivos. En otras palabras, una rama larga no significa necesariamente que haya pasado más tiempo, ni una rama corta significa menos tiempo transcurrido, a menos que se especifique en el diagrama. Por ejemplo, en la Figura\(\PageIndex{4}\), el árbol no indica cuánto tiempo pasó entre la evolución de los huevos amnióticos y el pelo. Lo que sí muestra el árbol es el orden en que ocurrieron las cosas. Nuevamente usando Figura\(\PageIndex{4}\), el árbol muestra que el rasgo más antiguo es la columna vertebral, seguida de mandíbulas articuladas, y así sucesivamente. Recuerde que cualquier árbol filogenético es parte del conjunto mayor, y similar a un árbol real, no crece en una sola dirección después de que se desarrolla una nueva rama. Entonces, para los organismos en Figura\(\PageIndex{4}\), el hecho de que una columna vertebral evolucionara no significa que cesara la evolución de invertebrados, solo significa que se formó una nueva rama. Además, los grupos que no están estrechamente relacionados, sino que evolucionan en condiciones similares, pueden parecer más similares entre sí que a un pariente cercano.

    Resumen de la Sección

    Los científicos obtienen continuamente nueva información que ayuda a comprender la historia evolutiva de la vida en la Tierra. Cada grupo de organismos atravesó su propio viaje evolutivo, llamado su filogenia. Cada organismo comparte relación con otros, y basándose en evidencia morfológica y genética, los científicos intentan mapear las vías evolutivas de toda la vida en la Tierra. Históricamente, los organismos se organizaron en un sistema de clasificación taxonómica. Sin embargo, hoy en día muchos científicos construyen árboles filogenéticos para ilustrar las relaciones evolutivas y se espera que el sistema de clasificación taxonómica refleje las relaciones evolutivas.

    Conexiones de arte

    Figura\(\PageIndex{2}\): ¿En qué niveles se considera que los gatos y los perros forman parte del mismo grupo?

    Contestar

    Los gatos y los perros forman parte del mismo grupo en cinco niveles: ambos están en el dominio Eukarya, el reino Animalia, el filo Chordata, la clase Mammalia, y el orden Carnivora.

    Glosario

    Nomenclatura binomial
    un sistema de nombres científicos de dos partes para un organismo, que incluye nombres de género y especie
    punto de bifurcación
    un punto en un árbol filogenético donde un solo linaje se divide en otros nuevos distintos
    clase
    la categoría en el sistema de clasificación taxonómica que se encuentra dentro del filo e incluye órdenes
    dominio
    la categoría de nivel más alto en el sistema de clasificación y que incluye todas las clasificaciones taxonómicas por debajo de ella; es el taxón más inclusivo
    familia
    la categoría en el sistema de clasificación taxonómica que se encuentra dentro del orden e incluye géneros
    género
    la categoría en el sistema de clasificación taxonómica que cae dentro de la familia e incluye especies; la primera parte del nombre científico
    reino
    la categoría en el sistema de clasificación taxonómica que se encuentra dentro del dominio e incluye phyla
    ordenar
    la categoría en el sistema de clasificación taxonómica que se encuentra dentro de la clase e incluye familias
    árbol filogenético
    diagrama utilizado para reflejar las relaciones evolutivas entre organismos o grupos de organismos
    filogenia
    historia evolutiva y relación de un organismo o grupo de organismos
    filo
    la categoría en el sistema de clasificación taxonómica que cae dentro del reino e incluye clases
    enraizado
    describiendo un árbol filogenético con un solo linaje ancestral al que se relacionan todos los organismos representados en el diagrama
    taxones hermanas
    dos linajes que divergieron del mismo punto de ramificación
    especies
    la categoría más específica de clasificación
    sistemática
    la ciencia de determinar las relaciones evolutivas de los organismos
    taxón
    un solo nivel en el sistema de clasificación taxonómica
    taxonomía
    la ciencia de la clasificación de organismos

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