27.3A: Construcción de un Árbol Filogenético Animal
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- Describir la información necesaria para construir un árbol filogenético de animales
Puntos Clave
- Los árboles filogenéticos se construyen utilizando diversos datos derivados de estudios sobre rasgos homólogos, rasgos analágicos y evidencia molecular que pueden usarse para establecer relaciones usando moléculas poliméricas (ADN, ARN y proteínas).
- Las relaciones evolutivas entre los filos animales, o Metazoa, se basan en la presencia o ausencia de tejidos diferenciados, denominados Eumetazoa o Parazoa, respectivamente.
- Eumetazoa se puede clasificar adicionalmente en categorías que se basan en si tienen simetría radial o bilateral, denominadas Radiata o Bilateria, respectivamente.
Términos Clave
- ortólogo: haber sido separado por un evento de especiación
- homoplasia: una correspondencia entre las partes u órganos de diferentes especies adquiridas como resultado de una evolución paralela o convergencia
Construyendo un árbol filogenético animal
Árboles evolutivos, o filogenia, es el estudio formal de los organismos y su historia evolutiva con respecto a los demás. Los árboles filogenéticos son los más utilizados para representar las relaciones que existen entre las especies. En particular, aclaran si ciertos rasgos son homólogos (encontrados en el ancestro común como consecuencia de la evolución divergente) u homoplasía (a veces referida como análoga: un carácter que no se encuentra en un ancestro común, pero cuya función se desarrolló independientemente en dos o más organismos a través de evolución convergente). Los árboles evolutivos son diagramas que muestran diversas especies biológicas y sus relaciones evolutivas. Consisten en ramas que fluyen de formas inferiores de vida a las formas superiores de vida.
Los árboles evolutivos difieren de la taxonomía que es una división ordenada de organismos en categorías basadas en un conjunto de características utilizadas para evaluar similitudes y diferencias. Los árboles evolutivos implican clasificación biológica y utilizan morfología para mostrar relaciones. La filogenia es historia evolutiva demostrada por las relaciones encontradas al comparar moléculas poliméricas como ARN, ADN o proteínas de diversos organismos. La vía evolutiva se analiza por la similitud de secuencia de estas moléculas poliméricas. Esto se basa en el supuesto de que las similitudes de secuencia resultan de tener menos divergencias evolutivas que otras. El árbol evolutivo se construye alineando las secuencias; la longitud de la rama es proporcional a la cantidad de diferencias de aminoácidos entre las secuencias.
La sistemática filogenética informa la construcción de árboles filogenéticos a partir de caracteres compartidos. Comparar ácidos nucleicos u otras moléculas para inferir relaciones es una herramienta valiosa para rastrear la historia evolutiva de un organismo. La capacidad de los árboles moleculares para abarcar períodos de tiempo cortos y largos depende de la capacidad de los genes para evolucionar a diferentes velocidades, incluso en el mismo linaje evolutivo. Por ejemplo, el ADN que codifica para ARNr cambia relativamente lentamente, por lo que las comparaciones de secuencias de ADN en estos genes son útiles para investigar las relaciones entre taxones que divergieron hace mucho tiempo. Curiosamente, el 99% de los genes en humanos y ratones son detectablemente ortólogos, y el 50% de nuestros genes son ortólogos con los de levadura. Los genes de hemoglobina B en humanos y en ratones son ortólogos. Estos genes cumplen funciones similares, pero sus secuencias han divergido desde la época en que los humanos y los ratones tenían un ancestro común.
Las vías evolutivas que relacionan a los miembros de una familia de proteínas pueden deducirse mediante el examen de la similitud de secuencia. Este enfoque se basa en la noción de que las secuencias que son más similares entre sí han tenido menos tiempo evolutivo para divergir que tienen secuencias que son menos similares. Los árboles evolutivos se utilizan hoy en día para la hibridación de ADN, lo que determina la diferencia porcentual de material genético entre dos especies similares. Si hay un gran parecido de ADN entre las dos especies, entonces las especies están estrechamente relacionadas. Si sólo un pequeño porcentaje es idéntico, entonces están relacionados de manera lejana.
Phyla animal
La comprensión actual de las relaciones evolutivas entre los filos animales, o Metazoa, comienza con la distinción entre animales “verdaderos” con tejidos verdaderos diferenciados, llamados Eumetazoa, y filos animales que no tienen verdaderos tejidos diferenciados (como las esponjas), llamados Parazoa. Tanto Parazoa como Eumetazoa evolucionaron a partir de un organismo ancestral común que se asemeja a los protistas modernos llamados choanoflagelados. Estas células protistas se parecen mucho a las células de coanocitos esponjosos.
Los eumetazoa se subdividen en animales radialmente simétricos y bilateralmente simétricos y se clasifican en clados Radiata o Bilateria, respectivamente. Los cnidarios y ctenóforos son filos animales con verdadera simetría radial. Todos los demás Eumetazoa son miembros del clado Bilateria. Los animales bilateralmente simétricos se dividen en deuterostomas (incluyendo cordados y equinodermos) y dos clados distintos de protostomas (incluyendo ecdisozoos y lofotrocozoos). Ecdisozoa incluye nematodos y artrópodos; llamado así por una característica comúnmente encontrada entre el grupo: la muda exoesquelética (llamada ecdisis). Lophotrochozoa recibe el nombre de dos características estructurales, cada una común a ciertos filos dentro del clado. Algunos filos lofotrocozoos se caracterizan por una etapa larvaria llamada larvas de trocóforos, y otros filos se caracterizan por la presencia de una estructura de alimentación llamada lofóforo.