27.3B: Análisis Molecular y Árboles Filogenéticos Modernos
- Page ID
- 58092
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)El proceso de establecer relaciones entre organismos es cada vez más preciso debido a los avances en el análisis molecular.
- Distinguir entre datos morfológicos y moleculares en la creación de árboles filogenéticos de animales
Puntos Clave
- La construcción de árboles filogenéticos se basa ahora en similitudes y diferencias dentro de las fuentes moleculares utilizadas para el análisis que incluyen ADN, ARN y proteínas.
- La capacidad de utilizar fuentes moleculares como base para la construcción de árboles filogenéticos ha permitido determinar relaciones evolutivas previamente desconocidas entre organismos.
- Además del establecimiento de nuevas relaciones dentro de los árboles filogenéticos, la capacidad de utilizar fuentes moleculares para el análisis también ha creado una emergencia de nuevos fletos que previamente se clasificaban en grupos más grandes.
- Además de identificar similitudes moleculares y diferencias entre organismos, al asignar una tasa de mutación constante a una secuencia y realizar un alineamiento de secuencias, es posible determinar cuándo dos organismos divergieron entre sí.
Términos Clave
- monofilético: de, perteneciente o que afecta a un solo filo (u otro taxón) de organismos
Los avances modernos en la comprensión filogenética provienen de los análisis moleculares
Los grupos filogenéticos están siendo continuamente debatidos y refinados por los biólogos evolutivos. Cada año, surgen nuevas evidencias que alteran aún más las relaciones descritas por un diagrama de árbol filogenético. Anteriormente, los árboles filogenéticos se construían con base en morfología homóloga y análoga; sin embargo, con los avances en biología molecular, la construcción de árboles filogenéticos se realiza cada vez más utilizando datos derivados de análisis moleculares.
Muchas relaciones evolutivas en el árbol moderno solo se han determinado recientemente debido a la evidencia molecular. Los análisis de ácidos nucleicos y proteínas han informado la construcción del árbol animal filogenético moderno. Estos datos provienen de una variedad de fuentes moleculares, como ADN mitocondrial, ADN nuclear, ARN ribosómico (ARNr) y ciertas proteínas celulares. Los árboles evolutivos se pueden hacer mediante la determinación de información de secuencia de genes similares en diferentes organismos. Las secuencias que son similares entre sí frecuentemente se considera que tienen menos tiempo para divergir, mientras que las secuencias menos similares tienen más tiempo evolutivo para divergir. El árbol evolutivo se crea alineando secuencias y teniendo cada longitud de rama proporcional a las diferencias de aminoácidos de las secuencias. Además, al asignar una tasa de mutación constante a una secuencia y realizar un alineamiento de secuencias, es posible calcular el tiempo aproximado en que la secuencia de interés divergió en grupos monofiléticos.
Los alineamientos de secuencias se pueden realizar en una variedad de secuencias. Para construir un árbol evolutivo a partir de proteínas, por ejemplo, las secuencias se alinean y luego se comparan. El rARN (ARN ribosómico) se usa típicamente para comparar organismos ya que el ARNr tiene una tasa de mutación más lenta y es una mejor fuente para la construcción de árboles evolutivos. Esto está mejor respaldado por la investigación del Dr. Carl Woese que se realizó a fines de la década de 1970. Dado que los ribosomas son críticos para la función de los organismos vivos, no se cambian fácilmente a través del proceso de evolución. Aprovechando este hecho, el Dr. Woese comparó las minúsculas diferencias en las secuencias de los ribosomas entre una gran variedad de bacterias y demostró que no todas estaban relacionadas.
Por ejemplo, un grupo previamente clasificado de animales llamados loforatos, que incluía braquiópodos y briozoos, se pensó desde hace mucho tiempo que eran deuterostomas primitivos. Los análisis moleculares extensos utilizando datos de ARNr encontraron que estos animales eran protostomas, más estrechamente relacionados con anélidos y moluscos. Este descubrimiento permitió la distinción del clado protostomo: los lofotrocozoos. Los datos moleculares también han arrojado luz sobre algunas diferencias dentro del grupo de lofotrocozoos. Algunos científicos creen que los filos Platyhelminthes y Rotífera dentro de este grupo en realidad deberían pertenecer a su propio grupo de protostomas denominados Platyzoa.
Investigaciones moleculares similares a los descubrimientos que llevaron a la distinción del clado lofotrocozoario también han revelado un dramático reordenamiento de las relaciones entre moluscos, anélidos, artrópodos y nematodos; se formó un nuevo clado ecdisozoario. Debido a las similitudes morfológicas en sus tipos de cuerpos segmentados, antaño se pensó que los anélidos y artrópodos estaban estrechamente relacionados. Sin embargo, la evidencia molecular ha revelado que los artrópodos están en realidad más estrechamente relacionados con los nematodos, que ahora comprenden el clado ecdisozoario, y los anélidos están más estrechamente relacionados con los moluscos, braquiópodos y otros filos en el clado lofotrocozoario. Estos dos clados ahora conforman los protostomos.
Otro cambio en las agrupaciones filogenéticas anteriores debido a los análisis moleculares incluye la aparición de un filo completamente nuevo de gusano llamado Acoelomorpha. Estos gusanos planos acoel se pensó durante mucho tiempo que pertenecían al filo Platyhelminthes debido a su morfología similar de “gusano plano”. Sin embargo, los análisis moleculares revelaron que esta es una relación falsa y originalmente sugirieron que los acoeles representaban especies vivas de algunos de los primeros bilaterianos divergentes. Investigaciones más recientes sobre los acoelomorfos han puesto en tela de juicio esta hipótesis y sugieren una relación más estrecha con los deuterostomas. La colocación de este nuevo filo sigue en disputa, pero los científicos coinciden en que con suficientes datos moleculares, se determinará su verdadera filogenia.
Contribuciones y Atribuciones
- Colegio OpenStax, Biología. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44658/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
- Bioquímica Estructural/Bioinformática/Evolución de los árboles. Proporcionado por: Wikilibros. Ubicado en: es.wikibooks.org/wiki/Structu... Volution_trees. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- ortólogo. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/orthologists. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- homoplasía. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/homoplasy. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- Árbol de la vida SVG. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Fi... f_life_SVG.svg. Licencia: Dominio Público: No Conocido Derechos de Autor
- Colegio OpenStax, Biología. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44658/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
- Bioquímica Estructural/Bioinformática/Evolución de los árboles. Proporcionado por: Wikilibros. Ubicado en: es.wikibooks.org/wiki/Structu... Volution_trees. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- monofilético. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/monophyletic. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
- Árbol de la vida SVG. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Fi... f_life_SVG.svg. Licencia: Dominio Público: No Conocido Derechos de Autor
- Árbol filogenético. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Fi... eneticTree.png. Licencia: Dominio Público: No Conocido Derechos de Autor