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Princípios de Sistemática Filogenética e Taxonomia Aula 2 Prof. Dr. Rhudson Henrique Santos Ferreira da Cruz 1 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 2 Princípios de Classificação Biológica Sistema geral de Referência sobre a diversidade biológica Fonte sistemática de informação sobre a ordem “observada” na diversidade biológica Fornecimento de nomes em uma organização de maior ou menor proximidade Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Táxon Unidades de classificação dos seres Por vezes chamados de UTO Do grego “ταξις”: ordenação, disposição Qualquer agrupamento de organismos biológicos, construído com base em uma definição, ou semelhanças compartilhadas Compõem um sistema hierárquico de relação de parentesco Princípios de Classificação Biológica 3 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Classificação Biológica Carolus Linnaeus (Século XVIII) 10ª edição do “Systema Naturae” adotada oficialmente pelo Código Internacional de Nomenclatura Zoológica 1ª publicação válida para fins de prioridade nomenclatural Sistema Lineano de Classificação com 2 estruturas distintas que se associavam: Sistema de táxons Sistema de categorias Princípios de Classificação Biológica 4 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Classificação Biológica Carolus Linnaeus (Século XVIII) Sistema de Táxons Agrupamento de espécies com base em semelhanças compartilhadas Cada grupo tem um nome baseado nas suas características, e são considerados classificações Conhecimento leigo (nº limitado de níveis) X Conhecimento especializado Princípios de Classificação Biológica “insetos” “insetos com asa” “insetos com larva” “muriçoca” (pra todo inseto voador) “Arthropoda” “Insecta” “Diptera” “Neoptera” “Holometabola” 5 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Classificação Biológica Carolus Linnaeus (Século XVIII) Sistema de Categorias “Degraus” de um sistema com diferentes níveis de inclusão Nível maior inclui os níveis menores Princípios de Classificação Biológica Aumento do conhecimento da diversidade levou à necessidade de novas categorias intermediárias e suas subdivisões (super-, sub-, infra-, etc) Filo Famila 6 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Classificação Biológica Carolus Linnaeus (Século XVIII) Cada nível hierárquico é nomeado em latim (ou com nomes latinizados) Convenção do Binômio para os níveis mais basais da hierarquia de categorias Princípios de Classificação Biológica Nidula niveotomentosa Cyathus striatus Geastrum triplex Cyathus stercoreus Epíteto Genérico Epíteto Específico Geastrum saccatum Itálico (ou sublinhado quando escrito à mão) 7 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Classificação Biológica Carolus Linnaeus (Século XVIII) Cada nível hierárquico é nomeado em latim (ou com nomes latinizados) Convenção do Binômio para os níveis mais basais da hierarquia de categorias Subespécie: categoria divisória de uma espécie quando apresenta grupos morfologicamente distintos, mas capazes de intercruzar Princípios de Classificação Biológica Canis latrans (Coyote) Epiteto subespecífico Canis lupus (Lobo) Canis lupus familiaris (Doguinho) 8 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Classificação Biológica Carolus Linnaeus (Século XVIII) O nome genérico não pode se repetir com gêneros distintos (ao menos dentro do grande agrupamento) Princípios de Classificação Biológica Morus nigra (Amora Gigante) Morus bassanus (Ganso-patola) 9 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Organizar (ou ordenar) faz parte do objetivo de simplificar Dividir em unidades taxonômicas, ou categorias torna análises mais simples e diretas Modo didático de estudo Classificações iniciais: nenhuma finalidade de investigar aspectos evolutivos Todos os seres vivos seriam únicos, sem grau de parentesco Surgimento das “Escolas Taxonômicas” Escolas Taxonômicas 10 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Escolas Taxonômicas 5 linhas principais de visão: 1 – ESSENCIALISTA 2 – “CATALOGRÁFICA” 3 – FENÉTICA 4 – GRADISTA 5 - FILOGENÉTICA Escolas Taxonômicas 11 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 1. Escola ESSENCIALISTA Ou Escola Lineana (ou Tradicional) Fundamentada na lógica e visão de mundo de Aristóteles Teoria das formas Os objetos observados no mundo real são reflexos apenas de um número limitado de essências (ou “eide”) Princípio da Plenitude Todas as formas potenciais de vida são essenciais para uma criação perfeita Scala naturae Todos os organismos são classificados em uma relação hierárquica (“Escada da Vida”) Escolas Taxonômicas Deus Anjos céu Humanos Bestas Plantas Fogo Rochas 12 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 1. Escola ESSENCIALISTA Seres vivos refletem uma série básica de tipos e formas imutáveis A mesma natureza essencial, um mesmo tipo básico Existem essências (verdadeira natureza) que podem ser compartilhadas por 2+ espécies Táxons agrupados pela essência compartilhada, pelas semelhanças básicas Ex. agrupados por serem plantas com flores roxas Escolas Taxonômicas Jacaranda mimosifolia (Jacarandá) Handroanthus impetiginosus (Ipê roxo) 13 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 1. Escola ESSENCIALISTA Ex. Classificação baseada em características definidas pelo observador Escolas Taxonômicas Grupo 1 Com ossos Grupo 2 Sem ossos 14 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 2. Escola “CATALOGRÁFICA” Não é uma escola propriamente dita, mas uma “prática” de determinados sistematas Sem utilizar a evolução, tenta propor agrupamentos úteis Reunião de semelhantes por características arbitrárias Um catálogo de espécies sem conexão com os processos que geram a diversidade Ex. “animais marinhos” Escolas Taxonômicas 15 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 3. Escola FENÉTICA Ou Escola da Taxonomia Numérica Surgimento com os primeiros computadores eletrônicos disponíveis nos EUA (fim da década de 1950) Michener & Sokal (1957) Início da abordagem fenética Sokal & Sneath (1963) Bases conceituais da escola Escolas Taxonômicas Robert R. Sokal Parte do princípio de que a História evolutiva é desconhecida e não deveria ser base para a classificação dos organismos 16 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 3. Escola FENÉTICA Bases da escola: A) As classificações devem ser feitas com base em um grande número de características B) Todas as características utilizadas tem o mesmo significado e importância na formação dos grupos C) Dois grupos são “similares” com base na similaridade total Soma das similaridades de cada característica D) A classificação deve ser uma ciência empírica, livre de inferências genealógicas E) As classificações deveriam se basear EXCLUSIVAMENTE, na semelhança fenotípica (fenética) Escolas Taxonômicas 17 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 3. Escola FENÉTICA Fatores que influenciaram a abordagem dessa escola para a sistemática(I) A dificuldade em lidar com os padrões aparentemente incongruentes da evolução, encontrando explicações convincentes para esses padrões (II) O subjetivismo das decisões dos sistematas tradicionais, que criavam ou desfaziam táxons com base em um ou poucos caracteres e sem critérios definidos (III) Pelo interesse em desenvolver um sistema operacional “ágil” para atividades de identificação taxonômica, aproveitando os recursos computacionais disponíveis Escolas Taxonômicas 18 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 3. Escola FENÉTICA Fenograma (Diagrama/Dendograma da escola Fénetica) Baseado na similaridade das UTO Escolas Taxonômicas 19 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 4. Escola GRADISTA Ou Escola Evolutiva Charles Darwin (1809-1859) Ernst Mayr (1974) Intenção de que a Classificação não expresse EXCLUSIVAMENTE a filogenia, mas que seja condizente com ela Deve incluir informações de parentesco Baseia-se também: Na associação de um táxon a um determinado habitat Na homogeneidade interna de um táxon Na quantidade de modificações evolutivas a partir do ancestral comum (GRADO) Escolas Taxonômicas 20 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 4. Escola GRADISTA GRADO = grau evolutivo (grau de diversificação) Quantidade de modificações evolutivas, a partir de um ancestral comum, que determinam a diversificação e o tamanho da descontinuidade entre os possíveis grupos que irão se formar Escolas Taxonômicas 21 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 4. Escola GRADISTA GRADO = grau evolutivo (grau de diversificação) Quantidade de modificações evolutivas, a partir de um ancestral comum, que determinam a diversificação e o tamanho da descontinuidade entre os possíveis grupos que irão se formar Não podemos considerar raças de cães como GRADOS (Grau Evolutivo) Seriam considerados como graus de similaridade Escolas Taxonômicas 22 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 4. Escola GRADISTA GRADO = grau evolutivo (grau de diversificação) A evolução de um grupo sempre começa com características “adaptativas” (ligadas à interação com o ambiente) Inicialmente, as espécies descendentes mantêm características como: Ao diferenciar as características ligadas ao ambiente, se alcança um novo GRAU EVOLUTIVO Escolas Taxonômicas 23 Habitat Nicho Comportamento Alimentação Reprodução Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 4. Escola GRADISTA GRADO = grau evolutivo (grau de diversificação) Ex. Evolução dos vertebrados (cada grupo é um grado) Escolas Taxonômicas Sangue quente/ voadores Sangue quente/ pelos Sangue frio Tetrapodas terrestres Árvore Filogenética (Diagrama/Dendrograma da escola Gradista) APRESENTA “HISTÓRIA EVOLUTIVA” e “TEMPO” 24 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 5. Escola FILOGENÉTICA Ou Escola Cladista Do Grego “ramo” Willi Hennig (1913-1976) Classificação baseando-se na filogenia (“história evolutiva”) dos organismos e na ancestralidade Base da Sistemática Filogenética Escolas Taxonômicas 25 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 5. Escola FILOGENÉTICA Classificações biológicas devem ser um reflexo do conhecimento atual sobre as relações de parentesco entre os táxons Todos os táxons da classificação devem ter se originado de um mesmo ancestral Grupo monofilético Escolas Taxonômicas Ancestral 26 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 5. Escola FILOGENÉTICA Como só existe UMA FILOGENIA verdadeira para a diversidade, só haveria uma classificação possível. Quem tiver a classificação filogenética em mãos também tem a filogenia proposta para o grupo Escolas Taxonômicas 27 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 5. Escola FILOGENÉTICA Usar vários sistemas de classificação distintos é improdutivo: é necessário adotar um SISTEMA GERAL DE REFERÊNCIA OBS: Construir uma classificação com base em uma única característica (ou um conjunto delas) PODE NÃO REFLETIR a evolução, mas; se as características foram originadas de dentro da filogênese (em espécies ancestrais), todas os demais podem ser compreendidas Escolas Taxonômicas 28 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 5. Escola FILOGENÉTICA Exemplos: Compreendendo a evolução do habitat terrestre Escolas Taxonômicas Habitat terrestre Habitat aquático = condição inicial Cladograma (Diagrama/Dendrograma da escola Filogenética) APRESENTA “RELAÇÃO DE ANCESTRALIDADE” (árvore filogenética mais simples, sem se preocupar com o TEMPO) 29 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia 5. Escola FILOGENÉTICA Mais exemplos: Compreendendo a evolução da estrutura da bexiga natatória Escolas Taxonômicas Pulmão Sem bexiga natatória Com bexiga natatória Peixes pulmonados facultativos (bexiga como pseudo-pulmão) ou obrigatórios Cladograma (Diagrama/Dendrograma da escola Filogenética) APRESENTA “RELAÇÃO DE ANCESTRALIDADE” (árvore filogenética mais simples, sem se preocupar com o TEMPO) 30 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Pontos finais acerca das classificações Os taxonomistas tem uma visão platonista do mundo Buscam pela “estabilidade” no seu esquema de classificação Os tipos ideais de espécies e as semelhanças compartilhadas teriam que ser eternas, duradouras e estáveis Para existir esse mundo platonista? 1. Não poderia existir a evolução 2. Deveria ser possível inferir as características dos tipos ideais 3. Deveria existir um método de gerar um sistema de classificação baseado nessas características, sem disputas de autores (sem características subjetivas) 4. O sistema deveria ser útil Escolas Taxonômicas 31 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Pontos finais acerca das classificações MAS... Nenhum sistema de classificação que é fundamentado em conhecimento que se desenvolve gradualmente, é estável Nenhuma escola consegue resolver o problema da instabilidade Maneiras distintas de considerar dados Adição permanente de informação Autores diferentes, em diferentes épocas = classificações diferentes entre si Escolas Taxonômicas 32 Prof. Dr. Rhudson Cruz Sistemática Filogenética e Taxonomia Pontos finais acerca das classificações Porém!!! Classificações baseadas na escola filogenética tem como referência uma única história que pode ser recuperada Tem a maior chance de se tornar estável a MÉDIO e LONGO PRAZO Informação sobre as relações filogenéticas não existe nas demais classificações Escolas Taxonômicas 33 ** Tópicos para o Glossário SEMANA 2 Definições 1. Classificação Biológica 2. Epíteto Genérico, Específico e Subespecífico 3. Grado (grau evolutivo) Explicações para serem descritas: 1. Quais são as 2 estruturas sistemáticas utilizadas no Sistema Lineano, e como são agrupadas as espécies em cada um dos sistemas? 2. Desenvolva uma tabela com as principais características das Escolas Taxonômicas, comparando: (a) o nome do principal pesquisador/filósofo/biólogo que delimitou as bases da escola (caso exista um; caso não exista, deixe claro que não existe); (b) se utiliza,ou não, a evolução como base; (c) no que a escola taxonômica acredita para fazer a organização dos organismos; (d) qual o nome do dendograma (diagrama) da escola e que informação ele apresenta que o diferencia dos demais (caso não apresente dendograma, deixe claro que não existe). Sistemática Filogenética e Taxonomia 34