Aula 2 - Sistemática

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02/03/2016
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ZOOLOGIA DE INVERTEBRADOS 
Sistemática e Classificação
Profa. Msc. Karla Palmieri Tavares
Por que Classificar?
Quando começou a classificação dos 
seres vivos?
• Os registros escritos mais antigos são do século IV a. 
C., de Aristóteles.
• Dicotomia planta e animal.
Da Antiguidade até a Idade Moderna 
(1453-1789)
• Robert Hooke descobriu a célula
(1665).
• Pensamento que fundamenta a
classificação é tipológico e fixista.
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Sistema de Classificação de 
Lineu (1707-1778)
• “O número de espécies existentes na natureza era
fixo e havia sido determinado por Deus no
momento da criação.”
• “Espécie era um grupo de indivíduos dotados de
certas características estruturais típicas, ausentes
em outros grupos.”
• “Um sistema de classificação perfeito seria capaz de
revelar o plano e as intenções do Criador ao
“desenhar”o universo.”
Ano: 1735
Idade Contemporânea 
(a partir de 1789)
• Tornam-se conhecidas as teorias de evolução de Lamarck
(1809), Darwin e Wallace (1858), mudando os paradigmas
vigentes.
• O mundo não é constante e estático, há mudanças contínuas.
EVOLUÇÃO
Lamarck X Darwin • Segundo Darwin, os organismos mais
bem adaptados ao meio têm maiores
chances de sobrevivência do que os
menos adaptados, deixando um
número maior de descendentes.
• Os organismos mais bem adaptados
são, portanto, selecionados para
aquele ambiente.
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Divisão dos Reinos Divisão dos Reinos
• Classificação de Haeckel (1866).
• 3 Reinos:
- Animal
- Vegetal
- Protista:
Bactérias
Algas
Fungos
Protozoários
Divisão dos Reinos
• Classificação de Copeland (1938).
• 4 Reinos:
- Animal
- Vegetal
- Protista:
- Monera
Bactérias
Cianobactérias
Divisão dos Reinos
• Os 5 Reinos de Wittaker (1969).
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A era da Biologia Molecular
• 1970: Uso de moléculas no estudo das relações
evolutivas entre os seres vivos.
• Surge a filogenia molecular.
• Seres vivos: DNA, RNA e proteínas.
• Organismos muito próximos apresentam
similaridade maior entre essas moléculas.
• Várias propostas de classificação começam a
surgir.
Os 3 Domínios de Woese (1990)
• Woese:
• Microbiologista norte-americano.
• Se tornou famoso ao definir
os Archaea (um novo domínio
dentro dos seres vivos) em 1977.
• Análise filogenética do RNA
ribossômico 16S, uma técnica em
que também foi pioneiro.
Os 3 Domínios de Woese (1990) Sistema de Classificação de Lineu
(1707-1778)
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Táxon
� Categorias taxonômicas atuais
� Em 1990, o biólogo Carl R.
Woese propôs a criação de uma
categoria superior aos reinos, os
domínios.
Nomenclatura científica
• Nomenclatura Binominal;
– Epíteto Genérico (Canis)
– Epíteto Específico (familiaris, lupus)
• Latim;
• Destacado do texto (I, S)
• “O que se pode dizer, pelos rastros do 
animal, é que se trata de um Canis sp.”.
Regras
• Canis lupus � C. lupus
• Canis lupus � Canis sp.
• domestica:
– Curcuma domestica (planta)
– Nandina domestica (bambu)
– Monodelphis domestica (mamífero marsupial)
– Musca domestica (mosca)
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Categorias de classificação
RE – FI – C – O – FA –G – ES
(Reficofages)
� REino
� FIlo
� Classe
� Ordem
� FAmília
� Gênero
� ESpécie
Veja esses exemplos:
É possível conceituar espécie 
biológica?
?????
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• “Nenhuma definição de espécie
conseguiu, ainda, satisfazer a
todos os naturalistas, embora
todos eles saibam vagamente o
que se quer dizer quando se fala
em espécie”.
Conceito biológico de espécie
• “Espécie é um grupo de populações cujos indivíduos,
em condições naturais, são capazes de se cruzar e de
produzir descendentes férteis, estando
reprodutivamente isolados de indivíduos de outras
espécies”.
Theodosius Dobzhansky
(1900 – 1975)
Ernest Mayr
(1904 – 2005)
Híbridos
• Cavalo x jumento
(Equus caballus x Equus asinus)
� Mulas ou burros (hídridos)
+ =
Híbridos (cativeiros)
• Leão + tigresa = liger 
• Tigre + Leoa = tigon
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Conceitos de subespécie ou raça 
geográfica
• Radiação adaptativa
– A partir de uma população original, se formam
novas populações com características adaptativas
próprias, que as distinguem entre si.
Subespécies ou raças geográficas
• População de uma mesma espécie, que surgem por
radiação adaptativa e podem ser diferenciadas por critérios
diagnósticos precisos.
• Requer um terceiro termo ao binômio
Ex.: Homo sapiens neanderthalensis
Homo sapiens sapiens
Subespécies ou raças geográficas
• Cachorro
– Canis familiaris: deixaram de ser uma espécie
biológica e passaram a ser uma subsespécie do 
lobo Canis lupus.
• Canis lupus familiaris ou Canis lupus (apenas) 
Estrutura hierárquica
� Significa que as espécies são agrupadas em
grupos maiores, mais inclusivos, que são
contidos em grupos ainda mais inclusivos.
Assim, uma espécie de camarão é um tipo
de crustáceo, que é um tipo de 
mandibulado, que é um tipo de 
artrópode e que é um tipo de animal.
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Sistemática Filogenética
• Todos os organismos vivos e
fósseis descendem de um único
ancestral comum.
• Todos evoluíram através de um
processo de descendência com
modificação, dando origem às
milhares de formas hoje
existentes.
Escolas de Classificação
• Há duas escolas principais que se pautam no princípio
evolutivo central de descendência com modificação:
- a evolutiva e a filogenética ou cladística.
• Organismos com relação de parentesco próxima são mais
semelhantes que organismos com relação de parentesco
relativamente mais distante.
• Parentes próximos tendem a herdar características que
estavam presentes em um ancestral em comum.
Escola evolutiva e Escola filogenética
• Essas escolas divergem, no entanto, no modo 
como interpretam as relações de parentesco.
Escola evolutiva
• Classificações através de simples observações;
• Buscava simplesmente agrupar organismos semelhantes que
reflitam o maior ou menor grau de parentesco;
• Utilizava caracteres que pudessem de alguma forma auxiliar
na identificação dos seres mais aparentados:
- estruturas, morfologia, citologia, embriologia, etc.
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Escola evolutiva
• Dois aspectos principais neste tipo de escola de classificação
evolutiva:
1. as decisões sobre quais caracteres são importantes ou não é
feita sem nenhum método objetivo;
2. ela não permite a utilização de muitos caracteres
simultaneamente.
Escola evolutiva
• O fato da escolha da importância dos caracteres ser
relativamente arbitrária, dependendo do pesquisador ou
dela ser mais evidente e fácil de analisar, tornou-se uma
questão central na biologia, pois eles não necessariamente
poderiam refletir as proximidades de parentesco.
• Todos os caracteres têm a mesma importância?
• Se não, quais caracteres devem ser utilizados em sistemas de
classificação?
Escola evolutiva
• Estas questões só começaram a ser resolvidas com o
desenvolvimento, do conceito de HOMOLOGIA.
• O curador do Museu de História Natural de Londres, Richard
Owen, foi um dos grandes responsáveis pelo desenvolvimento
desse conceito.
Richard Owen (1804 — 1892) foi
um biólogo, anatomista
comparativo e paleontólogo britânico.
Homologia
• Ele argumentava que existiam tantas semelhanças entre os
membros anteriores de diferentes animais vertebrados como
a nadadeira de uma foca e a mão de um ser humano, que as
estruturas deveriam ser derivadas de uma única estrutura
presente no ancestral comum de todos aqueles animais.
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Homologia
• Os caracteres homólogos, por refletirem ancestralidade
comum e, portanto, herdabilidade de caracteres, são os
melhores candidatos para a reconstrução evolutiva.
• Escola (Sistemática)Filogenética
ou Cladística.
Sistemática Filogenética ou Cladística
• A Cladística se baseia em dois princípios:
- a Cladogênese e a Anagênese.
Anagênese: processo pelo qual um caráter surge ou
se modifica numa população ao longo do tempo,
sendo responsável pelas novidades evolutivas nos
grupos (fixação de mutações e recombinações
gênicas).
Cladogênese: processo responsável pela ruptura de
uma população, gerando duas ou mais populações
que não mais se comunicam, não ocorrendo fluxo
gênico entre elas (ex: barreiras geográficas).
Anagênese X Cladogênese Sistemática Filogenética ou Cladística
• Um caráter, eventualmente, poderá ser modificado na
descendência, passando a se apresentar com variações, que
serão subsequentemente, herdadas nas próximas gerações.
• Essa nova variação ou novo estado do caráter é considerado
uma condição derivada, ou seja, surgiu a partir da
modificação no estado do caráter previamente presente na
linhagem ancestral.
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Caráter derivado
• A condição derivada tem o potencial de servir como
determinante para definir um novo grupo e é chamada
APOMORFIA.
� Uma apomorfia pode ser:
- exclusiva de apenas um grupo,
sendo chamada nesse caso de
AUTAPOMORFIA;
- compartilhada por dois ou mais
grupos, chamada
SINAPOMORFIA.
Caráter ancestral
• Há, no entanto, casos em que o caráter é herdado sem
modificação, falando-se em estado PLESIOMÓRFICO e não
serve para definir um novo grupo.
• Quando esse estado plesiomórfico é compartilhado por mais
de um agrupamento é chamado SIMPLESIOMÓRFICO.
Analogias
• Caracteres semelhantes que surgem em linhagens não
aparentadas.
• Podem gerar interpretações errôneas sobre relações de
parentesco entre grupos de organismos.
• Devem ser identificados para evitar que sejam usados para
unir grupos não relacionados.
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O método filogenético
• Na sistemática filogenética, os
caracteres de interesse são os
apomórficos.
Árvores filogenéticas
• Seria algo como uma “árvore genealógica” das espécies de
seres vivos.
• Ela pode englobar diversos níveis de agrupamentos dos seres
vivos.
Entendendo filogenias
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Entendendo filogenias
• Uma informação importante para os pesquisadores é saber
quais grupos de seres vivos compartilham um único
ancestral comum e exclusivo.
• Essa informação possibilita definirmos um clado válido para
ser utilizado na abordagem filogenética:
• CLADO é um agrupamento que inclui um ancestral comum e
exclusivo e todos os descendentes desse ancestral.
• Por isso, muitas vezes as árvores filogenéticas também são
chamadas de Cladogramas.
Cladogramas
Cladogramas Cladogramas
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E o que tudo isso quer dizer?
ERRADO CERTO
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Como uma árvore filogenética é 
construída?
Árvores filogenéticas
• Como a árvore filogenética é uma hipótese sobre relações
evolutivas, precisamos usar características que sejam
indicadores confiáveis de ancestralidade comum para
construir a árvore.
• Nós utilizamos características homólogas: são aquelas
similares que ocorrem em diferentes organismos porque
foram herdadas de um ancestral comum que também tinha
essa característica.
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Vimos agora a pouco...
• Estruturas homólogas
Agrupamentos taxonômicos
• Os grupos que partem de um mesmo nó são chamados de
grupos-irmãos e são mais próximos evolutivamente entre si
do que grupos que partem de outro nó.
Agrupamentos taxonômicos
• Um grupo pode ser considerado como:
- Monofilético
- Parafilético
- Polifético
• Grupo externo
Grupo externo
• É o grupo de seres vivos aparentados, que surgiram antes da
história evolutiva de um determinado grupo analisado.
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Grupos monofiléticos
• O grupo monofilético é aquele que inclui o ancestral comum
mais recente do grupo e todos os descendentes desse
ancestral.
Grupos monofiléticos
• O agrupamento dos répteis e das aves é considerado como 
monofilético.
Grupos parafiléticos
• O grupo parafilético inclui o ancestral comum mais recente do
grupo e alguns, mas não todos os descendentes desse
ancestral.
Grupos parafiléticos
• O grupo parafilético dos répteis, destacado em azul.
• O grupo dos répteis não inclui as aves que apresentam o
mesmo ancestral comum.
• Se acrescentar as aves torna-se um grupo monofilético.
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Grupos polifiléticos
• Já um grupo polifilético não inclui ancestral comum mais
recente a todos os membros do grupo;
• Esta condição impõe ao grupo em questão pelo menos duas
origens evolutivas distintas, normalmente pela posse de
caracteres similares adquiridos evolutivamente de maneira
independente.
Grupos polifiléticos
• O grupo de "animais de sangue quente" é polifilético.
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Para fixação
Para fixação Para fixação
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Possível Filogenia dos Invertebrados