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A Paleontologia na sala de aula 192 Cristina Silveira Vega Eliseu Vieira Dias s humanos sempre sentiram neces- sidade de agrupar os organismos da natureza, a fim de compreender a diversida- de biológica e facilitar seu estudo. O mais conhecido Sistema de Classifi- cação dos seres vivos foi proposto por Carolus Linnaeus em meados do século 18. Ele criou o que chamamos hoje de Sistemática Clássica, que utiliza todas as características observadas num determinado organismo para classificá- -lo dentro de categorias taxonômicas organi- zadas numa hierarquia. A Sistemática Clássica é responsável pela concepção de Reinos, Clas- ses, Ordens, e fundamentalmente, Gêneros e Espécies, o que gera a nomenclatura binomi- nal dos nomes científicos das espécies. A Sistemática Clássica exigia muita experiência do cientista para avaliar quais ca- racterísticas dos organismos que deveriam ser utilizadas para sua identificação. Esta es- colha era um tanto subjetiva e não poderia ser repetida através de uma metodologia es- pecífica, já que não possuía métodos mate- máticos objetivos para a obtenção das re- lações filogenéticas entre os organismos, ficando a intuição do cientista encarregada TAXONOMIA E SISTEMÁTICA: COMO CLASSIFICAR OS ORGANISMOS 8 O A Paleontologia na sala de aula 193 de classificar os organismos estudados den- tro desta ou daquela categoria taxonômica. Por volta de 1959, um entomólo- go alemão chamado Emil Hans Willi Hennig criou a Sistemática Filogenética, que come- çou a ser mais utilizada depois da publicação dos seus princípios, em inglês, em 1966. No início da década de 1970, esta pas- sou a competir diretamente com a Sistemá- tica Clássica, gerando acaloradas discussões em quase todos os congressos de Ciências Biológicas da época. Já na década de 1980, a Sistemática Filogenética e sua respectiva metodologia atingiram o status de paradig- ma, ou seja, o sistema mais aceito para classi- ficar os organismos. Mesmo assim este siste- ma vem sendo aprimorado até hoje. Mas como pode ser usada a Sistemáti- ca Filogenética? Ela difere da Sistemática Clás- sica em alguns princípios básicos. Por exem- plo, só devem ser utilizadas características exclusivas do grupo em questão, eliminando as características compartilhadas com outros grupos, surgindo assim a idéia de caráter de- rivado. A utilização apenas dos caracteres deri- vados privilegia a novidade evolutiva – apomor- fia - que cada grupo apresenta e elimina muitos aspectos compartilhados com outros grupos. Por exemplo, dizer que um artrópode se caracteriza por possuir um cordão nervo- so ventral, não o distingue de todos os outros organismos protostômios, pois os anelídeos também apresentam esta característica. As- sim, o cordão nervoso ventral é uma simple- siomorfia em artrópodes, ou seja, um caráter primitivo compartilhado. Já a presença de apêndices articulados revestidos por um exo- esqueleto é uma característica exclusiva dos artrópodes e, portanto, uma sinapomorfia ou caráter derivado compartilhado. A Sistemática Filogenética identifica e reúne os caracteres derivados em uma ma- triz de dados. Nesta matriz, as característi- cas precisam ser polarizadas, ou seja, aquelas que mais se parecem com o ancestral rece- bem o número zero e as mais derivadas rece- bem números subsequentes (1, 2, 3, etc.). Esse processo é feito comparando os grupos da análise com um ou mais grupos externos. A escolha do grupo externo também segue al- guns princípios previstos na metodologia, ou seja, assumir que as características encontra- das nele (ou neles) representem o estado pri- mitivo (plesiomórfico), da mesma forma que o ancestral hipotético do grupo estudado. Abaixo, estão representados três táxons (A, B, C) de um grupo hipotético de animais comparados ao táxon que representa o grupo-externo (Figura 1). Figura 1. Exemplo de grupo hipotético de animais e seu grupo- -externo. A matriz de dados ilustra a transformação dos estados desses dois caracteres nos três táxons (A, B e C). Os caracteres lis- tados correspondem à ausência ou presença de dedos nas patas e de antenas nesses animais: característica “dedos nas patas”: 0 = ausentes; 1 = presentes; característica “antenas”: 0 = ausentes; 1 = presentes. Desenho: Daniel Fortier. A Paleontologia na sala de aula 194 Matriz de dados e polarização dos caracteres: Táxons / Estados dos Caracteres Caracteres Grupo externo Táxon A Táxon B Táxon C dedos nas patas: 0 = ausentes; 1 = presentes 0 0 1 1 antenas: 0 = ausentes; 1 = presentes 0 1 1 1 Através de procedimentos matemáticos (algoritmo), com o uso de programas para computador (ex: PAUP, NONA, TNT), produz- -se árvores filogenéticas ou cladogramas, que representam as re- lações de parentesco dos organismos analisados, ou seja, as suas re- lações filogenéticas. - Cladograma ou árvore filogenética: é o diagrama que representa as re- lações filogenéticas entre os táxons. O cladograma ao lado (Figura 2) apresenta dois passos, isto é, cada caráter mudou de estado apenas uma vez. O caráter 1 mudou do estado zero para o estado 1, o que significa um passo, e o caráter dois mudou de zero para um, mais um passo no cladograma (caráter 1: 0 a 1 e caráter 2: 0 a 1 / L= 2). Figura 2. Árvore filogenética (cladograma) gerada a partir da análise da matriz de dados. A Paleontologia na sala de aula 195 Figura 3. Representação de um grupo monofilético. Figura 4. Representação de um grupo parafilético. ,Se o número de características e de grupos analisados for pequeno, esse procedimento pode ser feito manualmente, sem a ajuda de um programa de computador. No entanto, quando o número de táxons (grupos) e caracteres é grande, os programas auxiliam o pesquisa- dor a encontrar rapidamente as árvores com o menor número de passos evolutivos, seguindo o Princípio da Parcimônia. Isto signifi- ca escolher a árvore que apresenta melhor resolução. É importante observar que a Sistemática Filogenética nunca par- te do princípio de que o exemplar em mãos é o ancestral e sim apenas um táxon relacionado (com certo grau de parentesco) aos demais estudados. ALGUNS CONCEITOS QUE APARECEM NA SISTEMÁTICA FILO- GENÉTICA Clado: é a denominação dos grupos monofiléticos, daí o nome Cla- dismo também aplicado a esta escola. Grupo monofilético: grupo que inclui o ancestral e todos os seus descendentes (Figura 3). Grupo parafilético: grupo que não incluie todos os descendentes de um ancestral (Figura 4). Grupo-irmão: é o grupo monofilético mais próximo daquele em foco no momento (Figura 5). A Paleontologia na sala de aula 196 A forma de classificação dos organismos sofreu uma profun- da modificação nas últimas quatro décadas, em função do advento da Sistemática Filogenética. Entretanto, o método possui várias limi- tações, que no momento não podem ser contornadas. Uma dessas limitações, principalmente em paleontologia, refere-se às caracterís- ticas utilizadas na análise. Para classificar organismos atuais, caracte- res como coloração, por exemplo, podem ser utilizados. No entanto, nos fósseis, essas características não ficam preservadas, inviabilizan- do o uso das mesmas. Mesmo assim, o uso deste método se tornou generalizado, uma vez que preenche todos os requisitos necessários para ser con- siderado científico, não sendo mais aceitável apresentar filogenias idealizadas, como faziam os sistematas clássicos. Figura 5. Exemplos de relações de parentesco (grupo-irmão). REFERÊNCIAS AMORIM, D. S. 2002. Fundamentos de Sistemática Filogenética. Ri- beirão Preto: Holos Editora, 156 p. PAPAVERO, N. 1994. Fundamentos práticos de Taxonomia Zoológica. UNESP, 285p. ATIVIDADES VINCULADAS AO CAPÍTULO Observando e agrupando organismos Construindo cladogramas Construção decladograma com braquiópodes Construindo cladogramas de área
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