Taxonomia e Sistemática

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Taxonomia e Sistemática 
 
 
 Universidade Estadual “ Júlio Mesquita Filho” 
Instituto de Biociências - Campus Rio Claro 
Disciplina: Invertebrados I 
 
 
 Profa. Dra. Caroline Rodrigues de Souza Stencel 
Tree of Life Web Project. 
 
 Grande diversidade 
dos seres vivos ( com 
cerca de 1.350.000 
espécies diferentes), 
resultantes do processo 
evolutivo que ocorreu ao 
longo dos tempos. 
 
 
2018: 
Três novas espécies de 
aracnídeos são descobertas em 
cavernas de Minas 
Eukoenenia navi, 
Eukoenenia neytiri e 
Eukoenenia eywa 
Exemplar de Eukoenenia sp 
http://gallery.kunzweb.net/main.php?g2_itemId=65365 
Cratera nigrimarginata Cratera aureomaculata 
Foto: Divulgação/Ilana Rossi 
Cratera cryptolineata 
A floresta de Araucárias é considerada um local de grande 
diversidade de platelmintos da terra, abrigando 
muitas espécies ainda não descritas. 
Como conhecer toda essa 
diversidade de formas? 
1.Nomear ( etapa de descrição). 
2.Agrupar, organizar. 
Os humanos sempre sentiram necessidade de agrupar os organismos na 
natureza, a fim de compreender a diversidade biológica e facilitar seu 
estudo. 
3.Compreender os processos. 
Pode-se fazer, então, perguntas complexas como: Quais são os mecanismos 
geradores dessa diversidade? 
 
 
 
 
Filogenia é a ciência da relação evolutiva entre grupos de organismos, 
descoberto por meio de sequenciamento de dados moleculares e 
matrizes de dados morfológicos. 
Sistemática é a ciência dedicada a inventariar e descrever a 
biodiversidade e compreender as relações filogenéticas entre os 
organismos. 
Taxonomia é a ciência da descoberta, descrição e classificação das 
[espécies] e grupo de espécies, com suas normas e princípios 
 
 
“Sem a taxonomia para dar a forma 
para os tijolos e a sistemática para dizer-
nos como colocar eles juntos, a casa da 
ciência biológica seria uma completa 
desordem” May (1990) 
Tree of Life Web Project. 
 Sistema de referência 
 
 Fácil de usar 
 Preditivo 
 Estável 
 Fácil de memorizar 
Sistemática 
Aristóteles ( 384 a.C.- 322 a.C ) 
 Classificação artificial ou 
empírica 
 Escola essencialista; 
 Tudo na natureza eram tipos 
naturais; 
 
 Classificação: semelhanças e 
diferenças 
 
Entidades físicas = Entidades biológicas 
Carl Linnaeus 
(1707 – 1787) 
 Segue a lógica aristotélica; 
 TEOLOGIA NATURAL; 
 Em 1758 o botânico sueco Linnée 
elaborou um sistema de 
classificação universal 
denominado "sistema binominal de 
nomenclatura" ou "sistema naturae", 
no qual a unidade básica de 
classificação é a espécie. 
 Organismos não variam. 
http://tonsoffacts.com/30-awesome-and-interesting-facts-about-carl-linnaeus/ 
 
 
Espécie 
 Conjunto de organismos semelhantes que podem cruzar 
entre si, originando descendentes férteis. 
 
 
 OBS: A restrição "em condições naturais" é importante, pois 
existem espécies cujos membros podem se cruzar e originar 
descendentes férteis em condições artificiais de cativeiro, 
nunca se cruzando, porém, em ambientes naturais. Os leões 
e os tigres, por exemplo, em cativeiro, podem originar 
descendentes férteis. 
 
Nomenclatura Zoológica 
 Na designação científica os nomes devem ser em latim de 
origem ou, então, latinizados. 
 Todo nome científico deve estar destacado no texto. Pode 
ser escrito em itálico, se for impresso, ou sublinhado se for 
em trabalhos manuscritos. 
 Cada organismo deve ser reconhecido por uma 
designação binomial, sendo o primeiro termo para 
designar o seu gênero e o segundo, a sua espécie. 
Considera-se um erro grave usar o nome da espécie 
isoladamente, sem ser antecedido pelo gênero. • 
 
 O nome relativo ao gênero deve ser um substantivo simples 
ou composto, escrito com inicial maiúscula. 
 O nome relativo à espécie deve ser um adjetivo escrito 
com inicial minúscula, salvo raríssimas exceções: nos casos de 
denominação específica em homenagem a pessoa célebre. 
 Por exemplo no Brasil, há quem escreva: Trypanosoma Cruzi, já 
que o termo Cruzi é a transliteração latina do nome de 
Oswaldo Cruz, uma homenagem a esse grande sanitarista 
brasileiro. 
 Em trabalhos científicos, após o nome do organismo é 
colocado, por extenso ou abreviadamente, o nome do 
autor que primeiro descreveu e denominou, sem qualquer 
pontuação intermediária, seguindo-se depois uma vírgula e 
data da primeira publicação. Exemplos: Cachorro: Canis 
familiaris Lineu ou L., 1758. 
 
 A designação para espécies é binomial, mas para 
subespécies é trinomial. 
 Mycobacterium tuberculosis hominis (tuberculose humana) 
 Mycobacterium tuberculosis bovis (tuberculose bovina) 
 Mycobacterium tuberculosis avis (tuberculose aviária) 
 Em zoologia, a família é denominada pela adição do sufixo 
idae ao radical correspondente ao nome do gênero-tipo 
(gênero mais característico da família). Para subfamília, o 
radical adotado é inae. 
 Gato - gênero: Felis; família: Felidae; sufamília: Felinae. 
 Cascavel - gênero: Crotalus; família: Crotalidae; sufamília: 
Crotalinae. 
Antonie Laurenti de Jussie(1748-
1836) 
 Percebe que algumas formas na natureza 
pareciam ser intermediárias. 
https://www.goodreads.com/author/show/3404534.Antoine_Laurent_de_Jussieu 
Darwin (1809-1882) 
 Evolução : organismos mudam 
através do tempo 
https://www.urbanarts.com.br/charles-darwin-rs-45246/p 
DESCENDÊNCIA COM MODIFICAÇÃO 
 Qual exemplo 
ilustra descendência 
com modificação – uma 
alteração em frequência 
gênica ao longo do 
tempo? 
Ernst Haeckel (1834-
1919) 
https://www.flickr.com/photos/22611996@N02/5728407696 
Árvore genealógica sugerida por Ernst Haeckel (1866) 
 Contemporâneo de Darwin 
 Árvore genealógica com 
direcionamento : seres 
primitivos e seres superiores 
Henning (1913-1976) 
 SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA 
Pressupostos do método: 
(a) Todos os grupos supra-específicos 
verdadeiros são oriundos de uma 
única espécie ancestral (monofilia). 
(b) A biodiversidade foi produzida pela 
modificação de caracteres. 
(c) Possibilidade de reconhecimento 
das mudanças nos caracteres ao 
longo do tempo em grupos ou 
linhagens. 
 
 
 Ela difere da Sistemática Clássica em alguns princípios 
básicos. 
 
 Por exemplo: 
Só devem ser utilizadas características exclusivas 
do grupo em questão, eliminando as 
características compartilhadas com outros 
grupos, surgindo assim a ideia de caráter derivado. 
 Ex: Segmentos nos anelídeos se comparado com nematóides 
 
Mas como pode ser usada a Sistemática 
Filogenética? 
• A utilização apenas dos caracteres derivados privilegia a 
novidade evolutiva (apomorfia) que cada grupo apresenta 
e elimina muitos aspectos compartilhados com outros 
grupos. 
 
• Por exemplo, dizer que: 
• um artrópode se caracteriza por possuir um cordão 
nervoso ventral, não o distingue de todos os outros organismos 
protostômios, pois os anelídeos também apresentam esta 
característica. 
• Assim, o cordão nervoso ventral é uma simplesiomorfia em 
artrópodes, ou seja, um caráter primitivo compartilhado. 
 
• Já a presença de apêndices articulados revestidos por 
um exoesqueleto é uma característica exclusiva dos 
artrópodes e, portanto, uma sinapomorfia ou caráter 
derivado compartilhado. 
 
 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 pesquisador a encontrar as 
árvores com o menor número de passos evolutivos, seguindo 
o Princípio da Parcimônia. Isto significa escolher a árvore 
que apresenta melhor resolução. 
 
 A Sistemática Filogenética nunca parte 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. 
 
 Clado: 
 É a denominação destes grupos, daí o nome 
Cladismo também aplicado a esta escola. 
 
 Cladograma ou Árvore Filogenética: 
 É o diagrama que representa as relações filogenéticas 
entre os clados. 
 
Conceitos da Sistemática Filogenética 
 Grupo monofilético: 
 Grupo que inclui o ancestral e todos os seus 
descendentes. 
 
Exemplo de grupo monofilético. 
 
 Grupo parafilético: 
 Grupo que possui um ancestral comum, mas não 
inclui todos os seus descendentes. 
 Grupo-irmão: 
 É o grupo monofilético mais próximo daquele em 
foco no momento. 
 
Exemplo de grupos-irmãos. 
 
• Estado derivado : apomorfia 
(apo: distante, longe de) 
 Pode ser compartilhada 
(sinapomorfia) ou exclusiva de um 
grupo ( autapomorfia) 
• Estado ancestral : plesiomorfia 
 (plesio: “próximo”) 
 
Construção de uma árvore 
filogenética 
 Árvores filogenéticas representam hipóteses sobre as 
relações evolutivas em um grupo de organismos. 
 Uma árvore filogenética pode ser construída usando-se 
características morfológicas (formato do corpo), 
bioquímicas, comportamentais ou moleculares de espécies ou 
outros grupos. 
 Ao construir uma árvore, nós organizamos as espécies em 
grupos aninhados com base em características 
derivadas (características diferentes daquelas do grupo 
ancestral) compartilhadas. 
 As sequências de genes ou proteínas podem ser comparadas 
entre espécies e usadas para construir árvores filogenéticas. 
Espécies estreitamente relacionadas geralmente têm poucas 
diferenças nas sequências, enquanto espécies menos 
relacionadas tendem a ter mais diferenças. 
 
Imagem modificada de Taxonomy and phylogeny: Figure 2, by Robert Bear et al., CC BY 4.0 
 O princípio subjacente é a ideia de Darwin de 
"descendência com modificação". 
 Basicamente, ao olhar o padrão de modificações 
(características novas) em organismos atuais, podemos descobrir - ou, 
ao menos, fazer hipóteses sobre - seu caminho de descendência a 
partir de um ancestral comum 
• A Sistemática Filogenética identifica e reúne os caracteres 
derivados em uma matriz de dados. 
 
• Nesta matriz, as características precisam ser polarizadas, 
ou seja: 
• aquelas que mais se parecem com o ancestral recebem o número 0 e 
• as mais derivadas recebem números subseqüentes (1, 2, 3). 
 
• Esse processo é feito comparando os grupos da 
análise com um ou mais grupos externos. 
• A escolha do grupo externo também segue alguns 
princípios previstos na metodologia, embora, em síntese, 
possa ser qualquer outro organismo vivo. 
 
Como reconhecer e escolher os 
caracteres (apomorfias) que vão 
indicar as relações de parentesco? 
• Característica "dedos nas patas": 0 = ausentes; 1 = presentes. 
Característica "antenas": 0 = ausentes; 1 = presentes. 
 
Representação de três táxons (A, B, C) de um 
grupo hipotético de animais comparados ao táxon 
que representa o grupo-externo. 
 
• A matriz de dados ilustra a transformação dos estados desses dois 
caracteres nos três táxons (A, B e C). 
• Os caracteres listados correspondem a ausência ou presença de 
dedos nas patas e de antenas nesses animais. 
• Matriz de Dados e polarização dos caracteres: 
 
0 0 0 
0 
1 
 O problema é que, quando construímos uma árvore, nós 
estamos reconstruindo essa história evolutiva a partir de 
dados incompletos e alguma vezes imperfeitos. Por exemplo: 
 Nem sempre somos capazes de diferenciar características que 
refletem ancestralidade compartilhada 
(características homólogas) de características que são 
similares mas surgiram de forma independente 
(características analógas surgidas por evolução 
convergente). [Veja um exemplo] 
 Características podem ser adquiridas ou perdidas múltiplas 
vezes ao longo da história evolutiva de uma espécie. Uma 
espécie pode ter uma característica derivada, mas então 
perdê-la (reverter à forma ancestral) ao longo do curso da 
evolução