Cladogramas

¿Qué es un cladograma?

Un cladograma es un diagrama que permite representar el parentesco evolutivo entre las especies. Este se parece a un árbol genealógico en que la base del árbol representa un antepasado común para los organismos o grupos ubicados al final de las ramas. Cuando hay una ramificación en un linaje esta se representa con una nueva rama. Todos los descendientes de esta nueva rama comparten un mismo ancestro y están más cercanos entre si que con los descendientes de otras ramas. Cada cladograma por representar las relaciones evolutivas entre un grupo de seres vivos se considera una teoría científica.

Un "clado" es la agrupación que incluye el ancestro común y todos sus descendientes, vivos o extintos. Estos conjuntos representan un grupo natural, pues su clasificación refleja la evolución del grupo.

Un clado puede estar conformado por una especie o por miles. Los clados están anidados dentro de otros, lo cual refleja que la clasificación biológica es jerárquica.

Los biólogos usan los cladogramas para tres propósitos: 1. Probar hipótesis sobre la evolución. 2. Aprender sobre las características de las especies extintas y los linajes ancestrales. 3. Clasificar los organismos según las características que heredaron de un ancestro común de forma tal que la clasificación revele la evolución de las especies.

En la imagen anterior se muestra el parentesco entre una bacteria, un hongo, una mariposa, un pez, una lagartija y un ratón. Junto a la línea del cladograma se notan unos cuadros rojos que indican las características compartidas.

·         La característica que está más en la base es el de estar formado por célula(s) eucariota(s), todos los linajes que se derivaron desde este punto, los que conducen a los hongos, las mariposa, los peces, las lagartijas y los ratones poseen esta característica;

·         La segunda característica señalada en este cladograma es la presencia de tejidos animales, todas las ramificaciones que hay después de este punto, las que conducen a las mariposas, los peces, las lagartijas y los ratones, poseen esta nueva característica.

·         También podemos hacer una lectura de las características que tienen los organismos teniendo en cuenta la información proporcionada por el cladograma, así pues podemos decir basados en este cladograma que un ratón posee: células eucariotas, tejidos animales, cráneo, pulmones y pelo.

·         Basados en el anterior cladograma podemos afirmar también que un ratón está más emparentado con una lagartija que con un pez ya que el nodo de bifurcación entre los linajes del ratón y la lagartija está más próximo que el nodo de bifurcación de los linajes que llevan al pez y al ratón.

Como se nota en el cladograma anterior todos los organismos se colocan en las hojas, y cada nodo interior se divide en dos ramas. Los taxones que resultan de cada bifurcación se denominan taxones hermanos o grupos hermanos. Cada clado se define en base a una serie de características que aparecen en sus miembros y que fueron heredadas a sus descendientes. Estas características identificadoras del clado se llaman sinapomofías (caracteres compartidos derivados). Por ejemplo, la presencia del cráneo es una sinapomorfia de los vertebrados, mientras que los pulmones es una sinapomorfia de los pulmonados.

Una característica presente en un cladograma se denominan una "plesiomorfía" si se encuentra en los dos grupos externos del grupo que se está analizando. En nuestro cladograma anterior la presencia de cráneo es una característica plesiomórfica frente a la característica de pelo, ya que la característica de cráneo se encuentra también en los grupos hermanos al ratón, en la lagartija y el pez. La característica de pelo al estar presente solo en los últimos descendientes de nuestro cladograma, recibe el nombre de "apomorfía". Los términos "plesiomórfico" y "apomórfico" se utilizan en lugar de "primitivo" y "derivado".

Errores comunes sobre los cladogramas

Durante mucho tiempo los biólogos han cometido algunos errores en la clasificación debido a la idea de "la gran cadena del ser" del filósofo griego Aristóteles.

 Esta idea sostiene que hay organismos más perfectos que otros y organiza los seres en una escalera, colocando en la parte superior a Dios y en la escala más inferior a los minerales. El hombre está ubicado a mitad de la escalera, justo debajo de los ángeles y por encima de los animales. Esta idea pasó a la Europa cristiana, por lo que fue tomada en cuenta por los primeros naturalistas que trabajaron en la clasificación de los seres vivos. Debido a la influencia de "la gran cadena del ser" se ha generado la creencia que hay organismos "más evolucionados" que otros.

En la siguiente filogenia se muestra un evento de especiación que dio origen a dos linajes: Uno condujo a los musgos y otro llevó a los helechos, los pinos, los cerezos. Los musgos de hoy en día han acumulado la misma cantidad de tiempo de evolución que las plantas del otro linaje. Las especies de musgos actualmente existentes NO son los antepasados de nuestros pinos y cerezos. Los musgos actuales son primos de las otras plantas.

Es importante tener en cuenta que en un cladograma se representa el parentesco de diferentes linajes (A, B. C y D), no una escalera como la que pensó Aristóteles.

Tampoco debemos cometer el error al leer un cladograma de izquierda a derecha de interpretarlo como niveles "más avanzados."

En un cladograma la derecha y la izquierda son arbitrarios. Lo importante es la posición relativa de los nodos, o puntos que conectan las ramas, los cuales representan los antepasados comunes de los animales nombrados al final de las ramas. Si retomamos el cladograma simplificado de los vegetales cualquiera de los dos que se ilustran a continuación tienen el mismo significado:

Este punto ilustra un error común. Los humanos no descienden de los chimpancés.Los humanos y los chimpancés son primos evolutivos, pues descienden de un mismo antepasado. Tampoco se puede afirmar que los humanos son "más evolucionados" que los chimpancés, pues ambos linajes (humano y chimpancé) han recorrido sus propios trayectos evolutivos que los han adaptado a sus respectivos ambientes. Muchas veces es necesario dejar esto en claro para evitar los malentendidos arriba mencionados, que son muy frecuentes en la mayoría de las personas cuando se habla de evolución.

Características en los cladogramas

Los científicos al estudiar la anatomía de los organismos buscan "estructuras homólogas" que les permitan comprender que tan emparentados están los seres que estudian. Las estructuras homólogas son aquellas que fueron heredadas de un mismo ancestro. Un ejemplo de estructuras homólogas son las cuatro extremidades de los tetrápodos. Murciélagos, ratones, aves, humanos y cocodrilos tienen cuatro extremidades. Los peces óseos y los tiburones no. El antecesor de los tetrápodos desarrolló cuatro extremidades y así todos sus descendientes las heredaron.

No todas las características son homólogas. Los delfines y los ictiosaurios (ya extintos) presentan una aleta dorsal que les facilita nadar. Las vacas y los camaleones no tienen aletas dorsales, pero esto no significa que los delfines estén más emparentados con los ictiosaurios que con las vacas. Si analizamos todas las características anatómicas nos daremos cuenta que los delfines tienen más en común con las vacas que con los ictiosaurios. Las aletas dorsales de los cuerpos de los delfines y los ictiosaurios son análogas. Porque evolucionaron de forma independiente para cumplir la misma función en ambientes similares. Las estructuras análogas son resultado de la evolución convergente.

También es posible que después de haber evolucionado una característica algunas especies hijas las pierdan. Como mencionábamos antes el clado de los tetrápodos (tetra = cuatro, y podos = extremidades) incluye la primera especie que evolucionó las cuatro extremidades y todos sus descendientes. Sin embargo, algunos de ellos perdieron las dos extremidades posteriores como las ballenas y los delfines; mientras que otros perdieron todas las cuatro extremidades, como las cecilias (anfibios), las serpientes y algunos lagartos. No por esto, las ballenas y las serpientes dejan de pertenecer a este clado.

ACTIVIDAD     PARA   LOS ESTUDIANTES  :    "Interpretemos cladogramas"

Para desarrollar la siguiente actividad es necesario que te hayas documentado sobre lo que es un cladograma. Si no lo sabes te recomendamos leer "Cladogramas: Ilustrando el parentesco evolutivo". En biología evolutiva se considera que las características anatómicas más generalizadas en un grupo taxonómico son más antiguas, mientras que las que se encuentran restringidas a grupos más pequeños son más recientes. Consultar  términos  desconocidos, glosario al final.

1.      La gráfica que se muestra a continuación ejemplifica esta situación para los vertebrados:

Según lo anteriormente expuesto se puede afirmar correctamente que:

A.     La aparición del pulgar oponible precedió a la aparición del pelo.

B.     La aparición del pelo en los mamíferos se dio mucho antes que la aparición del pulgar oponible en los primates.

C.    La evolución de la placenta fue posterior a la evolución de un mentón en la mandíbula.

D.    La presencia de cuatro extremidades en los vertebrados es una característica de evolución más reciente que la del cráneo.

Responde de la siguiente manera:

Marca A si 1 y 2 son correctas. Marca B si 2 y 3 son correctas. Marca C si 3 y 4 son correctas. Marca D si 2 y 4 son correctas.

2, Responde la siguiente pregunta teniendo en cuenta el cladograma que se muestra a continuación:

Como se muestra en el diagrama, el buitre del Nuevo Mundo pertenece a un linaje diferente al buitre del Viejo Mundo. Sin embargo, al observarlos presentan semejanzas estructurales y de comportamiento. Dichas similitudes serían más probablemente el resultado de

A.     La adaptación a estilos de vida muy semejantes.

B.     Cruces permanentes entre buitres del Nuevo Mundo con buitres del Viejo Mundo.

C.    Ritmos diferentes de evolución y adaptación.

D.    Presentar un ancestro común con líneas evolutivas dependientes.

3.El siguiente es un cuadro comparativo de las características de los huevos de cuatro grupos de reptiles

Si se sabe que estos organismos están emparentados evolutivamente, el árbol filogenético que mejor relacionaría estos organismos por el tipo de huevo es

4. Algunos grupos de animales presentan metamerismo, es decir tienen su cuerpo organizado en una serie de elementos que se repiten. Los anélidos y los artrópodos son grupos de animales que presentan metamería, mientras que los moluscos no. Si sabemos que las características homólogas de los organismos reflejan un antepasado común se puede afirmar que el diagrama que mejor refleja las relaciones evolutivas entre artrópodos, moluscos y anélidos es:

5.El siguiente árbol filogenético representa la historia evolutiva de un grupo de organismos.

De acuerdo con esto podría afirmarse que existe un ancestro común en el punto

A. 5 para A, B, C, D, E y F    B. 3 para B, C y D 

C.2 para B, C, D, E y F          D. 4 para A, B, C y D

1.     Responde las SIGUIENTES PREGUNTAS teniendo en cuenta el siguiente cladograma

·         Según el cladograma se puede afirmar que la especie más emparentada con el caballo es

A.     La vaca.

B.     El koala.

C.    La vaca y venado por igual.

D.    La trucha.

·         La característica Nº 2 es:

A.     Glándulas mamarias

B.     Mandíbula formada por un solo hueso.

C.    Pelo

D.    Todas las anteriores.

·         Son organismos con 4 "estómagos":

A.     Vaca y venado.

B.     Caballo y vaca.

C.    Cocodrilo, Koala y caballo.

D.    Solo el cocodrilo.

·         Con toda seguridad el grupo indicado como clado A son:

A.     los vertebrados.

B.     los tetrápodos.

C.    los cordados.

D.    los amniotas.

·         El grupo señalado como clado B cumple con todas las siguientes características excepto:

A.     Poseen un solo hueso formando la mandíbula.

B.     Poseen glándulas sebáceas y sudoríporas en la piel.

C.    Poseen pulgar oponible.

D.    Poseen respiración pulmonar.

·         El grupo indicado como clado C son:

A.     Los primates.

B.     Los cordados.

C.    Los vertebrados.

D.    Los mamíferos euterios.

  GLOSARIO

Amniota: Vertebrados cuyos embriones poseen una membrana denominada amnios. El amnios encierra un espacio lleno de líquido (el líquido amniotico) alrededor del embrión en desarrollo. Los reptiles, aves y mamíferos son amniotas.

Anélidos: Gusanos con celoma (cavidad del cuerpo revestida por el peritoneo) con el cuerpo dividido en anillos semejantes. Los anélidos poseen un sistema nervioso que consta de ganglios cerebroidios y dos cordones nerviosos fusionados que recorren el cuerpo; su sistema circulatorio es cerrado, con vasos circulatorios musculares, impulsan la sangre por medio de arcos aórticos. Los anélidos más representativos son la lombriz de tierra y las sanguijuelas.

Angiosperma: Son las plantas que producen flores. El término angiosperma proviene del griego angeion = vaso y sperma = semilla. Literalmente significa "semilla guardada o semilla cubierta" ya que en ellas las semillas están protegidas por los ovarios maduros (el fruto).

Artrópodos: Animales de simetría bilateral con patas articuladas y esqueleto externo. El grupo de los artrópodos incluye a los insectos, arácnidos, crustáceos, las cacerolas de mar, trilobites, entre otros. Los artrópodos tienen un sistema muscular complejo, el cual se une a su exoesqueleto; un sistema circulatorio abierto con un corazón contráctil y un sistema nervioso similar al de los anélidos.

Cordados: Animales celomados que poseen, al menos en estado embrionario, las siguientes características: Una varilla esquelética en la parte dorsal, llamada notocorda, hendiduras faríngeas, cordón nervioso tubular dorsal, cola postanal. Los seres humanos son cordados, solo que las características del grupo están presentes mientras que están desarrollándose como embriones. Los vertebrados son un subgrupo de los cordados.

Espermatofita: Plantas que se reproducen por semillas. Este grupo incluye a las gimnospermas y angioespermas.

Eucariotas: Célula que posee un núcleo delimitado por una membrana (la membrana nuclear), además de organelos como mitocondrias, retículo endoplasmático y aparato de Golgi. Las células eucariotas poseen cromosomas en los que el ADN está asociado a proteínas denominadas histonas. El término eucariota también se aplica a los organismos formados por este tipo de células.

Euglena: Protisto unicelular flagelado sin pared celular que habita principalmente el agua dulce. Las euglenas poseen clorofilas a y b como pigmentos fotosintéticos, y utilizan la molécula de paramilón como material de reserva.

Euterio: Mamífero en el cual se invierte más tiempo y energía en la gestación y que dan a luz crías en un estado avanzado de desarrollo. Estos mamíferos tienen una placenta compleja (corioalantoidea). Los humanos, los conejos y los murciélagos son euterios; los canguros y demás marsupiales no son euterios porque ellos poseen una placenta primitiva (coriovitelina) además que dan a luz crías demasiado inmaduras.

Filogenético: Que hace referencia a la historia evolutiva de un grupo de organismos.

Floema: Tejido vascular de las plantas traqueofitas que conducen los azucares y otras moléculas elaboradas desde las hojas hasta partes.

Glándula sebácea: Estructuras de la piel de los mamíferos encargadas de producir grasas o lípidos que permiten el cuidado de la piel.

Gimnosperma: Plantas con semillas que no están encerradas en el ovario. El término significa literalmente "semillas desnudas". Los pinos, cipreces y araucarias con las gimnospermas más familiares.

Grupo taxonómico: Grupo de clasificación de seres vivos.

Mamífero: Vertebrados que se caracterizan por tener pelo, glándulas mamarias, tres huesecillos en el oído medio, glándulas sebáceas en la piel, corazón dividido en cuatro cavidades, y que alimentan a sus crías con leche. Los humanos, las ratas y los delfines son ejemplos de mamíferos.

Metamería: Tipo de organización corporal de los animales a base de elementos repetidos (metámeros).

Metámero: Unidad corporal que se repite a lo largo del eje longitudinal de cuerpo de un animal. Los términos somito y segmento pueden utilizarse como sinónimos.

Moluscos: Grupo de animales invertebrados que se caracterizan por poseer simetría bilateral, un píe muscular, un órgano raspador denominado rádula y un par de pliegues en la parte dorsal llamada manto. Los caracoles, babosas de mar, babosas de tierra, calamares y pulpos son los moluscos más conocidos.

Musgos: Planta poco compleja que carece de sistema vascular, raíces verdaderas, hojas verdaderas y que también carece de flores.

Nuevo Mundo: Término con el que se designa a América.