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¿que reúne a los seres vivos? segunda parte, Las nuevas clasificaciones y sus autores

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07/07/2019 09:02 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

Los procariotas (del griego pros = 'antes' y Karion = 'núcleo') son un tipo de organismos unicelulares caracterizados por no disponer de núcleo celular diferenciado, es decir, su ADN no está confinado a la interior de una membrana,

Sino que está en una región irregular del citoplasma llamada nucleoide, contraponiéndose así a los eucariotas . Generalmente son microscópicos y nunca forman tejidos diferenciados. Sus partes principales son la membrana plasmática, los ribosomas, El cromosoma, la pared celular y el mesosoma .

Antiguamente, habían sido recogidos por esta razón en el reino de los monera que actualmente se sabe que es un paragrup sin valor taxonómico . En la clasificación actual, se separan en dos de los tres grandes dominios de la vida: Eubacteria (los bacterias ) y Archaea .

Entre las principales características distintivas de las bacterias en contraposición con los eucariotas, destacan: la falta de histonas verdaderos, ADN menudo circular; división celular por fisión binaria ; carencia de orgánulos membranosos y de nucléolo .

Son este tipo de células las que llegan a soportar límites más extremófilos a nivel de salinidad, pH y temperatura . Miden entre 1 y 100 micras.

 

Árbol filogenético de la vida utilizado en la actualidad

A.Los eucariotas (Eukarya)

son organismos celulares con núcleo diferenciado y otros orgánulos encerrados dentro de membranas biológicas, contrapuestos así los procariotas. Decimos que las células eucariotas están aparte de las células procarióticas (bacterias y Archaea) por el núcleo celular, el cual contiene el material genético, encerrado en la envoltura nuclear.

 

La presencia de un núcleo da a los eucariotas su nombre, el cual proviene del griego: e? (eu, 'bien, bueno') y ?????? (karyon, 'nuez' y de ahí 'núcleo'). Las células eucariotas también contienen otros orgánulos con membrana como las mitocondrias o los aparatos de Golgi. Además, las plantas y las algas contienen cloroplastos. Muchos organismos unicelulares son eucariotas, como lo son los protozoa. Todos los organismos multicelulares son eucariotas, incluyendo animales, plantas y hongos.

BACTERIA, EUKARYA!

B.Los procarites (bacterias y Archaea)

del griego pro = 'antes' y Karion = 'núcleo', son un tipo de organismos unicelulares caracterizados por no disponer de núcleo celular diferenciado, es decir, su ADN no está confinado en el interior de una membrana, sino que está en una región irregular del citoplasma llamada nucleoide, contraponiéndose así a los eucariotas. Generalmente son microscópicos y nunca forman tejidos diferenciados. Antiguamente habían sido recogidos por esta razón en el reino de los monera que actualmente se sabe que es un para grupo sin valor taxonómico. En la clasificación actual, se separan en dos de los tres grandes dominios de la vida: Eubacteria (las bacterias) y Archaea.

Las nuevas clasificaciones y sus autores

Tanto Lineo como Darwin mantenían la división de Aristóteles en dos grandes reinos: el reino animal y el reino vegetal. Esta clasificación estaba basada en similitudes morfológicas reconocidas a simple vista.

El avance de la tecnología (microscopio) permitió la ampliación de lo que podía ser considerado y analizado para realizar clasificaciones de lo vivo. El biólogo y filósofo alemán Ernst Haeckel (1834-1919) introdujo, en 1866, un tercer reino que desafiaba la antigua forma de clasificación de lo vivo en animales y plantas. El reino de las Protistas, tal como fue denominado, estaba constituido por formas unicelulares que no podían ser categorizadas en los reinos conocidos hasta ese momento.

Ernst Haeckel (1834-1919)

En 1938, y posteriormente en 1956, el biólogo estadounidense Herbert Copeland (1902-1968) realiza una reclasificación e introduce un cuarto reino, denominado monera, que consistía básicamente en lo que se designará posteriormente como bacterias

Herbert Copeland (1902-1968)

El naturalista francés Edouard Chatton (1883-1947), también en 1956, descubre que las células pueden ser divididas en dos grandes grupos en base a sus características morfológicas: aquellas que poseen núcleo y organelas internas y aquellas que no tienen (11). Y propone clasificar a los organismos que contienen el primer tipo de células como eucariotas (del griego eu, ‘bien’ o ‘normal’, y karyon, ‘nuez’ o ‘núcleo’) y aquellos que no, como procariotas.

 

Edouard Chatton (1883-1947)

En 1959, el botánico y ecólogo vegetal norteamericano Robert Whittaker (1920-1980) propuso un quinto reino, el de los Hongos. Tenemos así dos sistemas clasificatorios -la dicotomía eucariotas/procariotas y el esquema de cinco reinos: animal, vegetal, protista, monera y hongos- que coexistieron durante bastante tiempo a pesar de presentar un cierto grado de incompatibilidad.

Biología molecular

A partir de los años 1960 surge la biología molecular como una disciplina que explica los procesos biológicos a nivel molecular. Los avances metodológicos y teóricos ampliaron las características a partir de las cuales es posible generar clasificaciones de lo vivo. Cientos de moléculas son secuenciadas año a año, las bases de datos se llenan de secuencias y la tecnología avanza rápidamente teniendo equipamientos cada vez más potentes que permiten conseguir secuencias de genomas completos en menos tiempo.

A partir del desarrollo de la tecnología en el área molecular entramos en un 'paradigma molecular' donde se sostiene que todo tipo de información biológica sobre un organismo puede ser obtenida a partir de sus genes. Así se construye la noción de que toda la historia de la vida en este planeta puede ser conocida a partir de la información preservada en los genes de los organismos presentes hoy en día.

En las palabras del microbiólogo norteamericano Carl Woese (1928-2012) "la historia genealógica de un organismo está escrita de una u otra forma en las secuencias de cada uno de sus genes" y ésta es la base de una nueva disciplina denominada evolución molecular.

El cladismo

Otra de las novedades, en relación a las clasificaciones biológicas, en la segunda mitad del siglo XX, es el desarrollo de un método denominado 'cladismo' por el cual se asume que es posible establecer las relaciones filogenéticas entre organismos en base a una serie de principios y presupuestos, entre ellos que la naturaleza tiene una estructura jerárquica, la cual puede ser develada a partir del análisis de caracteres derivados compartidos por un grupo. El método exige que los caracteres usados para comparaciones filogenéticos posean novedades evolutivas. El objetivo de una clasificación cladística es reflejar las relaciones filogenéticas entre los diferentes organismos y no su grado de divergencia adaptativa o semejanza general (recordemos el ejemplo de la palmera y la cica).

Willi Hennig (1913-1976)

El concepto fue publicado por primera vez por el alemán Willi Hennig (1913-1976) en Teoría de la Sistemática Filogenética (1950). El cladismo considera las relaciones filogenéticos como de importancia central en las clasificaciones biológicas. Debe asumirse el principio de parsimonia (o navaja de Occam: “La explicación más probable para la aparición de un conjunto de caracteres es aquella que precisa menor número de cambios evolutivos”) es decir, será considerada correcta aquella filogenia que explique una determinada diversidad biológica en el menor 'número de pasos' evolutivos.

Monofilia, parafilia y polifilia

Un grupo formado por un ancestro y todos sus descendientes se denomina monofilético o clado. Al grupo al que se le ha excluido alguno de sus descendientes se lo llama parafilético. Los grupos formados por los descendientes de más de un ancestro se denominan polifiléticos.

Los grupos parafiléticos (sobre esto existe una controversia: ver más abajo) no son considerados naturales para fines de clasificación (ver árbol de la izquierda (a). Allí, el grupo representado por los individuos A, B, C y D es monofilético (todos tienen un origen común). Y si considerásemos a los individuos A, B, E y F, el grupo es parafilético ya que A y B tienen un origen diferente que E y F).

Fuente: Rita Daniela Fernández Medina en Algunas reflexiones sobre la clasificación de los organismos vivos. Scielo

El grupo que contenga elementos pertenecientes a grupos con orígenes diferentes no es un 'grupo natural'. Se asume que la clasificación resultante refleja detalladamente y sin ambigüedades la filogenia. La forma de representación de estas filogenias es en la forma de cladogramas (Fig. 2). Las especies existen entre los puntos de bifurcación. Cada vez que existe una bifurcación dos nuevas especies aparecen y una antigua deja de existir.

Mecanismo de transferencia genética

También creo necesario que conozcamos lo que se llama transferencia horizontal de genes o HGT (de las siglas en inglés de Horizontal gene transfer): es cualquier proceso en el que un organismo transfiere material genético a otra célula que no es su descendiente. Por contraste, la transferencia vertical de genes sucede cuando un organismo recibe material genético de su antepasado, como por ejemplo su padre.

El traslado de genes horizontal es un fenómeno que se da de manera más habitual en microorganismos, especialmente en bacterias, por la transferencia de genes citoplasmáticos que son codificados como un plásmido. Sin embargo esta transferencia se ha demostrado poder realizarse en otros organismos como levaduras y células animales y vegetales en condiciones experimentales.

Los mecanismos de transmisión de la información entre microorganismos son:

1.La conjugación

En la conjugación intervienen dos bacterias donde hay un donador y un receptor. Para poder hacer este proceso se necesita que haya contacto entre los dos bacterias y se hace a través del pilus por donde pasa la información genética de una bacteria a otro. En este proceso se necesita que los dos bacterias sean de la misma especie.

Esquema de la conjugación bacteriana. 1.- La célula donante genera un pivotes. 2.- El pilus se une a la célula receptora y ambas células se aproximan. 3.- La bacteria dan hace pasar la información a través del pilus. 4.- La célula donante sintetiza una segunda cadena y se queda como el principio mientras y ambas generan nuevos pilis haciendo que sean donadores.

1.La transformación

Se da en aquellos casos en que unas bacterias que por fagocitosis cogen fragmentos de ADN residuales de algún otro bacteria muerto en el medio. Posteriormente este ADN se puede incorporar. A través de este mecanismo se pueden obtener nuevas especies, ya que puede coger material genético de una que no es la suya.

1.La transducción

Este mecanismo se produce cuando se da la infección de un virus. Los virus cuando infectan unen el ADN con la información genética de la célula huésped y se replica, puede darse el caso de que por un error el virus a la hora de replicarse coja material genético del huésped y se lo incorpore como si fuera suyo, en este caso cuando este nuevo virus infecte una bacteria, introducirá material genético a otro.

 

Fuente: SlideShare

https://es.slideshare.net/mdfarfan/transferencia-horizontal-de-informacin-gentica

Se utiliza el concepto de especie genealógica, es decir, se considera que un organismo o grupo de organismos pertenecen a la misma especie, si sus genes coalescen, es decir, que coinciden genealógicamente de forma más reciente con cualquier miembro del grupo que con otro organismo de fuera del grupo.

Este cladograma muestra la relación entre varios grupos de insectos. En algunos cladogramas, la longitud de las líneas horizontales indica el tiempo transcurrido desde el último ancestro común. Fuente: Wikipedia

https://es.wikipedia.org/wiki/Clad%C3%ADstica

Para entender esta clasificación taxonómica, utilizaremos el ejemplo siguiente. Se cree que las aves y los reptiles descienden de un único ancestro común, luego este grupo taxonómico (amarillo en el diagrama) es considerado monofilético.

¿que reúne a los seres vivos?

Los reptiles actuales como grupo también tienen un ancestro común a todos ellos, pero ese grupo (reptiles modernos) no incluye a todos los descendientes de tal ancestro porque se está dejando a las aves fuera (sólo incluye los de color cian en el diagrama), un grupo así decimos que es parafilético.

Un grupo que incluyera a los vertebrados de sangre caliente contendría sólo a los mamíferos y las aves (rojo/naranja en el diagrama) y sería polifilético, porque entre los miembros de este agrupamiento no está el más reciente ancestro común de ellos. Los animales de sangre caliente son todos descendientes de un ancestro de sangre fría. La condición endotérmica ("sangre caliente") ha aparecido dos veces, independientemente, en el ancestro de los mamíferos, por un lado, y en el de las aves (y quizá algunos o todos los dinosaurios), por otro.

Algunos autores sostienen que la diferencia entre grupos parafiléticos y polifiléticos es sutil, y prefieren llamar a estos dos tipos de asemblajes como "no-monofiléticos". Muchos taxones largamente reconocidos de plantas y animales resultaron ser no monofiléticos según los análisis de filogenia hechos en las últimas décadas, por lo que muchos científicos recomendaron abandonar su uso, ejemplos de estos taxones son Prokaryota, Protista, Pisces, Reptilia, Bryophyta, Pteridophyta, Dicotyledoneae, y varios otros más. Como su uso está muy extendido por haber sido tradicionalmente reconocidos, y porque muchos científicos consideran a los taxones parafiléticos válidos (discusión que aún no está terminada en el ambiente científico, el ejemplo más claro de un taxón que muchos desean conservar quizás sean los reptiles), a veces se indica el nombre del taxón, con la salvedad de que su nombre se pone entre comillas, para indicar que el taxón no se corresponde con un clado.

Los cladogramas

Como ya habíamos dicho, la forma de representación de estas filogenias es en la forma de cladogramas, que representan el parentesco evolutivo entre las especies.

Un cladograma es un diagrama que 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 sí que con los descendientes de otras ramas. Cada cladog

Fuente: Sin dioses

http://www.sindioses.org/cienciaorigenes/cladogramas.html

En un cladograma todos los organismos actuales se colocan en las hojas, y cada nodo interior es idealmente binario (con dos ramas) y contiene un ancestro común. Los dos taxones de cada bifurcación se llaman taxones hermanos o grupos hermanos.

Cada subárbol, independientemente del número de elementos que contenga, se llama clado o grupo formado por un ancestro y todos sus descendientes, vivos o extintos. Todos los organismos de un grupo natural están contenidos en un clado que comparte un ancestro común (uno que no compartan con ningún otro organismo del diagrama).

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

Ejemplos de clados jerarquizados

Cada clado se define en una serie de características que aparecen en sus miembros, pero no en las otras formas de las que ha divergido. El cladismo se caracteriza por distinguir las homologías derivadas (sinapomorfías), es decir, los caracteres derivados comunes dentro de un grupo, de las primitivas (plesiomorfías, es decir, las características de los ancestros), y utilizar solo las primeras como caracteres válidos para la agrupación de taxones. Estas características identificadoras del clado se llaman sinapomorfias (caracteres compartidos derivados). Por ejemplo, las alas anteriores endurecidas (élitros) son una sinapomorfia de los escarabajos, mientras que la vernación circinada, o desenrollar los brotes nuevos, es una sinapomorfia de los helechos.

Los biólogos usan los cladogramas para desmostrar sus hipótesis sobre la evolución, para aprender sobre las características de las especies extintas y los linajes ancestrales y para clasificar los organismos según las características que heredaron de un ancestro común de forma tal que la clasificación revele la evolución de las especies. Veamos lo dicho con un ejemplo de cladograma y la estupenda explicación de Sin dioses:

http://www.sindioses.org/cienciaorigenes/cladogramas.html

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.

Una vez más, insistamos en las características de los clados. Una de las características presente se denomina "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 en la confección de un cladograma

Después de todo lo visto hasta aquí, no podemos sostener la creencia de que hay organismos "más evolucionados" que otros, un error que deriva de 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 todavía sostienen muchas personas.

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

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

En conclusión, diremos que la filogenia es la relación de parentesco entre especies o taxones, tanto en lingüística como en biología. La filogenética es la parte de la biología evolutiva que se ocupa de determinar la filogenia de los seres vivos, y consiste en el estudio de las relaciones evolutivas entre diferentes grupos de organismos a partir de la distribución de los caracteres primitivos y derivados en cada taxón, utilizando matrices de información de morfología, anatomía, embriología, moléculas de ADN, etcétera.

En los inicios de la sistemática, los caracteres utilizados para comparar a los grupos entre sí eran conspicuos, principalmente morfológicos. A medida que se acumuló más conocimiento se empezó a tomar cada vez más cantidad de caracteres crípticos, como los anatómicos, embriológicos, serológicos, químicos y finalmente caracteres del cariotipo (patrón cromosómico de una especie expresado a través de un código, establecido por convenio, que describe las características de sus cromosomas. El cariotipo es característico de cada especie, al igual que el número de cromosomas; el ser humano tiene 46 cromosomas, 23 pares porque somos diploides o 2n en el núcleo de cada célula, organizados en 22 pares autosómicos y 1 par sexual hombre XY y mujer XX) y los derivados del análisis del ADN.

Cariotipo de un linfocito de una mujer

Con esta información se establecen los árboles filogenéticos o cladogramas, base de la clasificación filogenética. Esta clasificación forma parte de la sistemática, que además también comprende los sistemas de clasificación fenética (clasificación de los organismos basándose en su similitud, generalmente en su morfología, o en cualidades observables) y clásica o Linneana.

La evolución es un proceso muy lento, y en la gran mayoría de los casos nadie la ha visto suceder, por lo tanto, cuando intentamos explicar el origen de la diversidad biológica, recurrimos a hipótesis que tratan de determinar cómo deberían analizarse los organismos para determinar su filogenia. En la Wikipedia vemos un ejemplo de clasificación filogenética.

La clasificación filogenética es una clasificación científica de las especies basada únicamente en las relaciones de proximidad evolutiva entre las distintas especies, reconstruyendo la historia de su diversificación (filogénesis) desde el origen de la vida en la Tierra hasta la actualidad. Para construir este tipo de clasificación se recurre ahora generalmente al método cladístico ideado por Willi Hennig. Esta clasificación ha reemplazado progresivamente a la clasificación tradicional (o linneana), iniciada por Carlos Linneo en 1735 en su libro Systema Naturae. Como ejemplo se adjunta la clasificación filogenética del clado AVES.

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.

 

A partir de los avances de la biología molecular, un nuevo sistema clasificatorio es propuesto, en 1990, por Carl Woese (1928-2012). En él se incluye una nueva categoría taxonómica denominada 'dominio'. Veamos de qué se trata para después analizar los presupuestos en los cuales se basa. La clasificación se basa en la comparación de las secuencias nucleotídicas de moléculas consideradas universales, siguiendo los presupuestos del cladismo. La clasificación resultante se conoce como Sistema de Clasificación Universal (Figura superior). Los defensores de este sistema de clasificación sostienen que el mismo es 'natural' en los taxones superiores (dominio) y que provee además de un sistema que permite una clasificación totalmente natural de los microorganismos.

Carl Richard Woese (1928-2012)

A partir de la propuesta de este sistema de clasificación de lo vivo en dominios, se ha generado una polémica en relación a la importancia del mismo, principalmente con los defensores del sistema dicotómico procariotas-eucariotas- del cual Ernst Mayr fue su mayor exponente.

Representación moderna del árbol filogenético. En él se incorpora una nueva categoría taxonómica: el dominio (Bacteria, Archaea y Eukarya).

Formas de clasificar lo vivo, formas de pensar lo vivo

Los modos de pensamiento dominantes durante el siglo XX pueden ser divididos en dos grandes líneas, ambos antiesencialistas, con raíces históricas profundas y que han sido ampliamente aceptados durante buena parte del siglo pasado.

En primer lugar, el llamado pensamiento poblacional (population thinking) fue el principal referente dentro del área de sistemática y evolución en los comienzos del siglo. Se opuso a la teoría esencialista y tuvo su mayor desarrollo durante los años de la síntesis o teoría sintética de la evolución.

Esta forma de pensamiento no cree en la existencia de tipos o formas “naturales”, que en Aristóteles más bien se referían a las “ideas” platónicas. Defienden que las variaciones individuales dentro de las especies son el resultado de un proceso continuo de mutación y recombinación. El filósofo de la ciencia Elliot Sober (1980, p.370) sostiene que "más que mirar a una realidad que subraya la diversidad, el pensamiento poblacional postula una realidad sustentada por la diversidad".

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