Árbol de la Vida

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La definición de árbol de la vida es la de una representación convencionalizada y a menudo ornamentada de un árbol utilizada como motivo decorativo. una representación convencionalizada y a menudo ornamentada de un árbol utilizada como motivo decorativo.

El árbol filogenético (también filogenia o árbol evolutivo)

Un árbol filogenético (también filogenia o árbol evolutivo) es la historia genealógica de los organismos, tanto vivos como extinguidos. La filogenia representa el patrón histórico de relaciones entre los organismos que ha resultado de la acción de muchos procesos evolutivos diferentes. Las relaciones filogenéticas se representan mediante diagramas de ramificación llamados cladogramas o árboles filogenéticos. Los cladogramas muestran las afinidades relativas de los grupos de organismos llamados taxones. Estos grupos de organismos tienen cierta unidad genealógica y se les asigna un rango taxonómico como especie, género, familia u orden.

Por ejemplo, dos especies de gatos -el león (Panthera leo) y el tigre (Panthera tigris)- están más relacionadas entre sí que cualquiera de ellas con el lobo gris (Canis latrans). La familia que incluye a todos los gatos, Felidae, está más estrechamente relacionada con la familia que incluye a todos los perros, Canidae, que cualquiera de ellas con la familia que incluye a las jirafas, Giraffidae. El león y el tigre, y los Felidae y Canidae, se denominan taxones hermanos por su estrecha relación con el lobo gris, o con los Giraffidae, respectivamente.

Los cladogramas representan, pues, una jerarquía de relaciones entre un grupo de taxones. Los puntos de ramificación, o nodos, de un cladograma representan ancestros comunes hipotéticos (no ancestros reales específicos), y las ramas conectan taxones hermanos descendientes. Si los taxones considerados son especies, los nodos se consideran eventos de especiación. El objetivo de la ciencia de la cladística, o análisis filogenético, es descubrir estas relaciones entre grupos hermanos (cladística) e identificar lo que se denomina grupos monofiléticos: dos o más taxones que se postula que tienen un único origen común.

Metodología

La aceptación de un cladograma depende de las pruebas empíricas que lo apoyan en relación con las hipótesis alternativas de relación para esos mismos taxones. Las pruebas a favor o en contra de las hipótesis filogenéticas alternativas provienen del estudio comparativo de las características de esos taxones. Las similitudes y diferencias se determinan mediante la comparación de los atributos anatómicos, conductuales, fisiológicos o moleculares [como las secuencias de ácido desoxirribonucleico (ADN)] entre los taxones. La afirmación de que dos rasgos en dos o más taxones son similares y, por tanto, constituyen un carácter compartido es, en esencia, una hipótesis preliminar de que son homólogos; es decir, los taxones heredaron la forma específica del rasgo de su ancestro común. Sin embargo, no todas las similitudes son homólogas; algunas se desarrollan de forma independiente a través de una evolución convergente o paralela, y aunque pueden ser similares en apariencia, tuvieron historias diferentes y, por tanto, no son realmente el mismo rasgo. En la teoría cladística, las similitudes homólogas compartidas son primitivas (condición plesiomórfica) o derivadas (condición apomórfica), mientras que las similitudes no homólogas se denominan homoplasias (o a veces, paralelismos o convergencias). Esta distinción sobre los conceptos y la terminología es importante porque sólo los caracteres derivados constituyen una prueba de que los grupos están realmente relacionados.

A medida que los linajes evolutivos se diversifican, algunos caracteres se modifican. Algunos ejemplos son el agrandamiento de las extremidades anteriores o la pérdida de los dedos de la mano. Así, durante la evolución, el pie de un mamífero podría transformarse de una condición primitiva de tener cinco dígitos a una forma derivada con sólo cuatro dígitos. Tras la ramificación en el nodo 1, el pie de un linaje sufre una modificación evolutiva que implica la pérdida de un dígito (expresada como estado de carácter A). Un evento de ramificación posterior produjo entonces los taxones 1 y 2, que heredaron ese carácter derivado. Sin embargo, el linaje que dio lugar al taxón 3 conservó la condición primitiva de cinco dígitos (estado de carácter a). La presencia del carácter derivado compartido, A, se denomina sinapomorfía, e identifica a los taxones 1 y 2 como más estrechamente relacionados entre sí que cualquiera de ellos con el taxón 3. La distinción entre las condiciones primitivas y derivadas de un carácter dentro de un grupo de taxones (el ingrupo) se suele llevar a cabo mediante comparaciones con grupos que se postula que tienen relaciones más distantes (outgroups). Los estados de los caracteres que están presentes en los ingroups pero no en los outgroups se postulan como derivados. Para determinar las relaciones entre las especies de gatos (familia Felidae), las comparaciones con caracteres de otros carnívoros de otros grupos, como los perros (Canidae) o los osos (Ursidae), ayudarían a distinguir los estados primitivos y derivados dentro de los gatos.

Los sistemáticos han desarrollado programas informáticos que intentan identificar los caracteres derivados compartidos (sinapomorfías) y, al mismo tiempo, los utilizan para construir los mejores árboles filogenéticos para los datos disponibles. Conceptualmente, los dos procedimientos -determinar la polaridad de las transformaciones de los caracteres y encontrar el mejor árbol filogenético- están lógicamente relacionados. Por ejemplo, son posibles tres árboles filogenéticos alternativos para tres taxones. Un análisis comparativo de los tres podría revelar que comparten cuatro caracteres, A–D, cada uno de los cuales tiene dos estados alternativos. Las comparaciones con uno o más taxones fuera de grupo ayudan al sistemático a interpretar la polaridad de estos estados de los caracteres (en este ejemplo, las letras mayúsculas se toman como las condiciones derivadas). Dadas las distribuciones de los estados de carácter en algunos casos, las transformaciones de carácter postuladas pueden ser asignadas a las ramas de cada árbol alternativo. En los tres árboles, la condición derivada, A, une a los tres taxones del intragrupo pero no puede ayudar a elegir entre las tres alternativas por sus interrelaciones. Cuando se examina el segundo carácter, se ve que la condición derivada postulada, B, une a los taxones 2 y 3 con exclusión del taxón 1, que tiene la condición primitiva, a. Las condiciones derivadas del tercer y cuarto carácter se encuentran cada una en un solo taxón: C en el taxón 3 y D en el taxón 2, respectivamente. Por lo tanto, sólo la transformación de b en B aporta información filogenética. Además, el árbol 1 también explica mejor las distribuciones de los diferentes estados de los caracteres porque requiere que b se transforme en B sólo una vez, mientras que los árboles 2 y 3 requieren dos orígenes independientes de B a partir de b. Por tanto, el árbol 1 es la hipótesis más sencilla dados los datos disponibles y es la preferida. Del mismo modo, los programas informáticos pueden procesar conjuntos de datos con un gran número de taxones y caracteres, examinar todas las posibles transformaciones de los caracteres en un conjunto de árboles y, a continuación, elegir el árbol que explica el menor número de cambios.

La interpretación del estado de un carácter compartido entre taxones depende de la evaluación de su historia en un árbol determinado. Así, en el árbol 1 el carácter derivado B se interpreta como una sinapomorfía (une a los taxones 2 y 3); es decir, se infiere que B es homólogo en los dos taxones. Sin embargo, en el marco de los tríos 2 y 3, se interpreta que el carácter derivado B ha evolucionado de forma independiente en los taxones 2 y 3. En este caso, el estado del carácter B se interpreta como homoplasio (paralelo) y, por tanto, no homólogo.

Valor de las filogenias

Entender cómo se interrelacionan las especies y los grupos de especies es fundamental para interpretar las observaciones en toda la biología. El conocimiento de las relaciones filogenéticas proporciona la base para clasificar los organismos. Idealmente, todos los grupos taxonómicos -géneros, familias, órdenes, etc.- deberían ser monofiléticos. Algunos grupos, como las aves y los mamíferos, son monofiléticos; es decir, el análisis filogenético sugiere que todos están más relacionados entre sí que con otros vertebrados. Sin embargo, se ha demostrado que otros grupos tradicionales, como los reptiles, no son monofiléticos (algunos de los llamados reptiles, como los dinosaurios y sus parientes, están más estrechamente relacionados con las aves que con otros reptiles, como las serpientes). Una de las principales tareas de la ciencia de la sistemática es la búsqueda de grupos monofiléticos. Las clasificaciones basadas en grupos monofiléticos se denominan clasificaciones naturales.

Las filogenias también son esenciales para entender la historia de la distribución, o biogeografía, de los organismos. Saber cómo se relacionan los organismos entre sí ayuda al biogeógrafo a descifrar las relaciones entre áreas y a reconstruir las historias espaciales de los grupos y sus biotas. Véase también: Biogeografía

Los biólogos utilizan las filogenias para hacer predicciones sobre las características de los organismos que aún están poco estudiados. Si una especie produce un compuesto concreto que tiene propiedades farmacológicas útiles, es probable que sus parientes cercanos compartan un compuesto idéntico o similar. Lo mismo ocurre con otros caracteres estructurales, conductuales o fisiológicos.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Historia de la vida

La vida se ha diversificado en la Tierra durante unos 4.000 millones de años. Los sistemáticos han descrito cerca de 1,4 millones de especies vivas, la mayoría de las cuales son artrópodos (insectos, arañas y sus parientes), así como decenas de miles de especies fósiles. Se calcula que aún quedan por descubrir entre 3 y 100 millones de especies vivas, y el número de especies fósiles desconocidas es sin duda igualmente enorme.

Gran parte de los conocimientos sobre la historia de la vida se han derivado de los estudios de anatomía comparada. Los avances en la comprensión de la historia de la vida se han logrado gracias a la información derivada de las comparaciones de las secuencias de ADN, que en gran medida implica la diversificación dentro del mundo microbiano. A menudo se cree que los fósiles representan los ancestros directos de otros fósiles o de los organismos vivos y, por tanto, que los fósiles son necesarios para reconstruir la filogenia. Debido a la enorme panoplia de diversidad taxonómica y estructural que se observa a lo largo del tiempo evolutivo profundo, reconstruir su historia es una empresa compleja, y muchos aspectos aún no se comprenden bien. Muchos grupos importantes de organismos parecen haberse diversificado en un estallido evolutivo hace unos 600 millones de años. Las radiaciones rápidas, sobre todo las que se produjeron hace mucho tiempo, plantean especiales dificultades para reconstruir la filogenia, ya que a menudo evolucionan relativamente pocos caracteres morfológicos y moleculares entre eventos de ramificación tan cercanos en el tiempo. Sin embargo, el interés por la reconstrucción de la filogenia ha aumentado, por lo que el conocimiento de la historia de la vida debería mejorar sustancialmente. Véase también: Evolución animal; Sistemática; Categorías taxonómicas.

Datos verificados por: Thompson
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Recursos

Véase También

Filos bacterianos
Cladística
Descendencia común
El coral de la vida
Historia del pensamiento evolutivo
Holismo
Transferencia genética horizontal
Último ancestro común universal
Extinciones masivas
Códigos de nomenclatura
Árbol filogenético
Simbiogénesis
Rango taxonómico
Clado
Cladística
Filogenética computacional
Biología evolutiva
Taxonomía evolutiva
Sistemas de numeración genealógica
Software de genealogía
Genograma
Lista de árboles genealógicos
Tabla de pedigrí
Árbol de la vida (biología)
Alineación generalizada de árboles
Lista de software de filogenética
Lista de software de visualización de árboles filogenéticos
PANDIT, una base de datos biológica que cubre los dominios de las proteínas
Métodos comparativos filogenéticos

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