Tema 2 (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Zoologia
Año del apunte 2014
Páginas 21
Fecha de subida 02/11/2014
Descargas 6
Subido por

Vista previa del texto

ZOOLOGIA GLOBAL 2.CLASSIFICACIÓ i SISTEMATICA DIVERSITAT ANIMAL Trobem unes 1.000.000 espècies animals catalogades (s’estima que n’hi ha 5.800.000), de les quals 290.000 són coleòpters. Els altres grups majoritaris també són insectes com: himenòpters, lepidòpters i dípters. De mamífers hi ha unes 4.000 espècies.
CONCEPTES La classificació és l’ordenació de les poblacions d’organismes a tots els nivells mitjançant procediments inductius – ordenar en funció de diferències i semblances, a partir de les quals es fa un estudi analític i es classifiquen en classes o categories.
Aquesta classificació es basa en dues disciplines: la sistemàtica (disciplina que s’encarrega de l’ordenació de la divisió dels organismes des d’un punt de vista filogenètic (criteri bàsic) i la taxonomia (part pràctica de la sistemàtica).
La font d’informació de la taxonomia es basa en els caràcters, d’on obtenim la base per les classificacions. Trobem diferents tipus de caràcters: - Fonts estructurals – radiquen físicament en el cos de l’organisme i són els productes físics de la seva activitat. Trobem dos tipus: o Morfològics – per sobre el nivell molecular. Tipus:  Neontològics – taxons vivents actuals  Paleontològics – espècies extingides  Embriològics – productes del comportament (com nius, teranyines, petjades).
1 ZOOLOGIA - GLOBAL o Moleculars  Fenotípics – Seqüència d’aminoàcids  Genotípics – ADN o ARN Fonts etològiques – radiquen en el comportament (senyals químics, acústics...).
Poden arribar a establir barreres d’aïllament reproductor.
Fonts ecològiques Fonts zoogeogràfiques – fan referència als models de distribució geogràfica o especiació. Estan relacionats amb les interaccions entre l’organisme i el medi ambient (nínxol, ecosistema). Aquests aspectes són importants en quant a les adaptacions al medi.
INTERPRETACÓ DELS CARÀCTERS La classificació dels éssers vius ha de ser genealògica, tenint en compte les relacions de parentiu amb els avantpassats comuns.
Tant el fenotip com el genotip amb la informació evolutiva – haurien de canviar de manera gradual.
Quant més proper és l’avantpassat de 2 organismes, més probabilitat hi ha que s’assemblin. Hem de separar ascendència comuna – hem te tenir en compte les adaptacions; poden emmascarar les relacions de parentiu. Per exemple, un ratpenat i un falcó. Els dos s’han adaptat a volar però un és un mamífer i un és un ocell.
HOMOLOGIA MORFOLÒGICA 2 o més estructures són homòlogues quan deriven d’una ancestral comuna – 2 o més estructures són homòlogues quan tenen el mateix sentit morfològic independentment del seu sentit fisiològic (per què serveix). Hi ha una correspondència estructural.
2 ZOOLOGIA GLOBAL ANALOGIA Hi ha analogia quan tenen la mateixa funció independentment del significat morfològic – les ales són estructures anàlogues, poden no assemblar-se en res però serveixen pel mateix.
SEMBLANÇA Hi ha similitud en l’aspecte.
- ANCESTRE – Homologia FUNCIÓ – Analogia SEMBLANÇA – Similitud en aspecte Amb els últims tres conceptes es pot fer un diagrama de Venn – hi hauran unes zones de solapament.
INTERESECCIÓ ENTRE LES 3 ZONES Per exemple, les extremitats pectorals en un dofí i una tortuga. S’assemblen, els seus ossos són els mateixos i serveixen per nedar.
INTERSECCIÓ ENTRE ANCESTRE I FUNCIÓ Per exemple, les extremitats pectorals en un dofí i un llangardaix. No serveixen pel mateix, no s’assemblen i tenen els mateixos ossos.
INTERSECCIÓ ENTRE ANCESTRE I SEMBLANÇA Per exemple, les ales en un pingüí i en una oreneta. Unes serveixen per nedar i unes per volar. S’assemblen i tal però no serveixen pel mateix. D’aquí surt el concepte de exaltació – quan un caràcter manté l’estructura bàsica original adquireix una nova funció.
3 ZOOLOGIA GLOBAL INTERSECCIÓ ENTRE ANALOGIA I SEMBLANÇA Surt el concepte d’homoplàsia – qualsevol semblança no deguda a l’homologia ni a un origen comú. Són els canvis morfològics que emmascaren l’evolució. Per exemple, en un dofí i un tauró, la forma del cos no és homòloga perquè no venen d’un peix però s’assembla i els dos neden. També trobem el concepte de preadaptació – quan un caràcter que ha evolucionat en un ambient determinat permet explotar-ne un de nou.
ZONA APARENÇA – Únicament s’assemblen Per exemple, lo de l’esquena en un peix vela i un pelicosaure. S’assemblen però no hi ha ni analogia ni homologia.
4 ZOOLOGIA GLOBAL CONVERGÈNCIA Origina estructures homoplàstiques. Es dóna quan llinatges filogenèticament llunyans (distants) adquireixen formes semblants de manera independent com a resultat de l’adaptació a una mateixa funció. Per exemple, el tauró i el dofí. Els dos tenen el cos amb una forma similar però no és a causa d’un avantpassat comú.
PARAL·LELISME L’avantpassat és més recent, els llinatges pròxims adquireixen formes semblants de manera independent perquè tenen una base genètica comuna (els avantpassats no tenien el caràcter però sí la base genètica per tenir-lo). Per exemple, els marsupials i els mamífers placentaris. Cada un té el seu paral·lel. Per què? Els dos han experimentat les mateixes pautes de diversificació – el model de mamífer i marsupial és similar perquè com tots són mamífers, a l’hora d’adaptar-se ho fan de manera similar degut que tenen una base genètica semblant – mateix disseny corporal.
L’evolució dels marsupials: juràssic – (aïllament i evolució) – cretaci –(apareixen més grups evolutius)– miocè – pliocè.
5 ZOOLOGIA REVERSIÓ GLOBAL 24/04/14 Es dóna en llinatges emparentats, quan un caràcter que té un estat derivat torna a la condició primitiva. Per exemple, els avantpassats dels pops tenien closca, però ells l’han perdut (torna al caràcter primitiu d’un avantpassat molt llunyà comú entre mol·luscs i anèl·lids que no tenien closca).
Un concepte oposat a la convergència (no té res a veure en homoplàsies) és la divergència. Succeeix quan dos llinatges molt emparentats es diferencien estructuralment degut a l’adaptació a funcions o medis diferents. Per exemple, els cetacis i cavalls (són mamífers molt propers però adaptats a medis diferents, a partir d’un avantpassat comú s’han originat formes diferents). La divergència determina que estructures homòlogues NO siguin semblants, i això pot portar a errors.
Un cas de divergència especial (múltiple) és la radiació adaptativa. És la producció d’espècies ecològicament diferents a partir d’un avantpassat comú. Això provoca que hi hagi una diferenciació estructural entre els descendents. Per exemple, dues subfamílies d’ocells sotmeses a dietes diferents han desenvolupat becs diferents – divergència múltiple.
MÈTODES I ESCOLES DE CLASSIFICACIÓ MÈTODES DE CLASSIFICACIÓ Principi fenètic – similituds i diferències morfològiques.
Principi filogenètic – patrons evolutius d’ascendència.
6 ZOOLOGIA GLOBAL 1. ESCOLA FENETICISTA – Usa el principi fenètic Es tracta d‘una metodologia que es basa en una sèrie de principis: - S’utilitzen molts caràcters i tots ells tenen el mateix pes El resultat final no implica relacions evolutives Els grups es constitueixen en base al nombre de similituds (els grups més similars estaran reunits) No existeixen caràcters definitoris dels grups ja que tots tenen el mateix pes S’estableix una matriu de similitud i a partir d’ell s’obté un diagrama que està establert a partir de relacions fenètiques – fenograma. Tot això només indica similituds morfològiques, no relacions filogenètiques.
2. ESCOLA EVOLUTIVA O TRADICIONAL – Usa el principi filogenètic Es basa en una sèrie de principis evolutius: - Ascendència comuna (genealogia) Es té en compte la quantitat d’adaptació evolutiva (similitud) Es formen grups monofilètics (grup que conté l’ancestre comú hipotètic i tots els descendents) però també se’n poden formar de parafilètics (grup que conté l’ancestre comú però no tots els descendents). S’usen caràcters homòlegs i no tots ells tenen el mateix pes; no és al 100 % filogenètic. Per tant, té en compte l’adaptació i a un caràcter li dóna més importància; per exemple, les plomes en ocells.
7 ZOOLOGIA GLOBAL CLASSIFICACIÓ DELS VERTEBRATS SEGONS LA SISTEMÀTICA EVOLUTIVA 3.
- ESCOLA FILOGENÈTICA O CLADISME – Usa estrictament el principi filogenètic Rebutja l’adaptació (no la té en compte).
Admet grups monofilètics Utilitza caràcters homòlegs derivats.
8 ZOOLOGIA GLOBAL CONCEPTES SOBRE SISTEMÀTICA FILOGENÈTICA ESTAT DELS CARÀCTERS HOMÒLEGS Un caràcter pot tenir dos estats: - - PLESIOMORFIA – Caràcter ancestral, primitiu; el presenten tots els del grup, per tant no serveix per diferenciar grups.
o SIMPLESIOMORFIA – plesiomorfia compartida per tots els integrants el grup (quan acaba d’aparèixer s’anomena plesiomorfia, quan compares tres grups que provenen d’un mateix i presenten el caràcter plesiomòrfic, parlem d’una simplesiomorfia). Per exemple, el caràcter columna vertebral.
APOMORFIA – Caràcter derivat, novetat evolutiva. Quan és compartida per un grup monofilètic s’anomena SINAPOMORFIA. Quan és exclusiva d’un grup s’anomena AUTAPOMORFIA.
CATEGORIES TAXONÒMIQUES Les categories taxonòmiques tenen un rang, estan subordinades. A més tenen una jerarquia, perquè com major és el rang, més grups conté.
CLADOGRAMA – Diagrama de relació en arbre basat en un anàlisi cladística. És arrelat quan conté l’avantpassat comú de tots els taxons que s’intenta classificar.
CLADE – Grup monofilètic dins del cladograma (clade i taxó poden ser sinònims).
En un arbre arrelat, la categoria taxonòmica disminueix a mesura que ens allunyem de l’arrel.
9 ZOOLOGIA GLOBAL Un mateix caràcter pot ser primitiu o derivat en funció de la seva posició en el cladograma. Establir la polaritat d’un caràcter vol dir decidir si l’estat del caràcter és primitiu o derivat.
Un cop fet el cladograma, disposem les apomorfies i es posen en el lloc on apareixen els caràcters.
UN CARÀCTER DERIVAT EN UN DETERMINAT NIVELL SERÀ PRIMITIU EN EL NIVELL JERÀRQUIC INFERIOR.
GRUP INTERN – Conjunt de taxons dels quals es busquen les relacions de parentiu. Per establir un grup intern necessitem d’un grup extern.
GRUP EXTERN – Taxó de rang superior que s’examina al llarg d’un estudi filogenètic per determinar quin entre dos estats d’un caràcter és l’apomòrfic. L’estat del grup extern es pren com a primitiu (plesiomorfia). És fonamental pel cladograma – necessitem un grup extern que tingui tots els seus caràcters primitius, que no tingui cap de les apomorfies del grup intern.
10 ZOOLOGIA GLOBAL Un grup germà és un taxó de rang superior que hipotèticament constitueix el grup genealògicament més emparentat amb un taxó determinat, excloent l'ancestre comú dels dos taxons. Per exemple, el clade D-E seria un grup germà al clade A-B-C en l'arbre filogenètic d'abans.
TIPUS DE CARÀCTERS I CLADOGRAMES 29/04/14 Podríem classificar amb dos casos habituals: segons caràcters morfològics o moleculars. Fem un cas amb caràcters morfològics.
Tenim per classificar un lleopard, una llampresa, una salamandra, una tortuga, i una tonyina. Per començar, necessitem establir un grup extern; en aquest cas triem un anfiox (o llanceta de mar).
Comencem a considerar diferents caràcters i fem una taula segons si tenen o no tenen els caràcters: A partir d'això, s'ha de construir el cladograma amb les apomorfies corresponents (quan apareixen els caràcters): 11 ZOOLOGIA GLOBAL Posem ara un exemple de cladograma utilitzant caràcters moleculars. Volem classificar 3 camaleons. S'agafa un grup extern que tingui una seqüència primitiva (Uromastyx en aquest cas). Busquem la seqüència de la molècula a estudiar (en aquest cas, DNA mitocondrial, però podria ser seqüències d'aminoàcids, RNA...).
A continuació alineem les seqüències, tenint en compte si hi ha hagut insercions o delecions. Numerem les seqüències. Es detecten les apomorfies (en aquest cas, són canvis de bases), i fem tots els cladogrames possibles. Seleccionarem i donarem per bo el que menys canvis comporti.
En l'exemple, escolliríem el primer cladograma ja que comporta menys canvis que el cladograma 2.
CONCEPTE D'ANIMAL (METAZOU) Segons Whittaker, l'any 1969, un animal és aquell organisme eucariota, pluricel·lular, heteròtrof i consumidor (s'alimenten per ingestió).
En la classificació de Margulis, un animal és un organisme eucariota, pluricel·lular, heteròtrof, consumidor (per ingestió), sense paret cel·lular, generalment mòbil i que es desenvolupa per blàstules. Aquest últim caràcter és el que permet excloure els protozous (tipus de protoctists) de la categoria d'animal.
La visió més moderna contempla 3 dominis: domini bacteria, archaea i eucarya (dins d'aquí trobaríem els animals), basant-se en el gen del rRNA 16s.
12 ZOOLOGIA GLOBAL Tot i així, l'any 2004 es fa una nova classificació però que deixa alguns grups sense classificar (els animals es trobaríem dins dels Opisthokonta; ja no podem parlar de regnes).
Nosaltres ens basarem en el següent: 13 ZOOLOGIA GLOBAL Dins els Unikonta, tenim els Opisthokonta, i dins seu els animals.
UNIKONTA Les sinapomorfies són:    En algun estat del seu cicle biològic, apareix un flagel Gens dels enzims de la síntesi de la pirimidina Gen de la fosfofructoquinasa Unikonta es ramifica en amebozoa i opisthokonta (amebozoa seria el grup germà dels opisthokonts).
AMOEBOZOA Els amoebozoa tenen per sinapomorfies les seqüències del gen del rRNA 16s i les dels gens de l'actina. Hi trobem les amebes, amb pseudopodis anomenats lobopodis (aquestes han perdut els flagels). Aquestes amebes poden ser nues o tenir càpsules protectores (testes). A part de les amebes, dins d’Amoebozoa trobem les archamebes i els myxomicots (ambdós tenen en algun moment un flagel en la seva vida).
OPISTHOKONTA Les sinapomorfies són:   Els flagels propulsors estan en posició posterior (el típic és l'espermatozou).
Quasi totes les cèl·lules tenen crestes mitocondrials planes.
14 ZOOLOGIA GLOBAL NUCLEARIIDAE 06/05/14 FUNGI ICHTHYOSPOREA FILASTEREA Grup poc conegut. Formes ameboides. Pseudopodis allargats.
Capacitat de formar agregacions mantenint la seva independència. S’ha trobat en cargols tropicals (els Biomphalaria glabrata).
15 ZOOLOGIA GLOBAL CHOANOFLAGELLATA La majoria són cèl·lules sèssils o pedunculades (viuen fixats a través d’un peduncle a un substrat). Poden ser cèl·lules lliures (solitàries). Tenen 1 flagel envoltat per un collar transparent de microvellositats (coana – el que hi ha a baix del coll de microvellositats). Alguns presenten tentacles al voltant del flagel. Molts tenen una espècie de xarxa (coberta externa) orgànica o mineralitzada anomenada lòriga.
Tenen reproducció asexual i poden enquistar-se (formes de resistència). No se sap si tenen sexualitat. Són organismes aquàtics (marins o d’aigua dolça). Hi ha aproximadament 150 espècies en 30 gèneres. Les sinapomorfies són la coana i la lòriga.
Arbre: hi ha un caràcter morfològic que indica el parentiu entre choanoflagellats amb els metazoa.
L’espècie proterospongia té fases lliures unicel·lulars i fases en que forma agregats/colònies. Antigament es va dir que aquestes colònies podien presentar diferents tipus de cèl·lules – unes són perifèriques, a l’interior de les quals hi haurien unes altres ameboides; hi ha diferents tipus de cèl·lules dins una colònia, cosa que fa pensar que a partir d’això s’originen els animals. Però està basat en una falsa observació.
16 ZOOLOGIA GLOBAL REGNE METAZOA – El regne animal Les sinapomorfies del regne animal són: - Tenen una matriu extracel·lular amb diferents tipus de col·làgena (proteïna filamentosa). Això permet que les cèl·lules puguin quedar agregades (essencial per la formació de teixits).
- Unions adherents de dos tipus: desmosomes (unió cèl·lula – cèl·lula) i contactes focals (unió cèl·lula – matriu).
- Fibronectina – proteïnes que es troben a la matriu i ajuden a que les cèl·lules quedin agregades. Una molècula de fibronectina està formada per dues cadenes d’aminoàcids unides per la zona pròxima a l’extrem carboxil per ponts disulfur. S’indiquen els dominis de la proteïna que interaccionen amb altres molècules produint adhesió.
17 ZOOLOGIA GLOBAL - Integrina – proteïnes que es troben a la matriu i ajuda a que les cèl·lules quedin agregades.
- Receptors de membrana com la tirosina quinasa.
Tradueix un senyal (estímul extern) en un senyal o resposta específica internes.
- La meiosi produeix directament gàmetes i no espores.
- En la oogènesi es forma 1 oòcit madur i 3 corpuscles polars (acaben degenerant).
18 ZOOLOGIA - Espermatozoide primitiu – disposició d’opisthokonta.
- Presència de blàstula durant el desenvolupament embrionari.
GLOBAL CONCEPTE D’ESPÈCIE Segons MAYR (1963), les espècies són grups de poblacions naturals que poden creuar-se entre sí i que estan aïllades, des del punt de vista reproductor, d’altres grups similars.
Això ho sintetitzem en tres aspectes principals: - Col·lectivitat reproductora Fertilitat Aïllament reproductor Arbre filogenètic: representació de diferents conceptes d’espècies. A, B i C constitueixen espècies morfològiques però A i B són capaces d’entrecreuar-se en la zona de contacte, per la qual cosa en conjunt constituirien una espècies biològica a l’igual que C. Les línies 1 i 2 posen de manifest l’existència de tres espècies filogenètiques diferents al llarg del temps. A més, cada una de les branques de l’arbre filogenètic podria representar quatre espècies evolutives diferents.
19 ZOOLOGIA GLOBAL Tot això explicat segons les espècies/criteris que considerem: - - Si considerem espècies morfològiques (utilitzem criteris de diferenciació morfològica), podríem trobar tres espècies (a, b i c).
Si considerem espècies biològiques (utilitzem criteris reproductors) només trobaríem dues, ab i c.
Si mirem el registre fòssil, és a dir, considerem espècies filogenètiques, tindríem moltes altres. Aquest és el menor taxó reconeixible en una classificació filogenètica (Mishler i Brandon, 1987). Depèn d’on tallem trobarem diferents espècies (en 1 n’hi han 3, en 2 també) – seria l’agrupació monofilètica més petita possible.
Si tinguéssim en compte al llarg del temps totes les ramificacions parlaríem del concepte evolutiu d’espècie; consideraríem espècies evolutives – parlem d’un llinatge no ramificat en el qual la seva seqüència de poblacions o organismes ancestre descendent manté la seva identitat en front a altres llinatges i que té les seves pròpies tendències evolutives i destí històric (Wiley 1978). Aquest bàsicament és un criteri de ramificació que té en compte el número de ramificacions. Cada una substituiria una espècie.
TIPUS D’ESPECIACIÓ Les principals maneres d'especiació que trobem són l’especiació vicariant, la peripàtrica, simpàtrica i parapàtrica.
- - Especiació al·lopàtrica tipus I o vicariant – aquest procés implica la separació física de les poblacions, l'evolució separada de dos patrimonis genètics diferents i la divergència evolutiva.
Especiació al·lopàtrica tipus II (o peripàtrica) – la divergència es produeix en poblacions petites i marginals pel que fa a una població principal.
Especiació parapàtrida – un gradient ambiental pot implicar la formació d'una clina i la posterior especiació dirigida per selecció disruptiva.
Especiació simpàtrica – la divergència es produeix sense separació geogràfica entre les poblacions.
Aprofundint més en l’especiació vicariant, trobem una barrera geogràfica dins la població – té lloc una divergència genètica que provoca la diferenciació en dues espècies. En cada població actua la selecció natural.
20 ZOOLOGIA GLOBAL Com es veu en la imatge, l’especiació geogràfica es produeix en dues etapes. En (a) es representen amb cercles les diferents poblacions d’una sola espècie; les fletxes indiquen que individus migren d’un a altra població i poden entrecreuar-se. L’etapa 1 (b) s’inicia quan dos grups de poblacions s’aïllen geogràficament de manera que no hi ha migració ni entrecreuament entre els dos grups. En els cercles de diferent color és on trobem l’adaptació (en l’etapa 1 hi ha una interrupció del flux gènic). Els dos grups de poblacions divergeixen genèticament com a conseqüència del seu aïllament, de manera que, encara que eventualment tinguin lloc migracions, individus de grups diferents no produeixen descendents viables i fèrtils (etapa 2, on sí pot haver un cert contacte però no progressen – els híbrids formats no són viables (c)). En d ja hi ha dues espècies ben definides – un cop passa el temps la diferenciació és suficient com perquè, si tornen a estar en contacte, ja no es formin híbrids.
Perquè passi això han d’actuar una sèrie de mecanismes d’aïllament reproductor (MAR). N’hi ha dos tipus: - Postcopulatoris – els trobaríem en l’etapa 2. Trobem tres tipus de mecanismes, ja que pot ser que causin: o Inviabilitat dels híbrids (no neixen) o Esterilitat dels híbrids (sí neixen però no tenen descendència) o Degradació dels híbrids (la 1a generació tenen descendència, són fèrtils però la 2a generació ja és estèril).
- Precopulatoris – els trobaríem en l’etapa 1, les espècies ja ni ho intenten per què actuen mecanismes com: o Aïllament ecològic o d’habitat o Aïllament estacional o temporal o Aïllament etològic o sexual – per culpa del comportament. Per exemple els ocells (primer s’han de trobar, després han de festejar i després copulen com animals).
o Aïllament mecànic – chihuahua i san Bernardo.
Aïllament gamètic – no s’atrauen els gàmetes.
21 ...