Download Biodiversidad de Vegetales

Introducción a la Botánica
Introducción al estudio
de la diversidad vegetal
Sistemas de clasificación
Los seres humanos venimos clasificando plantas desde la
antigüedad
Los sistemas de clasificación son arbitrarios, basados en
características elegidas por el clasificador
Introducción a la Botánica
• Por su utilidad para el hombre: comestibles, medicinales,
ornamentales, industriales, etc.
• Por su hábito de crecimiento: hierbas, arbustos, árboles;
talófitas vs. cormófitas
• Por el ambiente en que viven: terrestres, acuáticas
• Por sus características morfológicas: hierbas, arbustos, árboles
• Por su estrategia reproductiva (ciclo de vida): con o sin flores;
criptógamas vs. fanerógamas
• Por sus relaciones evolutivas (“genealogía”)
DBBE FCEyN - UBA
Posibles criterios de clasificación de las plantas:
Nomenclatura botánica
Antes de clasificar hay que ponerse de acuerdo sobre qué se está
clasificando: un nombre concreto
Carl von Linné = Carolus Linnaeus = Carlos Linneo (1707-1778)
1753: Species Plantarum  1000 géneros y 7300 especies de plantas con flores clasificadas
principalmente por su manera de reproducirse
Propuso un sistema de nomenclatura universal, en un idioma común a todos los científicos
de ese momento: Latín
MUCHOS nombres comunes
guisante
arveja
pea
UN SOLO nombre
científico
Pisum sativum
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Nomenclatura botánica (y zoológica…)
NOMENCLATURA BINOMIAL:
A cada especie se la llama con un nombre en latín compuesto por dos partes:
• la primera identifica el género (epíteto genérico) y
• la segunda es un adjetivo que identifica la especie (epíteto específico):
Homo sapiens (hombre sabio)
Homo erectus (hombre erguido)
Pisum sativum (arveja cultivada)
Allium sativum (ajo cultivado)
se utilizan las dos palabras para identificar a la especie
como es en otro idioma, al nombre en latín lo escribimos en cursiva (itálica) o subrayado, para
distinguirlo del resto del texto
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Volviendo a los sistemas de clasificación
Viajes de exploración de los siglos XV-XVIII: cada vez más
información  Se hace necesaria una CLASIFICACIÓN JERÁRQUICA
¿cuál es la unidad de clasificación?
John Ray: 1686, en su Historia Plantarum, fue el primero en definir
biológicamente el concepto de especie  Cada especie es definida
por un conjunto de características observables y propagables
Organismos con un conjunto de atributos que le son característicos y
que son capaces de producir descendencia fértil
En la actualidad existen 5-10 millones de especies!
PRE-DARWIN: Las especies no cambian, son inmutables desde el
momento de la Creación, se crearon todas al mismo
tiempo DBBE FCEyN - UBA
Introducción a la Botánica
Sistemas de clasificación
Se hace necesaria una CLASIFICACIÓN JERÁRQUICA
¿qué clasificamos? especies
clasificamos en niveles o escalones jerárquicos = taxones
TAXONOMÍA:
descripción: caracterización de los organismos
identificación: distinguir uno de otros
clasificación: ordenar agrupando por similitud
nomenclatura: darles un nombre
POST-DARWIN: Sistema de clasificación que refleje las hipótesis
evolutivas sobre relaciones entre organismos  FILOGENIA
SISTEMÁTICA: TAXONOMÍA QUE SE BASA EN LA FILOGENIA
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Sistemas de clasificación
¿qué criterio usamos en biología para clasificar?
Características o atributos de organismos (actuales y fósiles)
• morfología y anatomía desde células a organismos
• patrones de desarrollo (embriología)
• ciclos de vida
• fisiología, etología
• ecología, distribución geográfica
• secuencias y otras características de ácidos nucleicos y proteínas
Diferenciación entre caracteres homólogos y análogos
homología: caracteres con un origen evolutivo común aunque no
sean similares morfológica o funcionalmente: ej.: aleta de pez,
pata de anfibio
analogía: caracteres similares morfológica o funcionalmente pero
con un origen evolutivo diferente: ej.: ala de ave, ala de insecto
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Ejemplos de clasificación taxonómica
nombre
común
ser humano
papa
especie
Homo
sapiens
Solanum
tuberosum
género
Homo
Solanum
familia
Hominidae
Solanaceae
orden
Primates
Solanales
clase
Mammalia
Eudicotyledo
neae
filo=división Chordata
Anthophyta
reino
Animalia
Plantae
dominio
Eukarya
Eukarya
taxón 2
categoría taxonómica = rango
taxón 1
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Ejemplos de clasificación taxonómica
nombre
común
ser humano
especie
Homo
sapiens
Solanum
tuberosum
género
Homo
Solanum
familia
Hominidae
Solanaceae
orden
Primates
Solanales
clase
Mammalia
Eudicotyledo
neae
filo=división Chordata
papa
Anthophyta
Div. Anthophyta
clase Eudicotyledoneae
orden Solanales
fam. Solanaceae
género Solanum
reino
Animalia
Plantae
dominio
Eukarya
Eukarya
Solanum tuberosum
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
ser humano
especie
Homo
sapiens
Solanum
tuberosum
género
Homo
Solanum
familia
Hominidae
Solanaceae
orden
Primates
Solanales
clase
Mammalia
Eudicotyledo
neae
filo=división Chordata
papa
papa
nombre
común
humano
Clasificación taxonómica y árbol evolutivo
Anthophyta
reino
Animalia
Plantae
dominio
Eukarya
Eukarya
dominio
Eukarya
Un árbol filogenético (evolutivo) es
un diagrama jerárquico ramificado
que representa las relaciones de
parentesco entre taxones (grupos
de organismos)
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
¿Cómo armamos el árbol?
Las características homólogas pueden ser
ancestrales : más antiguas (primitivas), presentes en los
antecesores
derivadas : más recientes, derivan de las primitivas, son
novedades evolutivas
Las características derivadas definen al grupo, son las que se
incluyen en el análisis, en comparación con el resto
Se arma una matriz de datos. Ejemplo:
organismo
cloroplasto
verde
embrión
tejidos de
conducción
semillas
flores y
frutos
algas verdes
+
-
-
-
-
musgos
+
+
-
-
-
helechos
+
+
+
-
-
pinos
+
+
+
+
-
margaritas
+
+
+
+
+
¿Qué
características
comparten y
qué
características
son nuevas ?
estado - significa ausencia (carácter primitivo)
estado + significa presencia (carácter derivado = novedad evolutiva)
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
El árbol evolutivo de las plantas
Con la matriz de datos se arma el árbol evolutivo = cladograma que más sencilla y
eficientemente explique los datos (principio de máxima parsimonia)
HELECHOS
MUSGOS
GIMNOSPERMAS
ALGAS VERDES
ANGIOSPERMAS
flores
y frutos
semillas
Cada grupo del árbol es un “hermano”
de los otros grupos, no un progenitor
embrión
tejidos de
conducción
Principio de máxima
parsimonia: el mínimo
número de pasos de
transformación
necesarios para pasar de
un estado ancestral a uno
derivado
cloroplasto verde
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Árboles evolutivos = cladogramas
Una filogenia se parece mucho a un árbol genealógico:
en la base de cada rama hay un antepasado común y
las ramas representan la aparición de nuevos
caracteres (= derivados)  cladogénesis
línea
de
tiempo
Linaje ancestral
Cladística: Willi Hennig (1950)
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Árboles evolutivos = cladogramas
Cuando hay un suceso de especiación, un único linaje
ancestral da lugar a dos o más linajes descendientes
Se representa como una ramificación en el cladograma
A
B
EPISODIO DE ESPECIACIÓN
línea
de
tiempo
http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/evo_05
aparición en B de un
carácter derivado
(nuevo) que no está
presente en A
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Árboles evolutivos = cladogramas
Cada linaje tiene:
• una parte de historia
que es única suya y
otras partes
compartidas con otros
linajes
• antepasados únicos de
ese linaje y
• antepasados
compartidos con otros
linajes  antepasados
comunes
http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/evo_05
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Árboles evolutivos = cladogramas
HELECHOS
MUSGOS
GIMNOSPERMAS
ALGAS VERDES
ANGIOSPERMAS
flores
y frutos
semillas
tejidos de
conducción
embrión
cloroplasto verde
¿cuál es la parte compartida y la parte
propia de cada taxón en este cladograma?
¿cómo sería el ancestro común más
reciente para cada par de grupos?
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
http://www.bio.miami.edu/dana/226/226F09_16.html
¿Qué representan los cladogramas?
Grupos monofiléticos:
Grupos polifiléticos: incluyen
comparten un ancestro común,
todos los descendientes están en
el clado
taxones derivados de más de un único
ancestro, el ancestro común a todos
no está incluído
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
http://www.bio.miami.edu/dana/226/226F09_16.html
¿Qué representan los cladogramas?
Grupos monofiléticos:
Grupos parafiléticos: no incluyen
comparten un ancestro común,
todos los descendientes están en
el clado
a todos los taxones derivados del
ancestro común
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Las filogenias se modifican con la información
Grupos monofiléticos:
Los reptiles ¿forman
o no un grupo
natural ?
(¿consideremos a
las aves como
reptiles?)
http://www.bio.miami.edu/dana/226/226F09_16.html
comparten un ancestro común,
todos los descendientes están en
el clado
El objetivo de la sistemática
moderna es que la clasificación
refleje la filogenia  solamente son
válidos los taxones monofiléticos
Mientras la información sea incompleta
pueden existir grupos parafiléticos o
polifiléticos  DEBATE!!!!
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Taxones y relaciones filogenéticas
El linaje de las plantas (Viridiplantae) que incluye “algas
verdes” y todas las plantas terrestres
Las características
observables siguen
siendo las mismas
http://www.tolweb.org/Green_plants/2382
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Cómo no leer cladogramas
A no dio origen
a B ni B a C, etc.
A no es menos
evolucionado que B
Los dos cladogramas
dicen lo mismo
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Los cladogramas de Darwin
La idea de árbol genealógico para explicar la evolución
es de Darwin
no fue así
La gran cadena del
ser (Aristóteles)
fue así
http://evolution.berkeley.edu
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Reproducción y ciclos biológicos
REPRODUCCIÓN ASEXUAL: Existe un solo progenitor
Se forman clones de composición genética idéntica a la del progenitor
De algunas algas y hongos sólo se conoce su reproducción asexual, por mitosis
Estructuras vegetativas de dispersión: yemas, estolones, propágulos, esporas, zoosporas, etc.
Esporas: tienen cubiertas (paredes celulares) espesas, resistentes a condiciones ambientales
desfavorables, impiden la desecación
Chlorella
Euglena
Micrasterias
Pediastrum
Volvox
Ejemplos de reproducción
asexual
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Reproducción y ciclos biológicos
REPRODUCCIÓN SEXUAL: en algún momento ocurre la meiosis
Intervienen dos células reproductivas haploides (N): gametas
Fecundación: Se unen sus citoplasmas: plasmogamia
Se unen los núcleos: cariogamia
Se forma una cigota diploide (2N)
Tipos de fecundación según la morfología de las gametas:
Las gametas pueden ser iguales o
diferentes en forma, tamaño,
presencia de flagelos y
comportamiento
isogamia
anisogamia
oogamia
anisogamia
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Reproducción sexual: Ciclos de vida
Procesos de desarrollo con los que una generación da origen a la siguiente
• La generación que antecede son siempre dos individuos (gametas) de diferente
composición genética en cuanto a género (+ y – o femenino y masculino)
• Involucra dos procesos fundamentales:
– Meiosis: reduce el número de cromosomas de diploide (2N) a haploide (N)
– Fecundación: fusión de gametas (N) para formar la cigota (2N)
Lo que caracteriza el tipo de ciclo de vida es el
momento del ciclo en que ocurre la meiosis
• Diplonte: adulto 2N, meiosis gamética, las gametas son las únicas células N
• Haplonte: adulto N, meiosis cigótica, la cigota es el única célula 2N
• Haplodiplonte: con alternancia de dos generaciones adultas:
N (gametofito)
2N (esporofito, con meiosis esporogénica)
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Ciclo de vida diplonte generalizado
• Adulto diploide (2n), multi- o unicelular
• Meiosis gamética
• En animales, algunos protistas  algunas algas (ejemplo: algas
diatomeas)
(n)
(n)
(n)
(2n)
(2n)
(2n)
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Ciclo de vida haplonte generalizado
• Adulto haploide (n)
• Meiosis cigótica
• En hongos y algunas algas
(n)
(n)
(n)
(2n)
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA
Ciclo de vida haplo-diplonte generalizado
• Dos adultos: diploide (2n) = esporofito, donde ocurre meiosis
•
•
haploide (n) = gametofito, sólo mitosis
Meiosis espórica
En plantas y muchas algas
(n)
(n)
(n)
(n)
(n)
(2n)
(2n)
(2n)
Introducción a la Botánica
DBBE FCEyN - UBA