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Tema 1.- Definición de Taxonomía y Sistemática.
Delimitación de los organismos vegetales. Principios de
filogenia y evolución. Definición de conceptos
relacionados con la Taxonomía. Importancia de la
Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico.
Métodos y Técnicas de Identificación de Vegetales
Taxonomía
ciencia que se ocupa de la descripción, nomenclatura
y ordenación o clasificación, así como de las bases,
principios, métodos y normas o leyes que regulan dicha
clasificación.
curso 2009-2010
Morfología y Anatomía
Citología
Embriología
Química
Genética
Biología Molecular
Organismos vivos deben de ser reclasificados teniendo en cuenta su
historia evolutiva
Teoría de la Evolución por
Selección Natural
Sistemática
ciencia que estudia las afinidades (relaciones de
parentesco) que existen entre las especies.
Filogenia
Paleontología
Evolución
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curso 2009-2010
Clasificaciones se utilizan para organizar la información sobre
los organismos.
Claves se construyen para identificar los organismos.
Clasificaciones de plantas históricamente basadas en:
·
·
·
·
·
propiedades medicinales
hábitos (formas de vida)
hábitats preferidos
similitudes en caracteres
filogenia
•Determinar historia evolutiva
•Clasificar en base a esa historia
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curso 2009-2010
VEGETALES:
*ausencia de movilidad de sus cuerpos vegetativos
*capacidad de seguir creciendo y desarrollando nuevos órganos
hasta su muerte
*absorción de sustancias
*autotrofía
Clasificación de los
organismos vivos
ANIMALES:
*movilidad de sus cuerpos vegetativos,
*ingestión de sustancias
*heterototrofía
Aristóteles (384-322 AC)
Haeckel (1866) Æ PROTISTA (organismos microscópicos)
Copeland (1956) Æ MONERA (unicelulares procariotas)
Numerosas propuestas
WHITAKKER (1959) Æ FUNGI Æ TEORÍA DE LOS 5 REINOS (sistema basado en el nivel de organización celular, complejidad
estructural y modo de nutrición)
¡No explican diversidad desde punto de vista filogenético!
MARGULIS Y SWARTZ (1985) modificaciones conceptuales del sistema de Whitakker (incluyen ALGAS en PROTISTA)
VEGETALES
Cianobacterias Æ MONERA
Algas Æ PROTISTA
Hongos Æ FUNGI
Plantas Æ PLANTAE
¿Por qué, entonces, estudiar los “vegetales” como un grupo, cuando acabamos de admitir que no
constituyen un grupo “natural” de organismos?
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¿Por qué, entonces, estudiar los “vegetales” como un grupo, cuando
acabamos de admitir que no constituyen un grupo “natural” de organismos?
Consecuencia de la historia del estudio de los vegetales
Escuela taxonomía zoológica
Escuela taxonomía vegetal
cianobacterias y algas Æ ficología (algología)
hongos (+ líquenes y micorrizas)Æ micología
musgos, hepáticas o antocerotas Æ briología
NO REPRESENTAN UN GRUPO NATURAL!!
instituciones científicas
libros de texto
departamentos científicos
y docentes
…hay un desfase entre el avance del conocimiento y su instauración en el
sistema…
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Palinología
Paleobotánica
Geobotánica
Embriología
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Biología Molecular
Taxonomía Vegetal = Sistemática Vegetal
Evolución
Citología
Morfología y Anatomía
Biología de la reproducción
Fitoquímica
Genética
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
Filogenia [del griego Phylon, raza, tribu]: historia evolutiva de un grupo taxonómico
cualquiera, o, por decirlo de otra manera, la secuencia de aparición de nuevos linajes y
sus interaccciones. Las filogenias, normalmente, se representan como “árboles
ramificados”.
Evolución [del latin e-, fuera + volvere, girar]: define los cambios en el reservorio génico
de una generación a la siguiente como consecuencia de procesos como la mutación, la
selección natural, el apareamiento no aleatorio y la deriva genética.
La evolución implica un proceso de separación de linajes (secuencias de poblaciones
descendientes de un ancestro común).
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
caracteres: las características de una planta, como el color de las flores o la estructura
de los tallos.
estado del carácter: cada uno de los valores que puede adquirir un determinado carácter
(por ejemplo, el carácter color de la flor, tiene 2 estados de carácter: flores blancas y
flores rojas).
caracteres derivados: estados de un caracter modificados con respecto a su ancestro.
Informan sobre la aparición de nuevos linajes. Dinámicos.
Caracteres diagnóstico: caracteres que sirven para discriminar taxones.
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
Homologías: estructuras que tienen un origen común, pero no necesariamente
conservan la misma función. Su presencia en distintos organismos constituyen una
evidencia a favor de la hipótesis de que dichos organismos derivan de un mismo
ancestro común. La homología nos permite distinguir relaciones de ancestralidad y
descendencia.
Huesos de extremidades anteriores que muestran similitudes fundamentales de
estructura y organización en diferentes animales.
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
Analogías:
estructuras
que
por
selección
natural
operando
independientemente en dos linajes distintos resultan similares. Las analogías
constituyen un problema al momento de reconocer similitudes compartidas
por una historia evolutiva en común y su distinción es la clave para la
formación de grupos inclusivos.
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a) La formación de grupos monofiléticos se realiza luego de la
reconstrucción de las relaciones de ancestralidad y descendencia de
un grupo de especies. Los nodos (A-E) no representan a especies
vivas o extinguidas, sino al conjunto de caracteres que comparten las
especies que descienden de ese nodo. El nodo A contiene las
características que comparten las especies 2 y 3, por ello, puede
reconocerse un grupo monofilético denominado género 2-3. El nodo C
contiene los caracteres compartidos por dos géneros distintos, el
género monoespecífico 1 y su grupo hermano, el género 2-3. Por ello,
el taxón monofilético que contiene a todos los descendientes del nodo
C merece un rango más inclusivo, el de familia 1-3. Con la misma
lógica, el nodo E contiene la serie de caracteres que permiten
reconocer a las seis especies como pertenecientes a un mismo grupo
histórico, la clase 1-6. b) Cuando los taxa se forman en ausencia de
esta lógica, pueden ser parafiléticos, como en el caso de los géneros
1-2, 5-6 y la familia 5-6; o polifiléticos, como en el caso del género 3-4
y la familia 1-4. Observe que los grupos parafiléticos contienen al
ancestro de todas sus especies descendientes pero excluyen al menos
a uno de sus descendientes. Los polifiléticos, sin embargo, no
contienen al ancestro común de ninguna de sus especies.
Monofilético (mono: único; phylum: linaje): grupo originado por la diversificación de un único
ancestro común. Podemos distinguirlo debido a que comparten caracteres derivados del grupo
(sinapomorfias).
Polifilético: grupo de taxa originado por más de un grupo ancestral. No contienen al ancestro
común de ninguna de sus especies.
Parafilético: todos los miembros del grupo poseen un ancestro común, pero el grupo no
incluye a todos los descendientes de ese ancestro común.
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
convergencia evolutiva: características que surgen como adaptaciones convergentes a un mismo
modo de vida Æ origina grupos polifiléticos. (i.e familias separadas filogenéticamente convergen, como
respuesta a presiones selectivas similares, en una serie de caracteres y esto puede llevar a error en la
interpretación de la proximidad de dos taxa).
Cactaceae
Euphorbiaceae
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Euphorbiaceae
Cactaceae
Filogenia Ordenes de Angiospermas (APG II)
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
convergencia evolutiva: características que surgen como adaptaciones
convergentes a un mismo modo de vida Æ origina grupos polifiléticos. (i.e
familias separadas filogenéticamente convergen, como respuesta a presiones
selectivas similares, en una serie de caracteres y esto puede llevar a error en la
interpretación de la proximidad de dos taxa).
Calao de Java
Buceros rhinocéros
Tucan de Sudamerica
Ramphastos sp.
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
divergencia evolutiva: diferenciación de un mismo carácter como consecuencia de
su adaptación a diferentes modos de vida Æ origina grupos parafiléticos.
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Definición de conceptos relacionados con la Taxonomía
divergencia
divergencia
Paralelismo evolutivo: posesión de
caracteres similares compartidos por dos
o mas especies que tienen un ancestro
común, pero el cual no presenta esos
caracteres (i.e. endemismos vicariantes).
paralelismo
convergencia
Reversión:
un carácter derivado
(apomorfo) puede revertir a su estado
plesiomorfo (ancestral) (i.e. la pérdida de
estomas que se produce en algunas
angiospermas acuáticas)
reversión
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paralelismo
apomorfia
convergencia
Para poder identificar taxa monofiléticos los cladogramas se construyen utilizando caracteres que presenten
al menos dos estados fáciles de reconocer: un estado primitivo o plesiomorfia y un estado avanzado o
apomorfia.
Simplesiomorfía: consiste en la posesión de una plesiomorfía (o carácter primitivo) por los miembros de un
grupo.
Sinapomorfía: posesión de una apomorfía o carácter derivado por los miembros de un grupo Æ en la
mayoría de los casos indica monofilia (excepto con paralelismo o convergencia Æ falsas sinapomorfías.
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
1. Fuente de alimentos
- Animales. El 100% de las proteínas animales consumidas provienen
de un número muy reducido de especies. Existe todavía un gran
potencial de nuevas fuentes proteicas.
- Plantas. Se cree que el número de especies vegetales
potencialmente comestibles es de entre 10.000 a 50.000, de las
cuales sólo 150 especies son utilizadas en la alimentación humana y
el 90% de la alimentación mundial proviene únicamente de 15
especies.
Hay grandes potenciales, pero, …. antes hay que describir las
especies!
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
2.- Obtención de nuevas cepas,
variedades domesticas más vigorosas
Cannabis sativa
… ó las variedades….
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
3. Fuente de genes
Las especies silvestres son importantes fuentes de genes que pueden
ser utilizadas en la mejora de los cultivos tradicionales mediante:
- hibridación
- modificación genética
…pero, …..apenas se conoce la estructura genética de un puñado
de especies!
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
4. Agentes de control biológico
La introducción de especies exóticas puede provocar problemas por sí
misma. El mejor método de control es encontrar antagonistas naturales
de las especies introducidas, en su lugar de origen.
….. pero, ….antes hay que conocerlos! !
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
5. Obtención de nuevas drogas
gracias a su conocimiento de interacciones
evolutivas los taxónomos pueden facilitar
mucho la búsqueda de un compuesto
determinado, eligiendo la mejor especie para
analizar.
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¿especie próxima con ruta metabólica similar?
Taxus brevifolia
Taxol (anticancerigeno)
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
6. Identificación urgente de sustancias “nocivas”
Los taxónomos son requeridos a menudo desde centro sanitarios –o
policiales- para identificar correctamente y con urgencia el hongo, la
víbora, u otros potenciales animales o plantas venenosos, causantes
de una posible intoxicación.
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
7. Desarrollo de nuevas tecnologías
Æ taxonomía numéricaÆ bioinformática. Muchas de las técnicas
inventadas por los taxónomos numéricos siguen vigentes y son útiles
en la resolución de un gran número de problemas biológicos
(utilización de sistemas de agrupamiento).
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
8. Sexta Extinción
Los humanos como especie biológica estamos afectando a nuestro propio
ambiente y al del otras especies de una manera que no tiene precedentes en
la historia de la vida. Æ necesitamos describir especies y sus interacciones
…pero, ….. necesitamos describir especies y sus interacciones!
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
Principales Extinciones en Masa
1.
Final del Cámbrico: posible extinción de la fauna ediácara.
2.
Finales del Ordovícico: afecta principalmente a fitoplacton y braquiópodos.
3.
Devónico superior: apenas afectó a la fauna terrestre, pero sí a la marina tropical (briozoos, moluscos, corales, equinodermos y trilobites).
4.
Pérmico superior y Triásico: a final del Pérmico se extinguió sobre todo la fauna marina, mientras que durante el Triásico se dan numerosas
extinciones que afectan tanto a la fauna marina como a la continental.
5.
Finales del Cretácico.
6.
…Durante 1970-1995 han desaparecido 1/3 de los recursos naturales de la Tierra……..(fuente: Fondo Mundial para la Naturaleza).
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
9. Escribir manuales y Guías
que nos permitan identificar los organismos
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Importancia de la Taxonomía desde un punto de vista antropocéntrico
Necesidad de taxónomos Æ Crisis escuelas taxonómicas
voz de alarma!
* Búsqueda de fondos
* Creación de escuelas de sistemática, especialmente en los Trópicos.
* Uniformizar criterios de trabajo y fomentar la utilización de técnicas
“rápidas y eficientes”
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Iniciativas para fomentar el desarrollo de la sistemática
Cooperación para mejorar la formación en Taxonomía (PEET):
http://web.nhm.ukans.edu/peet/
Sistema integrado de información taxonómica (ITIS):
http://www.itis.usda.gov/
Species 2000:
http://www.usa.sp2000.org/
Convención sobre Diversidad Biológica:
http://www.biodiv.org/
Bionet International:
http://www.bionet-intl.org/
The Tree of Life Web Project:
http://tolweb.org/tree/
All Species Foundation:
http://www.all-species.org/
Global Biodiversity Information Facility:
http://www.gbif.org/
Codes of Nomenclature:
http://www.biosis.org.uk/zrdocs/codes/codes.htm.
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