Unidad 5 (5.1.2. – 5.1.4.)

5.1.2. La sistemática a través del tiempo

La clasificación de los seres vivos inició formalmente en el Liceo de Atenas, en donde Aristóteles clasificó a los organismos por orden de complejidad en dos grupos: plantas y animales.

El término “taxonomía” deriva precisamente de dos vocablos griegos: taxis, que significa poner en orden; y nomos, norma.

La taxonomía es un esfuerzo humano por poner en orden los datos acerca de los seres vivos, y consiste básicamente en tres tareas: identificación, clasificación y nomenclatura. Por aplicación de algunas normas, todo organismo puede identificarse por sus características, clasificarse en cierto grupo y tener un nombre. La taxonomía es una parte de la sistemática.

Desde la Antigüedad y hasta antes de la teoría de la evolución, los sistemas de clasificación eran poco más que catálogos de especies y no incluían fósiles. Carolus Linnaeus afirmaba: “Hay tantas especies como formas distintas fueron creadas al principio.” La publicación de El origen de las especies por selección natural (1859), de Charles Darwin, habría de cambiar esta perspectiva. Actualmente han sido clasificadas cerca de 1.8 millones de especies, y se estima que hay más de 10 millones de especies en el planeta. El patrón gráfico de esta información sobre las diversas especies y sus relaciones evolutivas se denomina árbol filogenético, y popularmente se conoce como el árbol de la vida.

Todo análisis dinámico de la información que contiene el árbol de la vida, sugiere de inmediato una tendencia natural a la biodiversidad en el sentido del pasado al futuro, y ascendencia común en el sentido contrario.

5.1.2.1. Un sistema de dos reinos: Plantae y Animalia

En 1735, Carolus Linnaeus publicó su Systema Naturae. En esa obra estructuró un sistema de clasificación por los niveles jerárquicos de reino, clase, orden, género y especie, y aplicó la nomenclatura binomial por género y especie para el estudio sistemático de todos los seres vivos.

La antigua clasificación del ser humano era:
⦁ Reino Animalia
⦁ Clase Mammalia
⦁ Orden Primate
⦁ Género Homo
⦁ Especie Homo sapiens

5.1.2.2. Un sistema de tres reinos: Plantae, Animalia y Protista

En 1845, Karl Theodor Ernst von Siebold (1804-1885) publicó un libro sobre microorganismos unicelulares diversos, a los cuales llamó Protozoarios.

Algunos eran fotosintéticos, pero otros eran capaces de moverse y de cazar para alimentarse.

Parecía inadecuado clasificar a los protozoarios ya sea como plantas o como animales. En 1866, con base en un criterio de menor complejidad, Ernst Haeckel (1834-1919) sugirió clasificar a todos los protozoarios en un tercer reino, al cual denominó Protista.

En 1866, los protistas fueron propuestos como reino por Ernst Haeckel.

5.1.2.3. Un sistema de cuatro reinos: Plantae, Animalia, Protista y Monera

En 1938, Édouard Chatton (1883-1947) estudió la estructura interna de diversas células y propuso dividir todas las formas de vida en la Tierra en dos grupos: procariontes y eucariontes. Aun cuando su propuesta no tuvo aceptación entonces, sí estableció diferencias significativas entre las bacterias y los demás microorganismos del grupo Protista, en el cual estaban clasificadas.

En 1956, Herbert Copeland (1902-1968) propuso separar a las bacterias de los protistas y agruparlas en un cuarto reino: Monera.
Históricamente, Copeland denominó Protoctista al reino Protista después de haber excluido a las bacterias, pero tal término tuvo escasa aceptación. (Actualmente, el término Monera es también obsoleto.)

En 1956, las bacterias fueron clasificadas en el reino Monera por Herber Copeland.

5.1.2.4. Un sistema de cinco reinos: Plantae, Animalia, Fungi, Protista y Monera

Antiguamente, los hongos (lat. fungi) habían sido clasificados como plantas. Sin embargo, la investigación sobre ecosistemas forestales llevó a Robert Whittaker (1920-1980) a diferenciar claramente las funciones de estos dos grupos de organismos:

– Las plantas son productores fotosintéticos
– Los hongos son degradadores no fotosintéticos

En 1969, Robert Whittaker propuso la adición de un quinto reino: Fungi.

En 1969, los hongos fueron clasificados en el reino Fungi por Robert Whittaker.

5.1.3. Cladística

En 1950, Willi Hennig (1913-1976) publicó un documento con una idea que actualmente se denomina cladística (del griego klados, rama), en el que explica cómo desarrollar un sistema de clasificación con base en relaciones evolutivas, más que en semejanzas físicas, y para ello introdujo tres conceptos:

Clado es un conjunto de organismos relacionados evolutivamente por compartir un ancestro común.

Carácter primitivo. Es un rasgo presente en el ancestro común y en todos los miembros del grupo.

Carácter derivado. Es un rasgo presente en un grupo particular dentro de un conjunto más grande.

Por ejemplo, al clasificar un pez, una lagartija y un ratón, “columna vertebral” (chordata) es un carácter primitivo común al pez, la lagartija y el ratón; mientras que el carácter derivado “cuatro patas” (tetrápoda) es común a la lagartija y el ratón, pero no al pez. Esto significa que la lagartija y el ratón están más estrechamente relacionados entre sí que con el pez. En otras palabras, la lagartija y el ratón comparten un ancestro común de cuatro patas.

Al hacer este tipo de análisis, es necesario diferenciar entre órganos homólogos y órganos análogos.

Los órganos homólogos poseen estructuras semejantes por tener un mismo origen ancestral, pero realizan funciones diferentes, por ejemplo: la pata de un antílope, el brazo de un chimpancé, la aleta de un delfín y el ala de un murciélago. La homología ocurre por evolución divergente.

Los órganos análogos poseen estructuras desemejantes por tener orígenes ancestrales diferentes, pero realizan funciones equiparables, por ejemplo: las alas de un ave y las alas de una mariposa. La analogía ocurre por evolución convergente.

Al considerar únicamente procesos de evolución divergente, si dos organismos comparten un carácter derivado, también comparten los genes que al expresarse resultan en ese rasgo. A mayor número de caracteres derivados, mayor número de genes compartidos, y por consiguiente mayor cercanía evolutiva.

La cladística de Hennig subyace a las metodologías actuales de estructuración del árbol de la vida.

5.1.4. Un sistema de tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya

Un gen es una secuencia de ADN que codifica para un ARN; en genes que codifican para proteínas, el ARN a su vez codifica para una proteína (sección 2.2.7.1).

Todos los genes de un organismo están contenidos en el genoma, que es la secuencia de bases de todo el ADN de un organismo. El genoma define la identidad de cada organismo y la especie a la que pertenece.

Al secuenciar el genoma de un organismo, la información queda almacenada en forma digital y puede compararse con la secuencia del genoma de otro organismo.

A través de 3800 Ma, las secuencias de los genomas han cambiado; pero los genes más conservados siguen siendo reconocibles en todas las especies vivas.

En la década de 1970, Carl Woese (1928-2012) centró su investigación en medir las “distancias” evolutivas entre diferentes especies, por comparación de las secuencias de bases del ARNr 16S (ARN de la subunidad ribosomal menor, sección 2.2.7.2), una molécula que todas las células necesitan para sintetizar proteínas.

Más de una década después, al comparar las secuencias de bases de ARNr 16S procedentes de cientos de especies de bacterias, Woese descubrió que en este grupo estaban incluidos microorganismos que a nivel molecular eran diferentes tanto de las bacterias como de los eucariontes.

En 1990, Woese planteó la necesidad de definir un nuevo taxón –i.e. un nuevo nivel jerárquico de clasificación–: el dominio, que estaría por encima de reino, y propuso reagrupar a todas las formas de vida en un sistema de tres dominios:
⦁ Bacteria: Bacterias
⦁ Archaea: Arqueas
⦁ Eukarya: Eucariontes

El análisis de datos sugiere que el origen de estos tres dominios ocurrió por etapas:

  1. La vida divergió tempranamente en bacterias y arqueas.
  2. Hace aproximadamente 1800 Ma, un grupo de arqueas dio origen a las
    células eucarióticas.
  3. Hace aproximadamente 1500 Ma, las mitocondrias se originaron por
    endosimbiosis de proteobacterias alfa.
  4. Posteriormente, los cloroplastos se originaron por endosimbiosis de cianobacterias.

El árbol de la vida es un patrón muy simplificado de la historia evolutiva de la vida en la Tierra. Es un hecho que además de la transferencia vertical de genes de una generación a la siguiente, ha habido transferencia horizontal de genes entre especies diferentes no mediada por reproducción.

En la actualidad, la genómica está resolviendo el origen de las especies por comparación de genomas completos. Por ejemplo, la identidad genómica entre Pan troglodytes (chimpancé) y Homo sapiens (ser humano) es cercana a 98 %, y en la diferencia está la clave de lo que nos hace humanos, que es notablemente la estructura y la función del cerebro.

El ancestro común de Pan troglodytes y Homo sapiens vivió hace aproximadamente 6 Ma en los densos bosques lluviosos de África.

La clasificación taxonómica actual del ser humano y el chimpancé es:
Dominio………. Eukarya………. Eukarya
Reino…………. Animalia………. Animalia
Filo……………. Chordata……… Chordata
Clase…………. Mammalia…….. Mammalia
Orden…………. Primate……….. Primate
Familia………… Hominidae……. Hominidae
Género……….. Homo………….. Pan
Especie……… Homo sapiens… Pan troglodytes

El chimpancé comparte un ancestro común con el ser humano.

La taxonomía de todas las formas de vida con base en el análisis de secuencias de genomas es tan reciente, que las clasificaciones actuales están en constante cambio y en plena expansión.


Cuestionario de repaso

1. Es el campo de la biología que estudia la biodiversidad en la Tierra como un producto de millones de años de evolución:

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2. Es el campo de la biología cuyas tareas básicas son identificación, clasificación y nomenclatura de los seres vivos:

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3. Actualmente han sido clasificadas cerca de 1.8 millones de especies, y se estima que hay más de 10 millones de especies en el planeta. Todo análisis dinámico de la información sobre las diversas especies y sus relaciones evolutivas sugiere de inmediato tendencia a la biodiversidad en el sentido del pasado al futuro y ascendencia común en el sentido contrario.

¿Cómo se denomina el patrón gráfico de esta información?

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4. En 1845, Karl Theodor Ernst von Siebold (1804-1885) publicó un libro sobre microorganismos unicelulares diversos, a los cuales llamó Protozoarios. Algunos eran fotosintéticos, pero otros eran capaces de moverse y de cazar para alimentarse. Parecía inadecuado clasificar a los protozoarios ya sea como plantas o como animales.

En 1866, por la menor complejidad de estos organismos, Ernst Haekel (1834-1919) sugirió clasificar a todos los protozoarios en un tercer reino denominado:

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5. En 1938, Édouard Chatton (1883-1947) estudió la estructura interna de diversas células y propuso dividir todas las formas de vida en la Tierra en dos grupos: procariontes y eucariontes. Aun cuando su propuesta no tuvo aceptación entonces, sí estableció diferencias significativas entre las bacterias y los demás microorganismos del grupo Protista, en el cual estaban clasificadas.

En 1956, Herbert Copeland (1902-1968) propuso separar a las bacterias de los protistas y clasificarlas en un cuarto reino denominado:

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6. Antiguamente, los hongos habían sido clasificados como plantas; sin embargo, la investigación sobre ecosistemas forestales llevó a Robert Whittaker (1920-1980) a diferenciar claramente las funciones de estos dos grupos de organismos: – Las plantas son productores fotosintéticos – Los hongos son degradadores no fotosintéticos

En 1969, Robert Whittaker propuso la clasificación de los hongos en un quinto reino denominado:

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7. Al clasificar un pez, una lagartija y un ratón, “columna vertebral” (chordata) es un carácter primitivo común al pez, la lagartija y el ratón; mientras que el carácter derivado “cuatro patas” (tetrápoda) es común a la lagartija y el ratón, pero no al pez.

¿Qué puede concluirse en cuanto a sus relaciones evolutivas?

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8. Todos los seres vivos están clasificados en tres dominios. ¿En qué dominio están clasificados los virus?

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