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8/18/2019 Gu%C3%ADa+de+ayudantia+N7+2016

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Pontificia Universidad Católica de Chile

Facultad de Ciencias Biológicas

Genética y Evolución

2016

BIO226E

Guía de ayudantía 7: Ordenamiento de caracteres –

Filogenia - Filogeografia

Uno de los problemas centrales de la biología es la clasificación de los

organismos basado en sus características compartidas. Por ejemplo, todos los

organismos con espina dorsal son clasificados como “vertebrados”. En este caso la

espina dorsal es una característica que define al grupo. Si, además de la espina dorsal,

un organismo tiene agallas y aletas es un pez, una subcategoría de vertebrados. Este pez

posteriormente puede ser asignado a categorías más pequeñas hasta el nivel de especie.

La clasificación de organismos de esta manera permite a los biólogos poner orden a la

gran diversidad de especies presentes y extintas. El campo de la biología que se encarga

de la clasificación de organismos es la Taxonomía (taxis = arreglo + nomos = ley).

El sistema taxonómico moderno está basado en el sistema jerárquico propuesto

por Carolus Linnaeus (1707-1778). A través de este sistema los organismos se agrupanen categorías cada vez más inclusivas desde reino hasta especies. (Reino – Filum –

Clase – Orden – Familia – Género – Especie).

La visión de la taxonomía cambio radicalmente después de que Charles Darwin

(1809-1882) publicara “El origen de las especies” en 1859. El presentó evidencia de que

la vida había evolucionado a través del proceso de selección natural y como

consecuencia de este descubrimiento, hoy en día se reconoce que la clasificación

taxonómica es un reflejo de la historia evolutiva. Linnaeus juntó a humanos y lobos en

la clase Mammalia del Filum Chordata debido a que compartían ciertas características(espina dorsal, homeotermos, placenta, etc). Hoy sabemos que esta similitud no es

coincidencia, ambas especies heredaron estos rasgos del mismo ancestro común.


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Una manera de mostrar estas relaciones evolutivas entre organismos es a través

de un árbol filogenético, como el que se muestra en la siguiente figura:


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Ejercicio 1

Desarrollaran una clasificación taxonómica y un árbol filogenético para un grupo de

Caminalculos, animales imaginarios inventados por el biólogo evolutivo Joseph Camin

(se encuentran al final de esta guía). En este trabajo ustedes deberán clasificar 14

especies “vivientes” de Caminalculos en géneros, familias, etc. Después, construirán un

árbol evolutivo de los Caminalculos usando 57 especies “fósiles” adicionales. Miren los

dibujos y noten la variedad de apéndices, formas de concha, etc. Cada especie está

identificada por un número (no un nombre). Para los Caminalculos fósiles además se

incluye un número en paréntesis que indica su edad geológica en millones de años.

a) Examinar cuidadosamente las 14 especies vivas de Caminalculos y notar las

diferencias y similitudes entre ellas. Crear una clasificación jerárquica de estas especies

basada en la fenética (similitud entre ellas). Proponer géneros, agrupando las especies

que más se asemejan, y un orden constituido por estos dos géneros. Explicar porque

excluyen las especies que no forman parte de este orden.

b) Construir un árbol filogenético de las 14 especies vivientes basado en los criterios de

la cladística. Para definir el estado ancestral de los caracteres, utilizar la información delos caminalculos fósiles. Comparar con el árbol fenetico del ejercicio (a).

c) Identificar los caracteres nuevos o derivados (apomorfías) de caracteres ancestrales

(plesiomorfías), los caracteres que son compartidos por uno o más taxones

(sinapomorfías). Identificar grupos monofileticos, parafileticos, polifileticos.


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d) Responder las siguientes preguntas relacionadas con el árbol construido en (b).

1. Algunos linajes se ramifican muchas veces y están representados por muchas

especies vivientes. Discutir alguna condición ecológica que haya llevado a esta rápida

diversificación de linajes. (Un ejemplo del mundo real sería la diversificación de los

mamíferos en el Cenozoico, justo después de la extinción de los dinosaurios)

2. Algunos linajes cambian poco a través del tiempo. Un ejemplo de esto serian

“fósiles vivientes” como la Cacerola de las Molucas. Discuta las condiciones ecológicas

que permiten esta estasis (largo tiempo sin cambio evolutivo).

3. Encuentre dos ejemplos de evolución convergente entre los Caminalculos.

Esto significa encontrar casos donde dos o más especies tienen características similares

que han evolucionado independientemente en cada linaje. Las alas de murciélagos, aves

y abejas son un ejemplo de convergencia porque los tres grupos no adquirieron la

característica de un ancestro común.

4. Describir dos ejemplos de estructuras vestigiales que pueda encontrar entrelos Caminalculos. Estas son estructuras que han sido reducidas hasta el punto de ser

virtualmente inútiles. Apéndice, muelas del juicio son ejemplos de estructuras

vestigiales en nuestra especie.


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Ejercicio 2

La ardilla Tamias striatus es una especie que habita los bosques templado de

Norteamérica. Como depende fuertemente de un habitat boscoso, podemos suponer que

no sobrevivió en las regiones que fueron cubiertas por los hielos durante el ultimo

máximo glaciar, y que su presencia actual en estas regiones es el resultado de un

proceso de re-colonización post-glacial. Para poner a prueba esta hipótesis, Rowe et al.

(2004) analizaron la diversidad genética de esta especie en base a la secuencia de la

Región Control del DNA mitocondrial. Los dos principales resultados aparecen en las

figuras siguientes.

En la parte superior: Distribución de frecuencia del número de diferencias entre pares de

secuencias (distribución de “mismatch”). En la parte Inferior: red de haplotipos. El largo

de rama es proporcional al número de mutaciones que separan dos haplotipos, excepto

entre los haplotipos IL-NW y WI-NW que están separados por solo un paso mutacional.


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Interpretar estos resultados respondiendo a las preguntas siguientes:

A. ¿Qué tipo de historia demográfica sugieren estos resultados: crecimiento,

persistencia o reducción poblacional?

B. ¿Cuáles son los argumentos que justifican su respuesta a la pregunta anterior?

C. Considerando que los nucleótidos analizados son 850, que la tasa de mutación es de

3.10-7 y τ = 6, calcular la fecha del evento demográfico.

D. ¿Según estos resultados, usted acepta o rechaza la hipótesis planteada por los

autores? Explicar brevemente porqué.

E. ¿A qué corresponde la pequeña ola ubicada cerca de 33 diferencias en el gráfico de

distribución mismatch?

¿Podría ser una evidencia de que hay dos especies en esta serie de datos? Justificar.

¿Qué concepto de especies están utilizando para definir su respuesta?

Ejercicio 3

Construir una red de alelos (o haplotipos) a partir de las siguientes secuencias. En cada

rama uniendo 2 alelos, poner marcas correspondientes al número de cambios

nucleotídicos que separan estos alelos (1 marca para un cambio, 2 marcas para 2

cambios, etc). Identificar los individuos pertenecientes a cada haplotipo. Luego,

construir una distribución de “mismatch”.

¿Qué tipo de cambio demográfico sugiere? Argumentar.

1 > A T T C G T G A A T G T C C A T A T G G C T G A T T A





6 > A T T C G T G A A A G T C C A T A T G G C T G A T T A

7 > A T T C G T G A A T G T C C A T A T G C C T G A T T A

8 > A T T G G T G A A T G T C C A T A T G G C T G A T T A


10> A T T C G T G A A T G T C C A T T T G G C T G A T T A

11> A T T C G T G A A T G T C C A T A T G G C T G C T T A


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Caminalculos vivientes:

Caminalculos fósiles (número en paréntesis indican edad en millones de años)


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Nota: Los dibujos de Caminalculos son propiedad de la revista Systematic Zoology y

Robert R. Sokal. (Sokal, R.R. 1983. Systematic Zoology 323:159-184) Fueron copiados

de la página del Dr. Robert P. Gendron.

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