FILOGENIA SIMPLIFICADA:REINO ANIMALIA 

Introdução

Em biologia, filogenia (ou filogênese) é o estudo da relação evolutiva entre grupos de organismos (por exemplo, espécies e poulações), que é descoberto por meio de sequenciamento de dados moleculares e matrizes de dados morfologicos. O termofilogenética deriva do termos grego File (φυλή) e Filon (φῦλον), denotando "tribo" e "raça", e o termo genético (γενετικός), denotando "em relação ao nascimento", da gênese (γένεσις) "origem" ou "nascimento". O resultado dos estudos filogenéticos é a história evolutiva dos grupos taxonômicos, ou seja sua filogenia.

A Filogenia nasceu em 1966, com a publicação do livro “Phylogenetic Systematics”, por Hennig, como forma de implementar os conceitos de ancestralidade e descendência dentro de um contexto evolutivo, descritos por Darwin. Ela considera relações de ancestralidade comum entre grupos, representando uma hipótese dessas, baseada em estudos morfológicos, comportamentais, moleculares;

Considerando a Terra primitiva, com descargas elétricas, altas temperaturas, ação de raios UV, etc., dando origem a uma primeira célula procarionte e heterotrófica, podemos considerá-la o ponto inicial da origem de todos os seres vivos.

As árvores filogenéticas são diagramas que representam essas relações de ancestralidade e descendências, consistindo em linhas que se bifurcam de acordo com a existência no passado de um evento que transformou uma espécie em duas novas espécies. A junção desta bifurcação chama-se nó, onde representa esse momento de diversificação e o ancestral em comum das espécies que se localizam na ponta de cada uma das bifurcações. 

A presença de um endoesqueleto mesodérmico e o fato de serem deuterostômios, entre outras características, levam os biólogos a considerar os equinodermos com os invertebrados evolutivamente mais próximos dos cordados, filo ao qual pertencemos.

O sistema de classificação de Lineu não considera essas relações, uma vez que acreditava que todas a espécies eram as mesmas desde a criação divina, classificando-as de acordo com algumas semelhanças, apenas. Na filogenia, grupo de espécies com um ancestral em comum exclusivo e grupo que contém todos os descendentes de um ancestral comum, chama-se monofilético. Espécies que são descendentes de ancestrais distintos fazem parte de um grupo polifilético.
Seres vivos apresentam “elos de consanguinidade”, isto é, laços de parentesco que os aproximam uns dos outros. A biodiversidade constitui um universo no qual todos os indivíduos apresentam semelhanças e diferenças, variando no tempo, no espaço, na forma e na função. As semelhanças conferem unidade entre os diversos grupos de seres vivos, sendo a identidade garantida pelas diferenças entre eles.

Diferentes sistemas de classificação dos organismos têm sido elaborados desde a Antiguidade e têm sido alterados ou reorganizados em função do contexto histórico e das compreensões prevalentes sobre os seres vivos. Diversos critérios podem ser utilizados para embasar um sistema de classificação, porém, as classificações com frequência são conflitantes entre si. A aceitação da teoria evolutiva deixa claro que as relações de parentesco entre as espécies constituem o critério mais apropriado para uma classificação consistente dos organismos (AMORIM et al., 2001).

O entomólogo alemão Willi Hennig desenvolveu, em 1956, um método de análise que permite resgatar o conhecimento sobre as relações de parentesco entre as espécies. O método, denominado de Método da Sistemática Filogenética, ou simplesmente Filogenia, tornou-se amplamente conhecido a partir de 1966 e de lá até hoje passou a ser considerado o instrumento de sistematização mais adequado para a diversidade dos seres vivos. O resultado dessas análises gera árvores filogenéticas dos grupos biológicos. Nelas, é possível identificar o parentesco entre grupos atuais, entender claramente quem é a espécie ancestral e perceber a dinâmica de transformação da vida no tempo. O papel da sistemática filogenética é organizar o conhecimento sobre a diversidade biológica a partir das relações de parentesco entre os grupos e do conhecimento da evolução das características morfológicas, comportamentais, ecológicas, fisiológicas, citogenéticas e moleculares dos grupos (AMORIM et al., 2001), permitindo uma abordagem comparativa da vida e diminuindo a distância na classificação entre os seres vivos.

 

Desenvolvimento

 

Na sistemática filogenética, os caracteres de interesse são os apomórficos: derivados de um estado ancestral. A questão restante, no entanto, é como diagnosticar quais caracteres são apomórficos. É importante que exista um método objetivo e replicável para a determinação destes caracteres, pois estas são necessidades em estudos científicos. A abordagem de Willi Hennig se diferenciava de outras contemporâneas, pois buscava realizar a diferência histórica de maneira puramente lógica e científica.As principais linhas de seu método são:

1. As relações entre espécies são restritamente genealógicas, ou seja, verticais;

 2. As apomorfias são o único tipo de evidência que identifica; ancestralidade em comum e são elas que definem novos agrupamentos;

 3. A máxima conformidade com a evidência deve ser determinada utilizando-se o princípio auxiliar da parcimônia.

 Dentre os três princípios gerais, apenas os dois primeiros são baseados no conhecimento biológico. O terceiro princípio é evocado da disciplina da filosofia lógica para ajudar a resolver questões em que a evidência em mãos aponta várias possibilidades de resposta. O princípio da parcimônia, também conhecido como “a navalha de Occam”, é enunciado da seguinte maneira: “Se em tudo o mais forem idênticas as explicações, a mais simples é a melhor”. Em termos filogenéticos, a explicação mais simples de relação filogenética entre os organismos é aquela que assume o menor número de passos evolutivos, ou seja, o menor número de mudanças de estado dos caracteres. Desta maneira, os cientistas se utilizam de métodos especiais para calcular qual árvore possui o menor número de passos. Estes métodos são em geral executados por programas de computador, mas em alguns casos, pode-se executar até mesmo de maneira manual.

As árvores filogenéticas são representadas seguindo-se uma série de convenções

 

Os terminais (A, B, C, D) representam as entidades de estudo. A entidade de estudo pode ser um indivíduo, populações ou até mesmo espécies inteiras em um único terminal. As linhas que saem dos terminais representam os ramos. Os ramos podem conectar um terminal à outro por um nó (como D a C pelo nó x), ou um nó à outro mais abaixo (como x a y para os terminais B, C e D). Os nós representam ancestrais hipotéticos. No exemplo, o nó x representa o ancestral hipotético de C e D. O nó y representa o ancestral hipotético da linhagem representada por C + D e da linhagem representada por B.

De cada nó surge um ramo, que conduz a um ou a vários grupos terminais. Com os cladogramas pode-se estabelecer uma comparação entre as características primitivas - que existiam em grupos ancestrais - e as derivadas - compartilhadas por grupos que os sucederam.

É muito importante frisar que os nós são sempre hipotéticos, e não representam fósseis. Um fóssil, quando encontrado, é um elemento conhecido na análise. Será representado por um terminal na convenção de estudos filogenéticos (note que C possui uma adaga, representando que é um indivíduo ou linhagem fóssil). O último nó (z) designa a inserção da raiz, que é uma representação hipotética da mais antiga linhagem do grupo. O termo técnico utilizado para denominar todo tipo de árvore filogenética é dendrograma. Um elemento, nem sempre representado, porém sempre implícito, é a direção do tempo. Em todo tipo de representação em forma de árvore filogenética, a ordem de ramificação representa o momento de isolamento das linhagens, umas em relação às outras.

Na raiz está representado o evento evolutivo mais antigo, e os terminais representam eventos recentes.Em dendogramas do tipo cladograma,os comprimentos relativos dos ramos não representam unidades de tempo

As árvores filogenéticas podem ser de dois tipos: enraizadas ou não enraizadas.

Tradicionalmente, dados provenientes de estudos morfológicos e anatômicos são utilizados para a reconstrução filogenética.Tipicamente, cientistas observam uma grande quantidade de espécimes representando diferentes linhagens (linhagens podem ser espécies ou populações). Em cada espécime, são observados vários caracteres morfológicos e anatômicos, e estes são registrados em uma grande tabela chamada matriz de caracteres. A matriz de caracteres é então analisada de modo a tentar definir os estados derivados de cada caráter. Esta análise é feita por um algoritmo que tenta reconciliar as mudanças de estado observadas na matriz com uma árvore filogenética que explique tais mudanças da maneira mais simples possível.

A Filogênese dos Seres Vivos

Qual foi o ancestral dos répteis (lagartos, cobras) que vivem na Terra atual? Essas e outras perguntas relativas à origem dos grandes grupo de seres vivos eram difíceis de serem respondidas até surgir, em 1859, a Teoria da evolução Biológica por Seleção Natural, proposta por Charles Darwin e Alfred Russel Wallace. Com a compreensão de "como" a evolução biológica ocorre, os biólogos passaram a sugerir hipóteses para explicar a possível relação de parentesco entre os diversos grupos de seres vivos.

Diagramas em forma de árvore - elaborados com dados de anatomia e embriologia comparadas, além de informações derivadas do estudo de fósseis - mostraram a hipotética origem de grupos a partir de supostos ancestrais. Essas supostas "árvores genealógicas" ou "filogenéticas" (do grego, phylon = raça, tribo + génesis = fonte, origem, início) simbolizavam a história evolutiva dos grupos que eram comparados, além de sugerir uma provável época de origem para cada um deles. Como exemplo veja a figura abaixo.

•  Estabelecendo Filogenias com os Cladogramas

O esquema representa uma provável "história evolutiva" dos vertebrados. Note que estão representados os grupos atuais - no topo do esquema- bem como os prováveis ancestrais. Perceba que o grupo das lampreias (considerados "peixes" sem mandíbula) é bem antigo (mais de 500 milhões de anos). Já cerca de 150 milhões de anos, provavelmente a partir de um grupo de dinossauros ancestrais. Note, ainda, que o parentesco existe entre aves e répteis é maior do que existe entre mamífero e répteis, e que os três grupos foram originados de um ancestral comum.

Atualmente com um maior número de informações sobre os grupos taxonômicos passaram-se a utilizar computadores para se gerar as arvores filogenéticas e os cladogramas para estabelecer as inúmeras relações entre os seres vivos

 

 Uma classificação comum na zoologia é a organização dos animais de acordo com o número de folhetos embrionários (camadas de células embrionárias que darão origem aos tecidos e órgãos do animal adulto). 

Caso o animal possua apenas dois desses folhetos (o ectoderma e o endoderma), ele é classificado como diblástico (ou diploblástico). Para efeito de ensino médio, apenas os cnidários (grupo ao qual pertencem os corais, as anêmonas-do-mar, as águas-vivas, as gorgônias) são classificados como diblásticos. 

Agora, caso o animal possua os 3 folhetos embrionários, ele será classificado como triblástico (ou triploblástico) como, por exemplo, os platelmintos, os nemátodos, os anelídeos, os moluscos, os artrópodes, os equinodermos e os cordados.

 

Conclusão

 

 A sistemática filogenética é uma disciplina que se desenvolveu da curiosidade humana e, com o tempo, se tornou uma metodologia unificadora em toda a biologia.Atualmente, alguns dos programas de computador mais potentes são desenvolvidos para resolver problemas filogenéticos.A interpretação de árvores filogenéticas é um conceito básico para compreensão de teorias biológicas contemporâneas, assim como um entendimento qualitativo sobre os métodos utilizados para a reconstrução histórica.Apesar dos grandes avanços,a sistemática filogenética (assim como toda metodologia científica) possui limitações, em especial em relação à transferência lateral de genes, e deverá ser modificada nos próximos anos para incorporar novas descobertas biológicas.A síntese evolutiva moderna, que divide a vida em três grandes domínios, não seria possível sem o desenvolvimento da sistemática filogenética em conjunto com a biologia molecular. 

O conceito filogenético de espécie é definido como um grupo irredutível de organismos, diagnosticavelmente diferente de outros grupos, e intimamente ligado a um modelo parental de ancestralidade e 

descendência.
Este conceito releva o critério do descendente comum. Os grupos sexuais ou assexuais estão incluídos neste conceito.As espécies filogenéticas são unidades estritamente monofiléticas.

Para uma utilização estrita da sistemática cladística,só o conceito filogenético de espécies pode ser considerado.

Este conceito menospreza detalhes do processo evolutivo e fornece-nos um critério que nos permite descrever espécies sem necessidade de estudos pormenorizados dos processos evolutivos. 

Alguns defensores do conceito filogenético de espécie não desprezam a importância do estudo dos processos evolutivos, mas dizem que o primeiro passo para o estudo do processo evolutivo

 é ter um retrato da história da vida. 

Isto significa reconstruir o modelo do descendente comum com o maior detalhe possível, a partir de mais pequena unidade taxinómica que tenha uma história com descendentes comuns.

Árvore filogenética

Uma árvore filogenética, por vezes também designada por Árvore da Vida, é uma representação gráfica, em forma de uma árvore, das relações evolutivas entre várias espécies ou outras entidades que possam ter um ancestral comum. Em uma árvore filogenética, cada nodo (ou nó) com descendentes representa o mais recente antepassado comum, e os comprimentos dos ramos podem representar estimativas do tempo evolutivo. Cada nodo terminal em uma árvore filogenética é chamado de "unidade taxonômica". Nodos internos geralmente são chamados de "unidades taxonômicas hipotéticas".

As árvores filogenéticas são confeccionadas a partir de uma matriz contendo os dados disponíveis (morfológicos, químicos ou genéticos) sobre os táxons estudados. Estes dados são comparados, e os táxons agrupados em clados ou ramos de acordo com as semelhanças e diferenças entre si. Atualmente, há vários softwares disponíveis para a realização destes cálculos.

Pode ser de vários tipos:

• Cladograma, representa o padrão das relações entre os nodos da árvore; o tamanho dos ramos não representa necessariamente a distância entre os nodos. O termo normalmente é usado para indicar o mesmo que árvore filogenética.
  
• Filograma, o tamanho dos ramos representa o número de mudanças ocorridas entre os nodos;
• Cronograma, a posição dos nodos está disposta num eixo que representa o tempo.

 

 

 

Referências bibliográficas

 

Disponível em: http://www.brasilescola.com/biologia/filogenia-que-isto.htm Acessado em: 05-05-2014;

Disponível em: http://pt.slideshare.net/fada_dana/bio-filogenia-top04

Disponível em:http://www.portal.fae.ufmg.br/seer/index.php/ensaio/article/viewFile/556/1055

Disponivel em http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/bioclassifidosseresvivos3.php acesso 06-05-2014

Dísponível em: http://www.infopedia.pt/$especie-filogenetica;jsessionid=yQTOt97FlwE79fyvoH89fw__# Acessado em: 06-05-2014.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Filogenia

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81rvore_filogen%C3%A9tica