Practica_7_Sistematica (1)

Vista previa del material en texto

CLASIFICANDO LA BIODIVERSIDAD 
 
Prohibida la reproducción parcial o total de este manual 
UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 
Soley-Guardia M. & Romero Vásquez A. Manual de Laboratorio de Biología General 
I. Objetivos 
* Comprender los principios básicos de clasificación utilizados en biología, específicamente 
taxonomía y sistemática, y cómo se relacionan entre ellos 
* Reconocer cómo las similitudes y diferencias entre los seres vivos suelen indicarnos sus relaciones 
evolutivas: elaboración e interpretación de cladogramas 
* Reconocer las fuentes de información frecuentemente utilizadas en los estudios de sistemática 
* Reconocer las ventajas del sistema jerárquico de clasificación 
II. Introducción 
Con frecuencia habrás oído hablar sobre la biodiversidad. Ésto es simplemente la diversidad de seres 
vivos que existen en un determinado lugar, como en una provincia, país, océano, o a nivel mundial. 
Conocer los “tipos” y cualidades de los seres vivos que habitan un lugar siempre ha sido de interés para el 
ser humano, ya que siempre hemos compartido nuestros territorios con un sinfín de organismos con los 
que, querámoslo o no, hemos tenido que interactuar. Gran parte de estos organismos afectan al ser 
humano directamente, ya sea de manera beneficiosa (e.g. fuente de alimento, recursos, medicina, o 
placer) o no (e.g. depredadores, parásitos, plagas y enfermedades). Sin embargo, incluso aquellos 
organismos con los que no tenemos una interacción directa terminan afectándonos indirectamente al 
interactuar con aquellos de importancia para el ser humano. Por esto, siempre ha habido un interés natural 
por parte de los humanos en conocer el ambiente que lo rodea. Cualquier cultura o civilización que haya 
contado con un adecuado entendimiento de su medio ambiente, siempre ha tenido numerosas ventajas 
frente a aquellas otras que no lo hiciesen. Esto rige incluso más el día de hoy; por ejemplo, muchísimos 
de los fármacos o fibras sintéticas actuales vienen de moléculas que originalmente fueron descubiertas en 
plantas o animales. 
 
Y es que, si lo piensas, CADA ORGANISMO REPRESENTA UNA FÁBRICA ÚNICA DE MOLÉCULAS: 
a partir de su ADN producen complejas proteínas con diversas funciones y con la capacidad de 
transformar la materia prima del mundo mineral o “inanimado” en distintas cosas (e.g. crear un fruto, 
un polímero, o un trozo de carne que de lo contrario, simplemente no existirían). 
 
Los biólogos no solo estudiamos los seres vivos, más bien, estudiamos TODOS los procesos relacionados 
con su vida: cómo originan, cómo se mantienen, cómo funcionan, cómo se reproducen, cómo interactuán, 
y cómo evolucionan. Al estudiar éstos procesos, no solo obtenemos un mayor entendimiento sobre cómo 
funciona nuestro planeta, sino que también obtenemos muchísimas ideas sobre cómo mejorar nuestra 
calidad de vida en él. Sin embargo, TODOS estos estudios requieren de un adecuado entendimiento y 
clasificación de la biodiversidad. Tratar de entender estos procesos sin conocer primero la identidad de 
los organismos que los llevan a cabo es como poner a un matemático a hacer operaciones sin conocer sus 
números. 
En esta práctica, aprenderás las bases y conceptos que utilizan los biólogos para clasificar la 
biodiversidad del planeta. En los siguientes tres laboratorios, pondrás estos conceptos en práctica mientras 
aprendes sobre los distintos grupos que conforman esta biodiversidad. 
 
Taxonomía 
La taxonomía es la rama de la biología que se encarga de la nomenclatura y clasificación de los seres 
vivos. Las bases del sistema utilizado actualmente fueron establecidos en el siglo XVIII por el sueco Carl 
von Linné, quien entre otras cosas, estableció que cada especie fuera reconocida por un único nombre en 
2 
 
Prohibida la reproducción parcial o total de este manual 
UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 
Soley-Guardia M. & Romero Vásquez A. Manual de Laboratorio de Biología General 
una lengua “neutral”, el latín. Esto permite que los científicos tengan un lenguaje en común pare referirse 
a cualquier especie, sin importar cómo le llamen en distintas regiones o países. Esto también permite 
otorgarle un nombre a organismos que, por su estilo de vida o tamaño, pasan desapercibidos por las 
culturas humanas con que conviven, y para los cuales no existen nombres comunes, o son genéricos para 
referirse a lo que en realidad son varias especies (e.g. rana, murciélago, gusano). Este nombre único y en 
latín se conoce como el nombre científico, y está constituído por dos palabras: el género, y el epíteto 
específico. Ambas palabras deben ser escritas de manera tal que resalten del resto del texto (usualmente 
en itálicas); la primera palabra comienza con mayúscula y la segunda con minúscula. Por ejemplo, lo que 
se conoce en Costa Rica como guatusa o cherenga, en México como guaqueque o añuje, y en inglés como 
agouti, tiene el único nombre científico de Dasyprocta punctata; ¡¿más sencillo no?!. 
Con frecuencia, verás que incluso los medios de comunicación formales, o profesionales en el área de las 
ciencias no biológicas, erran en cómo escribir el nombre de una especie correctamente. 
Otro de los grandes legados de Lineo, fue el agrupar a las especies según sus características, utilizando 
grupos o “cajones” cada vez más “grandes” (i.e. que incluyen más organismos); cada uno de los cuales se 
conoce como taxón (en plural taxa). Estos cajones son sucesivos, de manera tal que un cajón puede 
contener varios otros cajones. Así, entre más general el cajón, más organismos cumplen con las 
características para pertenecer a este, y estos cajones estarán formados por muchos organismos. Entre más 
específico sea el cajón, habrá menos organismos que cumplan los requisitos para pertenecer a ellos, 
llegando así hasta el taxón de especie, único para cada organismo. El que este sistema vaya de grupos más 
generales a más específicos es lo que lo hace jerárquico. Así, los seres humanos pertenecemos a los 
siguientes taxa: 
 Reino: Animalia (junto con todos los animales) 
 Filo: Chordata 
 Subfilo: Vertebrata (junto con todos los animales con columna vertebral) 
 Clase: Mammalia (junto con todos los vertebrados que dan leche a sus crías) 
 Subclase: Theria (junto con todos los mamíferos que tienen placenta) 
 Infraclase: Eutheria (junto con todos los placentados que no tienen marsupio) 
 Orden: Primates (junto con los monos y demás primates) 
Familia: Hominidae (junto con los demás simios) 
Subfamilia: Homininae (junto con orangutanes, gorilas, 
chimpancés, y ancestros humanos) 
Género: Homo (junto con el Neandertal, “Cro-
Magnon” y otros ancestros humanos) 
 Especie: Homo sapiens 
 
¿Cuál es la utilidad de tener tantos cajones; por qué no usamos solo el taxón de especie? La primera 
respuesta es que este sistema surge simplemente de la manera en que razonamos los humanos. Por 
ejemplo, si vemos un organismo que nunca habíamos visto, diremos algo como: “no sé qué es, pero me 
parece un tipo de aquello”. Por ejemplo, los españoles que colonizaron América dieron el nombre a 
muchos de los árboles que encontraron aquí basándose en los que conocían en su tierra natal (e.g. robles y 
cedros). El saber a qué grupo(s) pertenece un organismo desconocido también nos permite “mantenerlo 
ahí” por mientras se define a qué especie pertenece. Para definir a cuál especie pertenece un organismo 
desconocido primero necesitamos asegurarnos de que sea nuevo, o sea necesitamos compararlo con lo 
que ya conocemos. Así pues, si sabes que el organismo cuya especie estás averiguando es un tipo de roble 
(aunque no tenga nombre), deberás compararlo con los robles que ya se conocen. Pero, si ni siquiera 
3 
 
Prohibida la reproducción parcial o total de este manual 
UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 
Soley-Guardia M. & Romero Vásquez A. Manual de Laboratorio de Biología General 
sabes que es un roble, deberás compararlo ¡con todos los árbolesque se conocen! Por esta misma razón, 
la taxonomía se mejora de manera acumulativa; entre más organismos tengamos clasificados, más fácil 
nos es clasificar organismos nuevos que descubramos, ya que tenemos más especies y grupos con qué 
compararlos. De ahí la importancia de los reservorios de especies clasificadas o preservadas, tales como 
los museos de historia natural, herbarios, arboreta, y “bibliotecas” de virus y bacterias. 
Por último, cada cajón tiene una serie de características que lo definen; así, el saber que una especie 
pertenece a cierto cajón, inmediatamente nos dice mucho acerca de ella sin necesidad de hacer estudios 
específicos (e.g. cómo está constituida en su interior, de qué manera se alimenta, cómo se reproduce, etc). 
El que la farmacología utilice ratones como etapa inicial para estudiar enfermedades que afligen al ser 
humano y producir medicinas, es un ejemplo de esto; al fin de cuentas, tenemos muchas cosas en común 
con estos mamíferos. Sin embargo, en etapas más avanzadas, se utilizan monos o simios, ya que todavía 
tenemos más cosas en común con ellos, y podrían aparecer efectos que no fueron observados en los 
ratones. 
¿Por qué crees que los organismos que pertenecen a un mismo cajón comparten cosas en común; cuál es 
el proceso que garantiza ésto? 
Si tu respuesta a la pregunta anterior fue evolución, ¡acertaste! Las especies que pertenecen a un mismo 
cajón comparten cosas en común porque evolucionaron de un mismo ancestro en común; es decir 
comparten un ancestro en su pasado. Así pues, la taxonomía también te dice cómo están emparentados los 
organismos entre sí. Recuerda que al final, todos los organismos tenemos un solo origen, y nos hemos ido 
diferenciando a lo largo de millones de años de evolución. De esta manera, entre más específico el cajón 
de clasificación, más reciente fue la existencia de su ancestro en común, y más similar era éste a sus 
descendientes (e.g. el ancestro de los humanos y los simios actuales). Entre más general el cajón, más 
años han transcurrido desde la existencia del ancestro en común, y menos parecido era éste a sus 
descendientes. Por ejemplo, la ballena, humanos y felinos pertenecen al grupo de los mamíferos. ¿Cómo 
crees que haya sido el ancestro que dio origen a todos estos grupos? 
 
Sistemática 
Hoy día, la rama de la biología que se encarga de crear cajones de clasificación que a su vez demuestran 
el parentesco evolutivo entre los organismos se llama sistemática. ¿Cómo crees que los biólogos 
construimos estos cajones? Cuando no existía la sistemática, esto se hacía simplemente observando al 
organismo en cuestión, viendo de manera bastante general, qué tanto se parecía éste a otros organismos 
ya conocidos. Esto resultó útil hasta cierto punto, cuando no conocíamos tantas especies y las 
clasificaciones eran sencillas. No obstante, el método era bastante crudo y subjetivo, ya que dependía de 
lo que el taxónomo considerara importante y de los organismos que conociera hasta el momento, 
resultando en clasificaciones que solo mostraban el parentesco evolutivo hasta cierto punto. Por ejemplo, 
en un pasado reciente, todas las especies de felinos pequeños y moteados eran agrupadas dentro del 
mismo género Felis, implicando que todos están igualmente emparentados entre ellos, cuando hoy 
sabemos que este no es el caso. Además, la subjetividad del taxónomo a veces resultaba en clasificaciones 
incluso erradas, ya que la evolución de los seres vivos muchas veces “nos juega trucos”, causando que 
organismos que no están cercanamente emparentados se parezcan mucho en su morfología general 
(usualmente porque viven en ambientes parecidos donde ciertas formas o características son útiles y 
favorecidas por la selección natural; conocido como convergencia evolutiva). Como un ejemplo sencillo, 
considera al tiburón “ballena”, que se parece mucho a ciertas ballenas en que tiene su piel lisa, vive bajo 
el mar, come organismos diminutos que filtra del agua, y da luz a crías vivas que se desarrollan en su 
interior. Sin embargo, sabemos que este organismo es un pez porque respira por branquias, no produce 
leche para alimentar a sus crías, su corazón está dividido en dos compartimentos en lugar de cuatro, y 
tiene varias otras características más propias de los peces. En tales casos, si un taxónomo solo se fijaba en 
ciertas características del organismo, podía incurrir en una clasificación totalmente errada. 
4 
 
Prohibida la reproducción parcial o total de este manual 
UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 
Soley-Guardia M. & Romero Vásquez A. Manual de Laboratorio de Biología General 
Así, la sistemática nació para hacer comparaciones objetivas, basadas en un gran número de 
características (o caracteres) de los organismos, y así determinar las verdaderas relaciones evolutivas 
entre los organismos. Esta rama de la biología ha crecido enormemente, contando también con una gran 
contribución por parte de matemáticos e informáticos, y las metodologías son sumamente complejas 
como para explicar en una sola clase o curso. Sin embargo, podemos aprender algunos principios 
importantes aplicando una de las primeras reglas que utilizaron los sistemáticos. Aunque con los años se 
descubrió que hay que tener mucho cuidado en cómo se implementa esta regla, su principio básico 
todavía aplica y nos es útil de manera general: 
Si tomas cualquier organismo, este se asemejará y diferirá a la vez en muchas características de otros 
organismos; sin embargo, usualmente estará más emparentado con aquel que comparta más 
características. 
Esta misma regla aplica al comparar distintos taxa entre sí. Por ejemplo, los humanos compartimos más 
características con los simios que con otros primates, y a la vez los primates compartimos más 
características entre nosotros que con otros mamíferos. 
Figura 1. Cladograma mostrando las relaciones 
evolutivas entre varios simios, incluido el 
humano. 
Para representar este tipo de relaciones evolutivas, los 
sistemáticos utilizan cladogramas (Fig. 1; también 
llamados filogenias o árboles filogenéticos según el tipo 
de información que se muestre). Estos pueden 
interpretarse como una genealogía de organismos, ya 
que nos muestran quién está más emparentado con 
quien. Observa la figura con atención; verás que está 
constituida por ramas y nudos (o nodos; uniones entre 
ramas). Las ramas representan a los organismos (o taxa 
superiores), y los nodos a sus ancestros. Las ramas que 
están agrupadas por un mismo nodo forman grupos o 
clados más emparentados entre sí que con el resto de organismos mostrados en el cladograma (estos 
clados son los que utilizan los taxónomos para nombrar los taxa). Así, el cladograma muestra la evolución 
a través del tiempo de abajo a arriba: en el fondo se ubica el ancestro original, el cual fue divergiendo en 
otros ancestros que eventualmente dieron origen a los organismos o grupos actuales, mostrados arriba. 
ESTA ES LA ÚNICA DIRECCIÓN que tiene el cladograma; si cierto clado u organismo está del lado 
izquierdo o derecho es irrelevante. (Para que entiendas esto, trata de dibujar la imagen espejo de este 
cladograma, o imagina que lo miras desde detrás del papel. Verás que no importa cómo la mires, los 
clados se mantienen. Puedes entender esto también si percibes cada nodo como una bisagra sobre la 
cual giran las ramas; no importa cuánto giren, las relaciones entre los organismos se mantendrán; ¿lo 
ves?). 
Importante: para que un taxón sea válido, su nombre tiene que aplicar a todos los miembros agrupados 
por un clado, incluidos todos los descendientes actuales y su ancestro en común (i.e. lo que se conoce 
como monofilético). Si el nombre aplica solo a algunos de los representantes del clado, entonces el taxón 
se considera parafilético, y por ende no es válido para la ciencia. Verás este caso con los protistas, las 
gimnospermas y los reptiles. Por ejemplo, el último no es un grupoválido al menos que incluya a las 
aves, descendientes del mismo ancestro en común de los reptiles. Sin embargo, algunos de estos taxa 
parafiléticos son tan clásicos que siguen utilizándose en la actualidad, resultando útiles para referirse a un 
grupo en general (haciendo la salvedad de que el biólogo que lo utiliza normalmente está al corriente de 
que se trata de un grupo parafilético). 
 
5 
 
Prohibida la reproducción parcial o total de este manual 
UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 
Soley-Guardia M. & Romero Vásquez A. Manual de Laboratorio de Biología General 
Finalmente, la sistemática cada vez utiliza menos las características morfológicas o físicas del organismo, 
ya que como vimos, muchas veces estas resultarán de convergencias evolutivas. Además, estas 
características se prestan todavía para interpretaciones subjetivas (¿a qué le deberías dar más importancia, 
el que dos organismos compartan un tipo de diente o un tipo de arteria?). Hoy día, la mayor parte de la 
sistemática se lleva a cabo con el ADN de los organismos, comparando cuánto de sus secuencias de 
nucleótidos comparten entre sí. 
De esta manera, la clasificación de los organismos ha ido mejorando y ajustándose desde que Lineo 
introdujo su sistema de clasificación, e incluso hoy día, sigue estando bajo constante revisión según se 
compilan más datos y se conocen más especies. 
Recuerda esto: todo cladograma o filogenia es una hipótesis, así que la nomenclatura y 
clasificación de los organismos, por más útil y avanzada que sea NO ESTÁ ESCRITA EN PIEDRA. 
 
Procedimiento 
Para este laboratorio, trabajarás ¡clasificando unas criaturas hipotéticas!, colectadas por una expedición a 
un archipiélago remoto. Estos “bichos” son totalmente desconocidos para la ciencia; tan raros que ni 
siquiera se sabe dónde agruparlos, ¡no hay nada igual! Así que te corresponderá a ti desarrollar el papel de 
taxónomo, poniéndole nombre a estos seres a medida que desarrollas un sistema de clasificación.