Cladograma

Cladogramas são representações gráficas que ilustram as relações evolutivas entre diferentes grupos de organismos. Eles contribuem para a compreensão da filogenia, evidenciando a história evolutiva compartilhada entre diferentes espécies.

Esses diagramas são construídos com base em características compartilhadas e derivadas, conhecidas como sinapomorfias. Um cladograma é composto pelos terminais, ramos, nós e raiz. Cada bifurcação em um cladograma representa um ponto em que uma linhagem ancestral comum se dividiu em linhagens distintas.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre cladogramas
• 2 - O que é um cladograma?
• 3 - Filogenia e cladograma são sinônimos?
• 4 - Qual a função do cladograma?
• 5 - Quais são os elementos do cladograma?
• 6 - Como construir um cladograma?
• 7 - Como se lê um cladograma?

Resumo sobre cladogramas

• Cladogramas são diagramas ramificados que representam as relações filogenéticas entre táxons.
• Foram propostos dentro da sistemática filogenética ou cladística.
• Filogenia e cladograma não são sinônimos.
• Os cladogramas são construídos com base em sinapomorfias, definidas por meio de hipóteses de homologias entre características de diferentes organismos.
• A parcimônia é um critério importante na construção de cladogramas e busca o padrão mais simples que explica as relações observadas.
• Os elementos de um cladograma são: terminais, nós, ramos e raiz.
• A disposição dos organismos nos ramos do cladograma reflete a proximidade de suas relações evolutivas.
• Cada nó em um cladograma representa um ancestral comum.
• Os fósseis não são considerados nós. Eles são terminais.
• O comprimento dos ramos de um cladograma não representa a passagem do tempo.
• Essas representações auxiliam na compreensão da diversidade biológica e de como os diferentes organismos estão relacionados evolutivamente.

O que é um cladograma?

Cladogramas são diagramas ramificados que representam as relações de parentesco filogenético entre táxons (grupo de organismos reunidos com base em características compartilhadas). Os cladogramas se inserem dentro da sistemática filogenética ou cladística, uma abordagem da sistemática proposta com base na divulgação dos trabalhos de Willi Hennig, em 1966.

Na cladística, entende-se que a diversidade de seres vivos resulta de processos evolutivos, como a anagênese e a cladogênese. A anagênese é o processo pelo qual um caráter surge ou se modifica numa população ao longo do tempo, sendo responsável pelas novidades evolutivas.

A cladogênese refere-se às mudanças evolutivas de linhagens filogenéticas relacionadas a eventos de especiação (surgimento de duas ou mais espécies descendentes a partir de uma espécie ancestral), levando à diversificação evolutiva de uma linhagem.

A cladística propõe apenas o reconhecimento de grupos monofiléticos (grupo formado exclusivamente por uma espécie ancestral e todos os seus descendentes) como naturais, formando seus agrupamentos de táxons com base no reconhecimento de sinapomorfias (caracteres derivados compartilhados entre os táxons terminais que compõem).

Ela ainda utiliza a parcimônia como critério na escolha entre hipóteses que explicam as relações de parentesco filogenético entre os organismos. Segundo o critério da parcimônia, a explicação mais simples de relação filogenética entre os organismos é aquela que pressupõe o menor número de passos evolutivos, ou seja, minimizando as mudanças de estado dos caracteres ao longo da evolução.

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Filogenia e cladograma são sinônimos?

É importante destacar que não é recomendável o uso dos termos filogenia e cladograma como sinônimos. A filogenia representa as relações evolutivas entre táxons, incluindo aspectos do processo de diversificação evolutiva de uma linhagem biológica por meio de eventos de cladogênese, não representados nos cladogramas. O tempo, por exemplo, não está representado nesses diagramas.

Qual a função do cladograma?

Cladogramas oferecem uma representação visual das relações evolutivas entre diversos grupos de organismos, proporcionando uma estrutura que facilita a organização e compreensão do conhecimento sobre a evolução. Esses diagramas não apenas simplificam a análise e comunicação de dados complexos como também permitem a identificação das características compartilhadas entre diferentes grupos ao incluí-las nos ramos do cladograma.

Os cladogramas destacam, ainda, os clados, que representam grupos de organismos unidos por um ancestral comum, contribuindo para a delimitação de táxons em vários níveis hierárquicos, como espécie, gênero, família e ordem. Essa abordagem visual é essencial para compreender a diversidade biológica e as interconexões evolutivas entre os seres vivos.

Quais são os elementos do cladograma?

O cladograma é composto por:

• terminais;
• ramos;
• nós;
• raiz.

Os terminais representam as entidades de estudo, que podem ser um indivíduo, populações ou espécies. As linhas que saem dos terminais são os ramos. Os ramos se ligam uns aos outros por um nó. Eles conectam diretamente os terminais, bem como níveis mais abaixo.

O nó representa o ancestral hipotético para cada agrupamento em que o evento de cladogênese ocorreu. O último nó designa a inserção da raiz, ponto em que um cladograma conecta-se ao restante da árvore da vida, e representa uma hipótese da linhagem mais antiga do grupo.

Importante: Os nós não representam fósseis. Um fóssil, quando encontrado, é um elemento conhecido na análise e será representado por um terminal utilizando uma convenção (geralmente uma adaga) para destacar que se trata de um táxon fóssil.

Como construir um cladograma?

Os cladogramas são construídos com base na definição dos terminais, que representam o conjunto de táxons de interesse a ser estudado e constituem o grupo interno. O conjunto de espécies a serem incluídas com propósitos comparativos com os táxons integrantes do grupo interno constitui o grupo externo. O grupo externo também tem a função de auxiliar no ponto de enraizamento da árvore durante uma análise.

Para a reconstrução filogenética de um conjunto de organismos, são utilizados dados provenientes de estudos morfológicos, genéticos, comportamentais, ecológicos, embriológicos ou quaisquer características herdáveis.

Os sistematas (pesquisadores em sistemática) analisam uma grande quantidade de espécimes representando diferentes linhagens de interesse, buscando características (ou caracteres) presentes nesses organismos. Nessa busca, são traçadas hipóteses de homologia, nas quais são estabelecidas relações de correspondência entre estruturas de organismos. Uma estrutura é homóloga à outra quando há herança de um ancestral comum. Quando há erro na proposição de uma hipótese de homologia, isso é denominado homoplasia.

As características levantadas são compiladas em uma matriz de caracteres.  Em uma matriz de caracteres, as linhas representam os organismos e as colunas representam as características, indicando o estado de cada característica para cada organismo. No caso de dados moleculares, cada sítio observado em dada sequência é considerado um caráter. A matriz de caracteres auxilia a organizar as informações a serem transpostas para um cladograma.

A matriz de caracteres é então analisada de modo a tentar definir os estados derivados de cada caráter (apomorfias) e os estados ancestrais (plesiomorfias). Essa 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, utilizando o princípio da parcimônia.

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Como se lê um cladograma?

Em um cladograma, a maior proximidade de dois elementos em comparação a um terceiro é interpretada como um reflexo da história evolutiva desses táxons, e a eles se dá o nome de grupos-irmãos. As bifurcações no cladograma representam os pontos em que as linhagens se dividiram ao longo do tempo. A ordem de ramificação é representada pela raiz, como evento evolutivo mais antigo, em direção aos terminais, que representam os eventos recentes.

Os comprimentos dos ramos não representam unidades do tempo, ou seja, o comprimento de um ramo em relação a outro nos diz a mesma coisa. Além disso, os cladogramas podem ter representações estéticas diferentes, com ramos mais quadrados, por exemplo. É importante destacar que a inversão de um cladograma não altera as relações entre os táxons.

É possível observar a presença de três tipos de agrupamentos nas hipóteses representadas pelos cladogramas, apesar da cladística reconhecer apenas a existência de grupos monofiléticos:

• Grupo monofilético: é um grupo considerado natural, sendo formado exclusivamente por uma espécie ancestral e todos os seus descendentes. Os grupos monofiléticos também são conhecidos como clados e são diagnosticáveis pela presença de sinapomorfias.
• Grupo parafilético: é grupo considerado artificial, pois é formado por uma espécie ancestral e parte de suas espécies descendentes, mas não todas. Ele é sustentado pela presença de plesiomorfias e a ausência de sinapomorfias.
• Grupo polifilético: é um grupo artificial formado por espécies descendentes de vários ancestrais.

Créditos da imagem

^[1] Wikimedia Commons

Fontes

AMORIM, D. S. 2002. Fundamentos de sistemática filogenética. Ribeirão Preto: Holos Editora. 136 p.

JUSTINA, L. A. D., MEGLHIORATTI, F.A. & RODRIGUES, M.E. 2011. O conteúdo de sistemática e filogenética em livros didáticos do ensino médio. Rev. Ensaio, 13(2): 65-84.

LOPES, S. G. B. C. & CHOW HO, F. F. Tópico 4. Noções básicas de sistemática filogenética. In: Vida e Meio Ambiente – Diversidade Biológica e Filogenia. Licenciatura em Ciências – USP/Univesp. p. 54-67.

SANTOS, C. M. D. & CALOR, A. R. 2007. Ensino de biologia evolutiva utilizando a estrutura conceitual da sistemática filogenética – I. Ciência & Ensino, 1(2).

WILEY, E. O. & LIEBERMAN, B. S. 2011. Phylogenetics: the theory and practice of phylogenetic systematics. 2. ed. Oxford: Wiley. 406 p.