CLADOGRAMMA: A COSA SERVE ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

Un cladogramma è un diagramma di ramificazione o schema delle caratteristiche condivise da un gruppo di organismi, che rappresenta la più probabile storia evolutiva del lignaggio. La ricostruzione viene eseguita seguendo la metodologia proposta dal biologo Willi Hennig.

I cladogrammi sono caratterizzati dal raggruppamento dei taxa in base alle loro sinapomorfie o caratteri derivati ​​condivisi.

Cosa serve?

I cladogrammi consentono di visualizzare le relazioni filogenetiche tra un gruppo o gruppi di organismi di interesse.

Nella biologia evolutiva, questi diagrammi consentono di elaborare alberi filogenetici e, quindi, ricostruire la storia evolutiva di un gruppo, contribuendo a definirne la classificazione e gli intervalli tassonomici.

Inoltre, aiuta a chiarire i meccanismi evolutivi esaminando il modo in cui gli organismi cambiano nel tempo, la direzione di questo cambiamento e la frequenza con cui lo fanno.

Quanto elaborato?

Uno degli obiettivi principali dei biologi evoluzionisti è trovare la posizione delle specie sull '"albero della vita". Per ottenere ciò, analizzano le diverse caratteristiche degli organismi, siano esse morfologiche, ecologiche, etologiche, fisiologiche o molecolari.

Le caratteristiche morfologiche degli individui sono state ampiamente utilizzate per stabilire la loro classificazione; tuttavia, arriva un punto in cui non sono sufficienti per discriminare su rami specifici dell'albero. In questo caso, gli strumenti molecolari aiutano a discernere queste relazioni.

Una volta scelto il tratto, vengono costruite e rappresentate schematicamente ipotesi di rapporti di parentela tra le specie di interesse.

In questo diagramma i rami rappresentano ipotetici antenati in cui si è verificato un evento di cladogenesi o separazione dei lignaggi evolutivi. Alla fine di ogni ramo ci sono ciascuno dei taxa che sono stati inclusi nell'analisi iniziale, sia che si tratti di specie, generi, tra gli altri.

omologie

Per stabilire relazioni tra un gruppo di organismi, devono essere utilizzati caratteri omologhi; cioè due caratteristiche che condividono un antenato comune. Un personaggio è considerato omologo se ha acquisito il suo stato attuale per eredità diretta.

Ad esempio, gli arti superiori di umani, cani, uccelli e balene sono omologhi tra loro. Sebbene svolgano funzioni diverse ea prima vista abbiano un aspetto molto diverso, il modello strutturale delle ossa è lo stesso nei gruppi: hanno tutti un omero, seguito dal radio e dall'ulna.

Al contrario, le ali dei pipistrelli e degli uccelli (questa volta in base alla struttura per volare) non sono omologhe perché non hanno acquisito queste strutture per eredità diretta. L'antenato comune di questi vertebrati volanti non presentava ali ed entrambi i gruppi l'hanno acquisita in modo convergente.

Se vogliamo dedurre le relazioni filogenetiche, questi caratteri non sono utili perché, sebbene simili, non indicano adeguatamente l'ascendenza comune degli organismi.

Caratteri primitivi e derivati ​​condivisi

Ora, un carattere omologo di tutti i mammiferi è la spina dorsale. Tuttavia, questa struttura non serve a differenziare i mammiferi da altri taxa, perché altri gruppi - come pesci e rettili - hanno spine dorsali. Nel linguaggio cladistico questo tipo di carattere è chiamato un carattere condiviso primitivo o un simpleiomorphy.

Se vogliamo stabilire le relazioni filogenetiche tra mammiferi utilizzando la colonna vertebrale come criterio, non possiamo giungere ad alcuna conclusione affidabile.

Nel caso dei capelli, è una caratteristica condivisa da tutti i mammiferi che non esiste in altri gruppi di vertebrati. Per questo motivo, è un carattere derivato condiviso - la sinapomorfia - ed è considerata una novità evolutiva di uno specifico clade.

Per elaborare un cladogramma, la sistematica filogenetica propone la formazione di gruppi tassonomici utilizzando caratteri derivati ​​condivisi.

Scuole di classificazione: cladismo

Per stabilire la classificazione e le relazioni filogenetiche tra gli organismi, è necessario ricorrere a norme oggettive che utilizzano un metodo rigoroso per chiarire questi modelli.

Per evitare criteri soggettivi, emergono scuole di classificazione: tassonomia evolutiva tradizionale e cladismo.

Il cladismo (dal greco clados, che significa "ramo") o sistematica filogenetica è stato sviluppato nel 1950 dall'entomologo tedesco Willi Hennig, ed è ampiamente accettato per il suo rigore metodologico.

I cladisti costruiscono cladogrammi che rappresentano le relazioni genealogiche tra le specie e altri taxa terminali. Allo stesso modo, cercano set ordinati di caratteri derivati ​​condivisi o sinapomorfie.

Questa scuola non utilizza caratteri ancestrali condivisi o sempliciiomorfie e concede validità solo a gruppi monofiletici; cioè, raggruppamenti che includono l'antenato comune più recente e tutti i discendenti.

I gruppi parafiletici (raggruppamenti di organismi che includono l'antenato comune più recente, esclusi alcuni dei loro discendenti) o polifetici (raggruppamenti di organismi di antenati diversi) non sono validi per i cladisti.

Principio di parsimonia

È possibile che quando si esegue un cladogramma, si ottengano diverse rappresentazioni grafiche che mostrano diverse storie evolutive dello stesso gruppo di organismi. In questo caso viene scelto il cladogramma più “parsimonioso”, che contiene il minor numero di trasformazioni.

Alla luce della parsimonia, la migliore soluzione a un problema è quella che richiede il minor numero di ipotesi. Nel campo della biologia questo è interpretato come un minor numero di cambiamenti evolutivi.

Differenze tra cladogrammi e alberi filogenetici

In generale, i tassonomisti tendono a stabilire differenze tecniche tra un cladogramma e un albero filogenetico. È necessario chiarire che un cladogramma non è strettamente equivalente a un albero filogenetico.

I rami di un cladogramma sono un modo formale per indicare una gerarchia annidata di cladi, mentre in un albero filogenetico i rami sono rappresentazioni di lignaggi che si sono verificati in passato. In altre parole, il cladogramma non implica una storia evolutiva.

Per ottenere un albero filogenetico è necessario aggiungere ulteriori informazioni: interpretazioni aggiuntive relative agli antenati, la durata dei lignaggi nel tempo e la quantità di cambiamenti evolutivi avvenuti tra i lignaggi studiati.

Pertanto, i cladogrammi sono le prime approssimazioni per la creazione finale di un albero filogenetico, indicando il possibile schema di ramificazione.

Esempi

amnioti

Il cladogramma degli amnioti rappresenta tre gruppi di vertebrati tetrapodi: rettili, uccelli e mammiferi. Tutti questi sono caratterizzati dalla presenza di quattro strati (corion, allantois, amnion e sacco vitellino) nell'embrione.

Si noti che il concetto di "rettile" è parafiletico, poiché esclude gli uccelli; per questo motivo viene rifiutato dai cladisti.

Apes

Il cladogramma delle scimmie include i generi: Hylobates, Pongo, Gorilla, Pan e Homo. Popolarmente, il concetto di scimmia è parafiletico, perché esclude il genere Homo (noi umani).

Riferimenti

1. Campbell, NA e Reece, JB (2007). Biologia. Ed. Medica panamericana
2. Curtis, H. e Schnek, A. (2006). Invito alla biologia. Ed. Medica panamericana
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC e Garrison, C. (2001). Principi integrati di zoologia. New York: McGraw - Hill.
4. Kardong, KV (2002). Vertebrati: anatomia comparata, funzione, evoluzione. McGraw-Hill.
5. Soler, M. (2002). Evoluzione: le basi della biologia. Progetto Sud.