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13.3:

Árboles poligenéticos

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Molecular Biology
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Phylogenetic Trees

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– Los árboles filogenéticos representan las relaciones evolucionarias entre organismos. Las relaciones adoptan la forma de un árbol con puntas, ramas, nodos y una raíz. Las puntas de los árboles representan taxones existentes o vivos. Y las ramas denotan cambios evolutivos entre antepasados y descendientes, como el cambio en la secuencia de ADN, o la evolución de una característica como las plumas. Grupos que comparten un antepasado común inmediato, taxón hermano, son sus parientes más cercanos y comparten nodos, puntos de encuentro de ramas, como lagartijas, pájaros, roedores y humanos. Un nodo basal corresponde al antepasado común más reciente de todos los organismos en el árbol. Los árboles filogenéticos agrupan organismos descendientes de un antepasado común. Cuando un grupo contiene el antepasado común más reciente y todos sus descendientes, se llama un clado o un grupo monofilético. Por ejemplo, todos los vertebrados vivos con plumas se consideran pájaros. Un grupo parafilético incluye una especie ancestral común y algunos de sus descendientes. Por ejemplo, los animales escamosos de 4 patas son reptiles con exclusión de mamíferos y aves. Históricamente, los biólogos también han clasificado algunos organismos como polifiléticos. Esta denominación abandonada agrupa a los organismos que no comparten un antepasado común inmediato. Por ejemplo, los insectívoros no tienen dientes, mamíferos que se alimentan de insectos. Las relaciones evolutivas entre los organismos puede determinarse comparando los datos morfológicos o rasgos genéticos. Para construir árboles filogenéticos precisos, los científicos usaron métodos como la máxima parsimonia y máxima probabilidad. Usando la máxima parsimonia, uno asume la menor cantidad de cambio entre organismos. Considere el arreglo de alces, salmones y ballenas en un árbol filogenético. Tanto el salmón como la ballena son animales marinos. Parecería la explicación más simple que el salmón y las ballenas son un grupo monofilético. Una mirada más cercana a su anatomía, sin embargo, revela que la ballena y el alce están más relacionados. Poner a los alces y a las ballenas juntos supone menos cambios evolutivos, un escenario menos complicado que es el objetivo del análisis de la máxima parsimonia. Un enfoque alternativo, máxima probabilidad, tiene en cuenta que no todas las modificaciones son igualmente probables. Así que uno puede construir un árbol filogenético basado en el escenario más probable que conduzca a los organismos observados. Por ejemplo, los científicos que construyen el árbol filogenético de las secuencias de ADN, podría tener en cuenta que la adenina es más fácil de reemplazar por guanina que por tiamina. Sofisticados algoritmos informáticos ayudan a construir árboles filogenéticos más parsimoniosos y más probables.

13.3:

Árboles poligenéticos

Los árboles filogenéticos vienen en muchas formas. Es importante la secuencia en la que los organismos están dispuestos, desde la parte inferior hasta la parte superior del árbol, pero las ramas pueden girar en sus nodos sin alterar la información. Las líneas que conectan los nodos individuales pueden ser rectas, en ángulo o incluso curvas.

La longitud de las ramas puede representar el tiempo o la cantidad relativa de cambio entre los organismos. Por ejemplo, la longitud de la rama podría indicar el número de cambios de aminoácidos en la secuencia que subyace al árbol filogenético. El significado exacto debe mostrarse claramente en una leyenda que acompaña al árbol filogenético. Si dicha leyenda no está presente, la longitud de la rama es arbitraria y el lector no debe inferir ninguna información.

Los árboles pueden tener o no una raíz. El árbol no tiene raíces si se desconoce el ancestro común más reciente de todos los organismos de interés. En este caso, la representación de las relaciones filogenéticas se asemeja a un copo de nieve, no a un árbol. El científico puede enraizar el árbol incluyendo un grupo externo en el análisis. Un grupo externo es un organismo que no está estrechamente relacionado con ninguno de los organismos que el científico desea organizar en el árbol.

Suggested Reading

Gregory, T. Ryan. “Understanding Evolutionary Trees.” Evolution: Education and Outreach 1, no. 2 (April 2008): 121. [Source]

Sober, Elliott. “The Contest Between Parsimony and Likelihood.” Systematic Biology 53, no. 4 (August 1, 2004): 644–53. [Source]