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El árbol de la vida

Algunos conceptos

Para establecer relaciones de parentesco entre grupos de organismos es necesario saber si compartieron o no un ancestro común, y cuándo ocurrió. Como dicho ancestro ya no existe, sólo se puede inferir a partir de estudios comparados de los caracteres actuales de dichos grupos. Es decir, habrá que averiguar si un carácter presente en ambos grupos tiene un origen común o si cada grupo lo originó de manera independiente. Incluso aunque haya fósiles candidatos a ser el ancestro común habrá que hacer estudios comparados y establecer las relaciones de descendencia entre ellos.

Homología

Uno de los conceptos más importantes en evolución es el de homología. Se puede definir como “la relación entre rasgos de organismos que se comparten como resultado de una herencia común”. Es decir, dos caracteres son homólogos cuando ambos se originaron a partir de un mismo carácter ancestral presente en el antepasado común. Los caracteres homólogos son los que realmente emparentan a grupos de organismos. Hay muchos ejemplos de caracteres homólogos, como es el caso de los huesos de las extremidades de los vertebrados tetrápodos. Como se puede observar en la figura 1, aunque las extremidades sean muy diferentes morfológicamente y tengan funciones diferentes (volar, nadar o caminar), cuando se analiza su estructura ósea se observa que todas estas extremidades están formadas por los mismos huesos. Es más fácil imaginar un proceso de formación de cada una de estas extremidades por derivación de una ancestral que tenía el patrón ya formado, que pensar que cada grupo de estos vertebrados llegó a crear desde la nada las mismas estructuras óseas en sus extremidades. Por eso se considera que la estructura ósea de las extremidades de los vertebrados tetrápodos es un carácter homólogo.

Figura 1. Estructura anatómica de la extremidad superior de 6 especies de tetrápodos. Obsérvese el parecido en la organización ósea de todas las especies.

Algo que hay que evitar a la hora de establecer relaciones de parentesco es confundir estructuras parecidas con estructuras homólogas. Y hay varios ejemplos que pueden llevar a clasificaciones erróneas. Veamos algunas.

Analogía

La analogía es la relación entre rasgos de organismos que desempeñan una función similar. Por ejemplo el ala de los insectos y el de los pájaros. Son estructuras análogas porque ambas sirven para volar, pero no son homólogas porque ambas se han desarrollado de manera independiente. Otro ejemplo de analogía son las aletas de los peces y las de los delfines. En ambos casos existe un carácter que sirve para nadar pero peces y delfines lo han inventado de manera independiente.

Homoplasia

La homoplasia se puede definir como rasgos similares de organismos diferentes como resultado de una evolución paralela o convergente. Ello implica que caracteres que se parecen mucho podrían pasar por homólogos cuando en realidad no lo son. La evolución paralela es la evolución independiente de caracteres que siguen los mismos cambios evolutivos y que partieron de otro carácter ancestral común. Esto aparentemente es contradictorio, así que veamos un ejemplo (Figura) . Los reptiles tienen el corazón con dos aurículas y un ventrículo casi totalmente dividido por un septo central, mientras que los mamíferos tienen también dos aurículas en el corazón y dos ventrículos divididos por un septo central. Reptiles y mamíferos han generado el septo central de manera independiente y por tanto el septo central no es un carácter homólogo, pero sí análogo puesto que su misión es impedir que se mezcle la sangre proveniente del cuerpo de la que viene de los pulmones. Pero, atención, el carácter septo está en el corazón, y el corazón si es un carácter homólogo puesto que tanto el corazón de los reptiles como el de los mamíferos procede del mismo carácter ancestral del antepasado común.

Figura 2. Esquema que representa la organización del corazón de tres grupos de vertebrados. El carácter corazón es homólogo pero la separación ventricular en reptiles y mamíferos se ha hecho de manera independiente.

La homoplasia por convergencia es la adquisición de caracteres muy parecidos, incluso funcionalmente, a partir de caracteres no relacionados. Un ejemplo de ello es el ojo de los cefalópodos y el de los vertebrados (Figura 3). Son tan parecidos que podríamos decir que son caracteres homólogos y que por tanto cefalópodos y vertebrados tienen un ancestro común próximo. Esto no es así. Se sabe que ambos grupos han desarrollado sus ojos de manera independiente, y que la adaptación a su función, ver, ha provocado una convergencia en un diseño extraordinariamente parecido.

Figura 3. El ojo de vertebrados es muy enormemente parecido al de los cefalópodos, y sin embargo no son caracteres homólogos, sino que ambos grupos los han ido formando de manera independiente mediante un fenómeno de convergencia.
(By Caerbannog - Own Work, based on Image:Evolution_eye.png created by Jerry Crimson Mann 07:07, 2 August 2005 UTC (itself under GFDL)., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4676307; By Octopusv.JPG: Gronkderivative work: Mgiganteus (talk) - Octopusv.JPG, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11101549; By ROTFLOLEB - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27603178)

Hay que comparar muchos tipos de caracteres

Para establecer las relaciones de parentesco entre dos grupos de organismos hay que estudiar todos los caracteres posibles entre dos grupos de organismos. Hay veces que unos caracteres tienen más importancia que otros a la de hora de establecer tales relaciones. Por ejemplo, para establecer las relaciones evolutivas entre un organismo unicelular y un elefante deberíamos estudiar caracteres microscópicos y moleculares. Pero hay ejemplos en que unos caracteres tienen más relevancia que otros. Así, los hongos tradicionalmente se han relacionado más con las plantas que con los animales por las semejanzas de su organización celular, como la existencia de una pared celular. De hecho han sido los botánicos los encargados de explicar y clasificar a los hongos. Sin embargo, con el advenimiento de las técnicas moleculares se ha comprobado que en realidad, tras estudios genéticos, los hongos están más emparentados con los animales que con las plantas (Figura 4). Por tanto, los hongos deberían estudiarlos los zoólogos. En este caso los caracteres moleculares prevalecen sobre los puramente celulares y hoy se sabe que la pared celular de los hongos y la de las plantas se debe a un fenómeno de convergencia.

Figura 4. Cuando se analizan los caracteres morfológicos, los hongos se parecerían más a las plantas. Sin embargo, cuando se incluyen en el análisis muchos caracteres celulares, y sobre todo moleculares, se establece que los hongos y los animales están más estrechamente emparentados que los hongos las plantas.
(Eric Hunt, CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons; Holger Krisp, CC BY 3.0 , via Wikimedia Commons; John Mayer, CC BY 2.0 , via Wikimedia Commons)

Otros conceptos

Taxón: grupo de organismos (especie, género, familia, etc) que emplea para realizar estudios de clasificación. En los árboles vienen representados por los extremos libres o terminales de las ramas. De manera que cada punta de una rama es un taxón.

Clado: grupo de organismos que incluye a todos los descendientes de un ancestro común (Figura 5).

Figura 5. Ejemplos de clados (en verde) y de grupos que no son clados (en rosa)

Grupo monofilético: es un clado (Figuras 5 y 6).

Grupo polifilético: grupo de organismos que no incluye a todos los descendientes de un ancestro común.

Grupo parafilético: un grupo de organismos que incluyen linajes muy separados y que no engloba a todos los descendientes de un ancestro común. Por ejemplo, el grupo de los reptiles. Este grupo no sería monofilético porque no incluye a las aves y sería parafilético porque incluye a cocodrilos y lagartijas, que están muy separadas evolutivamente.

Figura 6. Ejemplos de grupos monofiléticos, polifiléticos y parafiléticos.

Para saber más:

Gregory TR. 2008. Understanding evolutionary trees. Evo Edu Outreach. 1: 121-137.

Understandig evolution. UC Museum Paleontology. Berkely. University of California. https://evolution.berkeley.edu/teach-evolution/misconceptions-about-evolution/

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