Organizando la vida en la tierra

Toda la vida en la Tierra evolucionó de un antepasado común. Los biólogos mapean cómo se relacionan los organismos mediante la construcción de árboles filogenéticos. En otras palabras, se puede construir un "árbol de la vida" para ilustrar cuándo evolucionaron diferentes organismos y para mostrar las relaciones entre diferentes organismos, como se muestra en la siguiente imagen. Observe que desde un solo punto, los tres dominios de Archaea, Bacteria y Eukarya divergen y luego se ramifican repetidamente. La pequeña rama que ocupan las plantas y los animales (incluidos los humanos) en este diagrama muestra qué tan recientemente estos grupos tuvieron su origen en comparación con otros grupos.

En la evolución de la vida en la Tierra, los tres dominios de la vida — Archaea, Bacteria y Eukarya — se ramifican desde un solo punto.

El árbol filogenético de la imagen anterior ilustra el camino de la historia evolutiva. El camino se puede rastrear desde el origen de la vida a cualquier especie individual navegando a través de las ramas evolutivas entre los dos puntos. Además, al comenzar con una sola especie y rastrear hacia atrás hasta cualquier punto de ramificación, se pueden identificar los organismos relacionados con ella por diversos grados de cercanía.

Una filogenia es la historia evolutiva y las relaciones entre una especie o grupo de especies. El estudio de organismos con el propósito de derivar sus relaciones se llama sistemática.

Muchas disciplinas dentro del estudio de la biología contribuyen a comprender cómo la vida pasada y presente evolucionó con el tiempo, y juntas contribuyen a construir, actualizar y mantener el "árbol de la vida". La información recopilada puede incluir datos recopilados de fósiles, del estudio de la morfología, de la estructura de partes del cuerpo o de la estructura molecular, como la secuencia de aminoácidos en proteínas o nucleótidos de ADN. Al considerar los árboles generados por diferentes conjuntos de datos, los científicos pueden reunir la filogenia de una especie.

Los científicos continúan descubriendo nuevas especies de vida en la Tierra, así como nueva información sobre los personajes, por lo que los árboles cambian a medida que llegan nuevos datos.

Los niveles de clasificación

La taxonomía (que literalmente significa "ley de arreglo") es la ciencia de nombrar y agrupar especies para construir un sistema de clasificación internacionalmente compartido. El sistema de clasificación taxonómica (también llamado sistema linneo por su inventor, Carl Linneo, un naturalista sueco) utiliza un modelo jerárquico. Un sistema jerárquico tiene niveles y cada grupo en uno de los niveles incluye grupos en el siguiente nivel más bajo, de modo que en el nivel más bajo cada miembro pertenece a una serie de grupos anidados. Una analogía es la serie anidada de directorios en la unidad de disco principal de una computadora. Por ejemplo, en el grupo más inclusivo, los científicos dividen los organismos en tres dominios: bacterias, arqueas y eucarias. Dentro de cada dominio hay un segundo nivel llamado reino. Cada dominio contiene varios reinos. Dentro de los reinos, las categorías posteriores de especificidad creciente son: filo, clase, orden, familia, género y especie.

Como ejemplo, los niveles de clasificación para el perro doméstico se muestran en la siguiente imagen. El grupo en cada nivel se llama un taxón (plural: taxones). En otras palabras, para el perro, Carnivora es el taxón a nivel de orden, Canidae es el taxón a nivel familiar, y así sucesivamente. Los organismos también tienen un nombre común que las personas suelen usar, como perro doméstico o lobo. Cada nombre de taxón está en mayúscula, excepto las especies, y los nombres de género y especies están en cursiva. Los científicos se refieren a un organismo por sus nombres de género y especie juntos, comúnmente llamados un nombre científico o nombre latino. Este sistema de dos nombres se llama nomenclatura binomial. El nombre científico del lobo es, por lo tanto, Canis lupus. Un estudio reciente del ADN de perros y lobos domésticos sugiere que el perro doméstico es una subespecie del lobo, no su propia especie, por lo que se le da un nombre adicional para indicar el estado de su subespecie, Canis lupus familiaris.

La siguiente imagen también muestra cómo los niveles taxonómicos se mueven hacia la especificidad. Observe cómo dentro del dominio encontramos al perro agrupado con la más amplia diversidad de organismos. Estos incluyen plantas y otros organismos no representados, como hongos y protistas. En cada subnivel, los organismos se vuelven más similares porque están más estrechamente relacionados. Antes de que se desarrollara la teoría de la evolución de Darwin, los naturalistas a veces clasificaban a los organismos utilizando similitudes arbitrarias, pero desde que se propuso la teoría de la evolución en el siglo XIX, los biólogos trabajan para que el sistema de clasificación refleje las relaciones evolutivas. Esto significa que todos los miembros de un taxón deben tener un ancestro común y estar más estrechamente relacionados entre sí que con los miembros de otros taxones.

Análisis genéticos recientes y otros avances han encontrado que algunas clasificaciones taxonómicas anteriores no reflejan relaciones evolutivas reales y, por lo tanto, deben realizarse cambios y actualizaciones a medida que ocurren nuevos descubrimientos. Un ejemplo dramático y reciente fue la separación de especies procariotas, que hasta la década de 1970 fueron clasificadas como bacterias. Su división en Archaea y Bacterias se produjo después del reconocimiento de que sus grandes diferencias genéticas justificaban su separación en dos de las tres ramas fundamentales de la vida.

En cada subnivel en el sistema de clasificación taxonómica, los organismos se vuelven más similares. Los perros y los lobos son la misma especie porque pueden reproducirse y producir crías viables, pero son lo suficientemente diferentes como para ser clasificados como subespecies diferentes.

¿En qué niveles se considera que los gatos y los perros son parte del mismo grupo?

Clasificación y filogenia

Los científicos usan una herramienta llamada árbol filogenético para mostrar las vías evolutivas y las relaciones entre los organismos. Un árbol filogenético es un diagrama utilizado para reflejar las relaciones evolutivas entre organismos o grupos de organismos. La clasificación jerárquica de grupos anidados dentro de grupos más inclusivos se refleja en diagramas. Los científicos consideran que los árboles filogenéticos son una hipótesis del pasado evolutivo porque no se puede retroceder en el tiempo para confirmar las relaciones propuestas.

A diferencia de una clasificación taxonómica, un árbol filogenético puede leerse como un mapa de la historia evolutiva, como se muestra en la siguiente imagen. Las características compartidas se utilizan para construir árboles filogenéticos. El punto donde se produce una división en un árbol, llamado punto de ramificación, representa el lugar donde un solo linaje evolucionó en otros distintos. Muchos árboles filogenéticos tienen un único punto de ramificación en la base que representa un antepasado común de todas las ramas del árbol. Los científicos llaman a estos árboles enraizados, lo que significa que hay un único taxón ancestral en la base de un árbol filogenético del cual descienden todos los organismos representados en el diagrama. Cuando dos linajes provienen del mismo punto de ramificación, se llaman taxones hermanos, por ejemplo, las dos especies de orangutanes. Un punto de ramificación con más de dos grupos ilustra una situación para la cual los científicos no han determinado definitivamente las relaciones. Un ejemplo lo ilustran las tres ramas que conducen a la subespecie del gorila; sus relaciones exactas aún no se entienden. Es importante tener en cuenta que los taxones hermanos comparten un antepasado, lo que no significa que un taxón evolucionó del otro. El punto de ramificación, o división, representa un antepasado común que existió en el pasado, pero que ya no existe. Los humanos no evolucionaron de los chimpancés (ni los chimpancés evolucionaron de los humanos) aunque son nuestros parientes vivos más cercanos. Tanto los humanos como los chimpancés evolucionaron a partir de un ancestro común que vivió, creen los científicos, hace seis millones de años y se veía diferente tanto de los chimpancés modernos como de los humanos modernos.

Un árbol filogenético está enraizado y muestra cómo diferentes organismos, en este caso las especies y subespecies de simios vivos, evolucionaron a partir de un ancestro común.

Los puntos de ramificación y las ramificaciones en la estructura del árbol filogenético también implican un cambio evolutivo. A veces, los cambios significativos de caracteres se identifican en una rama o punto de rama. Por ejemplo, en la siguiente imagen, el punto de ramificación que da origen al linaje de mamíferos y reptiles del linaje de la rana muestra el origen del carácter del huevo amniótico. También el punto de ramificación que da origen a organismos con patas está indicado en el ancestro común de mamíferos, reptiles, anfibios y peces con mandíbula.

Este árbol filogenético está enraizado por un organismo que carecía de una columna vertebral. En cada punto de ramificación, los organismos con diferentes caracteres se colocan en diferentes grupos.

Limitaciones de los árboles filogenéticos

Es fácil suponer que los organismos más estrechamente relacionados se parecen más, y aunque este suele ser el caso, no siempre es cierto. Si dos linajes estrechamente relacionados evolucionaron en entornos significativamente diferentes o después de la evolución de una nueva adaptación importante, pueden verse muy diferentes entre sí, incluso más que otros grupos que no están tan estrechamente relacionados. Por ejemplo, el árbol filogenético de la imagen anterior muestra que los lagartos y los conejos tienen huevos amnióticos, mientras que las salamandras (dentro del linaje de las ranas) no; sin embargo, en la superficie, las lagartijas y las salamandras parecen más similares que las lagartijas y los conejos.

Otro aspecto de los árboles filogenéticos es que, a menos que se indique lo contrario, las ramas no muestran la cantidad de tiempo, solo muestran el orden en el tiempo de los eventos evolutivos. En otras palabras, una rama larga no significa necesariamente que pase más tiempo, ni una rama corta significa menos tiempo pasado, a menos que se especifique en el diagrama. Por ejemplo, en la imagen anterior, el árbol no indica cuánto tiempo pasó entre la evolución de los huevos amnióticos y el cabello. Lo que muestra el árbol es el orden en que ocurrieron las cosas. Nuevamente, utilizando la imagen anterior, el árbol muestra que el rasgo más antiguo es la columna vertebral, seguido de las mandíbulas articuladas, y así sucesivamente. Recuerde que cualquier árbol filogenético es parte del todo mayor, y similar a un árbol real, no crece en una sola dirección después de que se desarrolla una nueva rama. Entonces, para los organismos en la imagen anterior, solo porque una columna vertebral evolucionó no significa que cesó la evolución de los invertebrados, solo significa que se formó una nueva rama. Además, los grupos que no están estrechamente relacionados, pero que evolucionan en condiciones similares, pueden parecer más similares entre sí que a un pariente cercano.

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