Cladograma con caracteres: exercicio de parsimonia

Un cladograma expresa relacións, non unha escala de progreso

Nunha árbore filoxenética, a posición dunha punta no papel non indica que un organismo sexa máis avanzado. O que importa é a estrutura das ramificacións: que grupos comparten un antepasado común máis recente. Para practicar esa lectura imos construír unha hipótese a partir dunha pequena matriz de caracteres.

Os organismos e caracteres desta actividade son inventados. Non representan especies reais nin unha reconstrución aceptada dunha liñaxe concreta. O capítulo de OpenStax sobre relacións evolutivas serve como referencia académica para a comparación de caracteres e a parsimonia.

A actividade tampouco reproduce un modelo oficial de exame. Permite resolver un problema delimitado e distinguir unha hipótese apoiada nos datos dunha conclusión que os datos non permiten.

Matriz orixinal e supostos

Estudamos catro grupos, O, A, B e C. O funciona como grupo externo. Definimos tres caracteres binarios, c1, c2 e c3. O estado 0 é ancestral neste exercicio e o estado 1 é derivado. Esa polaridade é un dato do suposto, non unha regra universal para calquera táboa.

As combinacións son:

• O: c1 = 0, c2 = 0, c3 = 0.
• A: c1 = 1, c2 = 0, c3 = 0.
• B: c1 = 1, c2 = 1, c3 = 0.
• C: c1 = 1, c2 = 1, c3 = 1.

Tratamos os caracteres como homólogos, independentes e igualmente ponderados. Para comparar as árbores contaremos o número mínimo de cambios necesarios. Non incluímos información molecular adicional, duración das ramas nin datas de diverxencia.

Non confundas o estado ancestral cunha ausencia de evolución. Un grupo que conserva un estado dun carácter pode ter cambiado noutros moitos trazos que non aparecen na matriz.

Primeiro exercicio: agrupar cos estados derivados

Que agrupación suxire c1? A, B e C comparten o estado derivado 1, mentres O presenta 0. Baixo os supostos dados, un único cambio na rama ancestral de A, B e C explica a distribución de c1.

Que relación adicional achega c2? B e C comparten o estado derivado, pero A non. Iso apoia a agrupación de B e C dentro do conxunto anterior. O carácter c3 só aparece en C: identifica un cambio propio desa liñaxe nesta matriz, pero non ofrece por si só outro grupo de dúas puntas.

A hipótese resultante escríbese como (O,(A,(B,C))). O par B–C comparte un antepasado común máis recente entre si que con A. A comparte con eles un antepasado máis recente que o compartido co grupo externo.

A resposta debe mencionar os caracteres que sosteñen cada agrupación. «B e C van xuntos porque están á dereita» non é unha xustificación biolóxica: cambiar o debuxo non cambia a evidencia.

Segundo exercicio: contar cambios

Na árbore proposta, c1 require un cambio de 0 a 1 na rama que conduce ao conxunto A–B–C. c2 require outro cambio na rama ancestral de B–C. c3 require un cambio na rama de C.

O total mínimo é de tres cambios. Como cada carácter presenta ambos os estados na matriz, cada un necesita polo menos unha transformación. A hipótese alcanza ese mínimo conxunto baixo os supostos establecidos.

Compara agora a alternativa (O,(B,(A,C))). c1 segue requirindo un cambio para A–B–C e c3 un para C. Pero os estados 1 de c2 están en B e C, que xa non forman un grupo exclusivo.

Nesa alternativa, c2 necesita como mínimo dous cambios: dúas adquisicións independentes, ou unha adquisición máis antiga seguida dunha reversión na rama de A. O total mínimo sobe a catro. A parsimonia favorece a primeira hipótese nesta matriz porque explica os caracteres con menos cambios.

Esta comparación non demostra que na natureza nunca exista converxencia nin reversión. Precisamente mostra como esas posibilidades aumentan o número de transformacións necesario nesta alternativa.

Terceiro exercicio: xirar un nó

Debuxa o par B–C coa punta C por enriba de B e despois intercambia as súas posicións xirando as dúas ramas arredor do nó común. Cambia algunha relación de parentesco?

Non. B e C seguen compartindo o mesmo nó inmediato. A hipótese (O,(A,(C,B))) expresa as mesmas relacións que (O,(A,(B,C))). A orde gráfica das puntas non é unha clasificación de proximidade por distancia na páxina.

Agora compara con (O,(B,(A,C))). Aquí si cambia a estrutura: A e C forman o par exclusivo. Non é unha simple rotación da árbore inicial, e xa calculamos que require un cambio máis para esta matriz.

Unha autocorrección útil consiste en sinalar o antepasado común de cada par en vez de mirar a separación horizontal das puntas.

Antepasados, especies actuais e lonxitude das ramas

Os nós internos representan antepasados comúns hipotéticos. O exercicio non identifica A como antepasado de B nin B como antepasado de C. Todos son grupos terminais da matriz, e conservar estados ancestrais non converte un grupo actual no proxenitor directo doutro.

Tampouco podemos obter unha idade en millóns de anos. A notación empregada só indica relacións. Sen unha escala temporal ou outro dato, unha rama longa no debuxo pode ser unha decisión gráfica.

O grupo externo axuda a orientar a análise, pero non debe chamarse o menos evolucionado. Esa expresión converte a evolución nunha carreira cunha meta e non describe o criterio utilizado.

Relaciona o exercicio coa preparación de Bioloxía en Galicia. Na libreta de erros anota se confundiches parecido xeral, carácter derivado compartido ou posición gráfica.

Preguntas frecuentes

Dous grupos próximos no debuxo son sempre parentes máis próximos?

Non. Hai que comparar os nós e os antepasados comúns. A separación das puntas na páxina pode cambiar sen alterar a hipótese.

O grupo externo é un organismo que non evolucionou?

Non. Utilízase como referencia na análise. Pode conservar certos estados ancestrais e presentar outros cambios propios.

Tres cambios demostran que a árbore é a historia real?

Non. É a hipótese máis parsimoniosa entre as comparadas para esta matriz e estes supostos. Outros datos poden modificar a reconstrución.

Continúa coa lectura de árbores

Reconstrúe a hipótese sen mirar a solución e explica cada cambio sobre unha rama. O curso de Bioloxía para Galicia está dispoñible para compra; consulta os contidos e as condicións na ficha.