¿Qué es la filogenia?

La filogenia es la representación de la historia evolutiva y las relaciones entre grupos de organismos.

Los resultados se representan en un árbol filogenético que proporciona una salida visual de las relaciones basadas en características físicas y genéticas compartidas o divergentes.

El análisis filogenético depende del tipo de datos introducidos, el número de especies y el rango de relaciones evolutivas interpretadas.

Taxonomía y filogenia

La taxonomía es la ciencia de la clasificación en la que los organismos biológicos se agrupan y se nombran basándose en características compartidas. Permite una comunicación racional entre los científicos, incluidos los biólogos y los microbiólogos. La filogenia es una herramienta útil para los taxónomos porque puede utilizarse para investigar el desarrollo evolutivo. La taxonomía condujo al estudio de la filogenia a través del marco de división de los organismos en una jerarquía de categorías taxonómicas como familia, género y especie.

El esquema de clasificación desarrollado por Linneo en el siglo XVIII se utilizaría posteriormente como base para inferir la filogenia interpretando las relaciones evolutivas entre las categorías taxonómicas. Tanto la taxonomía como la filogenia requieren la comparación de características entre organismos, con estudios que utilizan primero las características morfológicas y luego progresan hacia los datos moleculares.

Árboles filogenéticos enraizados y no enraizados

Los árboles filogenéticos pueden estar enraizados o no enraizados. Los árboles filogenéticos enraizados se reúnen en un punto sobre un único nodo que representa un hipotético ancestro común. Hay varios métodos para producir un árbol filogenético enraizado, pero los más comunes utilizan un grupo externo que consiste en un pariente lejano para todas las demás especies dentro del análisis. Los árboles enraizados proporcionan una representación de las relaciones evolutivas a través del tiempo, con los caminos más largos entre una especie y un ancestro que reflejan la mayor distancia evolutiva entre ellos. Los árboles no enraizados muestran las conexiones entre los organismos sin indicar la ascendencia y no requieren un ancestro conocido o inferido.

Filogenética molecular

Los enfoques filogenéticos requieren grandes conjuntos de datos analizados a través de un riguroso modelado matemático. Los datos moleculares pueden producir un mayor número de características en comparación con los rasgos morfológicos. Los nucleótidos del ADN no son ambiguos, con estados de carácter A, C, G y T que pueden definirse claramente. Los rasgos morfológicos, en cambio, se basan en la forma y la estructura, que pueden solaparse y ser difíciles de distinguir. La sencilla conversión de la información molecular en forma numérica significa que este tipo de datos es especialmente adecuado para el análisis filogenético.

Una complicación más de las filogenias producidas a través de datos morfológicos es la plasticidad fenotípica. Esto es cuando hay menos restricciones para que un comportamiento o característica morfológica cambie en respuesta a un entorno único. Por tanto, la plasticidad fenotípica puede enturbiar las señales filogenéticas. A través de la filogenética molecular se han descubierto una serie de relaciones evolutivas sorprendentes, que no habían sido puestas de manifiesto por filogenias anteriores producidas por rasgos morfológicos.

Los árboles filogenéticos moleculares se obtienen mediante la comparación de secuencias de nucleótidos. Las secuencias homólogas indican que derivan de una secuencia ancestral común. A continuación, las secuencias de ADN se alinean para poder comparar los nucleótidos homólogos, observando cualquier divergencia por acumulación de indels y mutaciones puntuales. Las diferencias de nucleótidos puntuadas se utilizan entonces para reconstruir el árbol filogenético con un análisis bootstrap realizado a menudo para proporcionar límites de confianza.

Estimación de la Especiación a partir de las Filogenias

La filogenia también puede utilizarse para estimar la duración de la especiación, explicando cuánto tiempo tarda en formarse una nueva especie y los factores que influyen en este lapso de tiempo. Las simulaciones han descubierto que las filogenias no suelen contener suficiente información para producir predicciones no sesgadas de las tasas de especiación y extinción, pero existen métodos de modelización que reducen el sesgo. El modelo de especiación prolongada asume que la especiación es un proceso gradual con la formación continua de especies incipientes que experimentan una vía prolongada que puede conducir finalmente al desarrollo de una nueva especie.

Una sola especie se define dentro del modelo como un complejo de todos los linajes que aún no han sido separados por un evento de especiación-compleción. El modelo de especiación prolongada puede explicar tasas reducidas de acumulación de linajes a través del tiempo y el análisis de filogenias, combinado con el modelo de especiación prolongada, produce un enfoque novedoso para la estimación de la duración de la especiación.

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