O que é Phylogeny?

A filogenia é a representação da história evolutiva e das relações entre grupos de organismos.

Os resultados são representados numa árvore filogenética que fornece uma saída visual de relações baseadas em características físicas e genéticas partilhadas ou divergentes.

Análise filogenética depende do tipo de dados introduzidos, do número de espécies e da gama de relações evolutivas interpretadas.

Taxonomia e Filogenia

Taxonomia é a ciência da classificação onde os organismos biológicos são agrupados e nomeados com base em características partilhadas. Permite a comunicação racional entre cientistas, incluindo biólogos e microbiologistas. A filogenia é uma ferramenta útil para os taxonomistas porque pode ser utilizada para investigar o desenvolvimento evolutivo. A taxonomia levou ao estudo da filogenia através do quadro de divisão dos organismos numa hierarquia de categorias taxonómicas tais como família, género e espécie.

O esquema de classificação desenvolvido por Linnaeus no século XVIII seria mais tarde utilizado como base para inferir a filogenia através da interpretação das relações evolutivas entre categorias taxonómicas. Tanto a taxonomia como a filogenia requerem a comparação de características entre organismos, com estudos utilizando primeiro características morfológicas e depois progredindo para dados moleculares.

Árvores filogenéticas enraizadas e não enraizadas

Árvores filogenéticas podem ser enraizadas ou não enraizadas. Árvores filogenéticas enraizadas encontram-se num ponto sobre um único nó que representa um hipotético ancestral comum. Existem vários métodos para produzir uma árvore filogenética enraizada, mas os mais comuns utilizam um outgroup constituído por um parente distante para todas as outras espécies dentro da análise. As árvores enraizadas proporcionam uma representação das relações evolutivas ao longo do tempo, com os caminhos mais longos entre uma espécie e um antepassado, reflectindo a maior distância evolutiva entre eles. As árvores não enraizadas mostram as ligações entre organismos sem indicar a ancestralidade e não requerem um antepassado conhecido ou inferido.

Filogenética molecular

Aximações filogenéticas requerem grandes conjuntos de dados analisados através de uma rigorosa modelação matemática. Os dados moleculares podem produzir um maior número de características em comparação com as características morfológicas. Os nucleótidos no ADN são inequívocos com estados de carácter de A, C, G e T que podem ser claramente definidos. Os traços morfológicos, em contraste, baseiam-se na forma e estrutura, que podem sobrepor-se e ser difíceis de distinguir. A simples conversão de informação molecular em forma numérica significa que este tipo de dados é particularmente adequado para análise filogenética.

Uma outra complicação das filogenias produzidas através de dados morfológicos é a plasticidade fenotípica. É aqui que existe menos constrangimento para que um comportamento ou característica morfológica mude em resposta a um ambiente único. A plasticidade fenotípica pode, portanto, turvar os sinais filogenéticos. Várias relações evolutivas surpreendentes foram descobertas através da filogenética molecular, não tendo sido destacadas por filogenias anteriores produzidas por traços morfológicos.

As árvores filogenéticas moleculares são obtidas através da comparação de sequências de nucleótidos. As sequências homólogas indicam que são derivadas de uma sequência ancestral comum. As sequências de ADN são então alinhadas para que os nucleótidos homólogos possam ser comparados, notando-se qualquer divergência por acumulação de indels e mutações pontuais. As diferenças pontuadas dos nucleótidos são então utilizadas para reconstruir a árvore filogenética com análise bootstrap muitas vezes realizada para fornecer limites de confiança.

Estimativa de Especiação de Filogenias

Filogenia também pode ser utilizada para estimar a duração da especiação, explicando quanto tempo leva a formar uma nova espécie e os factores que influenciam este período de tempo. As simulações descobriram que as filogenias frequentemente não contêm informação suficiente para produzir previsões imparciais das taxas de especiação e extinção, mas existem métodos de modelação que reduzem o enviesamento. O modelo de especiação prolongada assume que a especiação é um processo gradual com formação contínua de espécies incipientes que experimentam um percurso prolongado que pode eventualmente levar ao desenvolvimento de uma nova espécie.

Uma única espécie é definida dentro do modelo como um complexo de todas as linhagens que ainda não foram separadas por um evento de conclusão da especiação. O modelo de especiação prolongada pode explicar taxas reduzidas de acumulação de linhagem através do tempo e a análise de filogenias, combinada com o modelo de especiação prolongada, produz uma nova abordagem para a estimativa da duração da especiação.

Outra Leitura

• Todo o Conteúdo de Filogenia
• Importância da Filogenia em Microbiologia

Citações