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APLICACIONES DE LA CLADÍSTICA
Asociaciones Históricas
Genes y organismos
organismo
gen
Parásitos y hospedadores Organismos y áreas
hospedador
parásito
La asociación entre los organismos y las áreas en la que
están distribuidos (i.e., biogeografía) es solo un caso
particular de asociación histórica
área
organismo
Biogeografía Histórica
Porque las especies tienen determinados
patrones de distribucion?
Distribución disyunta
Pediella n.sp. Puna, Prov. Junin
Peru
Pediella colorata, Paramos,
Venezuela
Procesos biogeográficos
• Dispersión hacia una nueva área atravesando una barrera
geográfica
A
B
C
DISPERSIÓN A AUSTRALIA
DISPERSIÓN A NUEVA ZELANDA
Procesos biogeográficos
• Vicariancia. Fragmentación de una distribución ancestral
amplia
A
B
C
NZ+ AU
SA+ NZ+ AU
Procesos biogeográficos
• Vicariancia. Fragmentación de una distribución ancestral
amplia
A
B
C
NZ+ AU
SA+ NZ+ AU
VICARIANCIA
Población
ancestral
VICARIANCIA
Población
ancestral
Aparición de
una barrera
VICARIANCIA
Población
ancestral
Aparición de
una barrera
1
2
Diferenciación de
las poblaciones
VICARIANCIA
Población
ancestral
Aparición de
una barrera
1
2
Diferenciación de
las poblaciones
DISPERSIÓN
Población ancestral
y barrera
VICARIANCIA
Población
ancestral
Aparición de
una barrera
1
DISPERSIÓN
Población ancestral
y barrera
Dispersión sobre
La barrera
2
Diferenciación de
las poblaciones
VICARIANCIA
Población
ancestral
Aparición de
una barrera
1
DISPERSIÓN
Población ancestral
y barrera
Dispersión sobre
La barrera
2
Diferenciación de
las poblaciones
1
2
Diferenciación de
las poblaciones
BIOGEOGRAFÍA
FILOGENÉTICA
(Hennig, 1968; Brundin, 1981)
• Hipótesis
filogenéticas
• Regla de la progresión
rule, y regla de la
desviación
• Centros de origen
• Intermedia entre
dispersalismo /
biogeografía
cladísticas
Regla de la progresión
• En un grupo monofilético, la distribución
espacial refleja la serie de
transformación los caracteres
0→ 1 → 2 → 3
• Los miembos primitivos del taxón se
encuentran más próximos a su centro de
origen que los más derivados.
Regla de la desviación
• De las especies hermanas, la especie más
primitiva es la que esta presente en el
área orginal, mientras que la más derivada
es la que se dispersa
Durante la especiación se
produce una separación desigual
de la población original:
Especie derivada (cerca del margen)
0→1→2→3
BIOGEOGRAFÍA FILOGENÉTICA
Brundin, 1972. Análisis biogeográfico de Carábidos (Coleoptera).
Dispersión desde el sudeste asiático hacia Australia
Biogeografía cladística
1970s.
D. E. Rosen, G. Nelson, N. Platnick
• Integración de la tectónica de placas
+ vicariancia
• Correspondencia entre distribución y
relaciones filogenéticas (Vicariancia)
Tectónica de placas
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
Historia de la Tierra
“La tierra y la vida
evolucionaron juntos”
Leon Croizat (1964)
Filogenia,
lenguaje de
la biología
comparada
Areas de endemismo
“… área que está representada por
distribuciones coincidentes de taxa
exclusivos del área”
Nelson & Platnick, 1981
Procesos biogeográficos históricos
- DISPERSIÓN
- VICARIANCIA
- EXTINCIÓN
VICARIANZA
Población ancestral
Surgimiento de
una barrera
1
2
DISPERSION
Población ancestral
y barrera
Dispersión supera
la barrera
1
2
Diferenciación subsecuente Diferenciación
de poblaciones
subsecuente de
poblaciones
Modelo de Vicariancia
A
B
C
A
A
B C
A B C
Escenario biogeográfico
B
C
BC
ABC
Cladograma de áreas
Cladogramas Cladogramas
de taxa
de áreas
A1 A2 A3
1 2 3
Cladograma general
de áreas
a
B1 B2 B3
1 2 3
C1 C2 C3
1 2 3
1
2 3
b
c
Pasos del análisis cladístico biogeográfico
• Taxones
ampliamente
distribuídos:
Taxones presentes
en más de un área.
• Áreas faltantes:
falta alguna de las
áreas en alguno de
los cladogramas
comparados
• Distribuciones
redundantes: Áreas
habitadas por más de
un taxón
AB
C
D
Taxones ampliamente
distribuídos
A
C
D
Áreas faltantes
A
B
C
D
A
Distribuciones redundantes
Métodos para la reconstrucción de
de los cladogramas generales de áreas
Numerosos métodos:
•Análisis de Simplicidad de Brooks (BPA)
•Análisis de los componentes
HISTORICAL BIOGEOGRAPHY OF
SOUTHERN SOUTH AMERICA
Crisci, Cigliano, Morrone,&
Sergio Roig-Juñent Syst. Zool. 40(2):152-171,
1991
TAXONES = 17
Fungi = 1
Plantas = 8
Animales = 8
Hipótesis de relaciones entre América
del Sur y áreas relacionadas
SSA
AUS
NZ
NG
NC
TAS
NZ
SSA
AUS
NSA
NA
NG
NC
AF
TAS
SSA
AUS
NG
NC
TAS
NZ
AUS
NZ
NG
SSA
NZ
NG
NC
TAS
AUS
SSA
NC
TAS
La cladística permite analizar los dos
eventos que comprenden la coevolución
(Brooks & Mc Lennan 1991)
• Coespeciación: a través del análisis de
la congruencia entre las filogenias de
los asociados
• Coadaptación: a través del análisis de
la congruencia entre los cambios
evolutivos de los taxones asociados
Cladística y su aplicación en coevolución
• Coevolución: se refiere a las respuestas
adaptativas recíprocas entre linajes de organismos
que interactúan ecológicamente (Ehlrich & Raven,
1964).
Herbívoros-plantas
planta
herbívoro
Predador-presas
predador
presa
Relaciones históricas entre dos taxones asociados
Asociación por DESCENDENCIA
dos o más taxones están asociados ecológicamente porque
sus antecesores lo estaban
A 1
B
2
C 3
Asociación heredada, los taxones comparten una historia filogenética
común
Relaciones históricas entre dos taxones asociados
Asociación por COLONIZACIÓN
dos o más taxones están asociados ecológicamente pero al
menos uno de ellos no lo estaba originalmente
A
1
B
2
C
3
La asociación fue posterior por colonización de un nuevo huésped, los
asociados no comparten una historia filogenética común
Relaciones históricas entre dos taxones asociados
Asociación por COLONIZACIÓN
La colonización puede darse también en un momento posterior,
por ejemplo por colonización del antecesor de un clado
A
1
B
2
C
D
E
3
4
5
F
6
Coevo lución: Árboles
reconciliados
• Ajuste de los árboles de huéspedes y
parásitos
• Maximiza los eventos de coespeciación
• Minimiza extinciones y duplicaciones
Árboles reconciliados
Obtención de cladogramas de huéspedes
Árboles reconciliados
Obtención de cladogramas de huéspedes y parásitos
Árboles reconciliados
Determinación del tipo de asociaciones entre ambas hipótesis
Árboles reconciliados
Determinación del tipo de asociaciones entre ambas hipótesis
Árboles reconciliados
• Búsqueda de la relaciones (=mapeo) entre los nodos del
árbol de los parásitos con los nodos del árbol de huéspedes
• Representación del árbol reconciliado
Árboles reconciliados de Pneumocystis carinii y primates
Pneumocystis carinii hongo patógeno, provoco infecciones respiratorias
pudiendo provocar una forma fatal de penumonia (frecuente complicación
en pacientes con SIDA). Es común en poblaciones de otros mamíferos
Árboles reconciliados de Pneumocystis carinii y primates
Filogenia huéspedes
Filogenia asociado
Árboles reconciliados de Pneumocystis carinii y primates
Filogenia
huéspedes
Filogenia
asociados
Árboles reconciliados de Pneumocystis carinii y primates
codivergencia
pérdida
duplicaciones
transmisión
horizontal
Árboles reconciliados de Pneumocystis carinii y primates
transmisión
horizontal
Callimico
Saguinus
pérdida
Transmición
horizontal a
humanos
Árbol más parsimonioso (virus)
Mapeado los huéspedes