Mapeo de estados de caracteres en topologías alternativas
El mapeo de los estados de los caracteres utilizados para derivar una topología particular en el cladograma es una forma poderosa de responder preguntas como (a) qué caracteres se deben a descender de un ancestro común más reciente (MRCA) y cuáles representan la evolución convergente o paralela (es decir, la evolución independiente de diferentes ancestros ) y (b) cuál es la mejor evidencia sobre las relaciones históricas evolutivas entre el conjunto de taxones. Para responder a estas preguntas, los biólogos evolutivos intentan encontrar la forma más sencilla de mapear los estados de los caracteres (por ejemplo, las respuestas de sí y no en las celdas de la matriz de caracteres) en un cladograma; es decir, la forma que requiere la menor cantidad de pasos o cambios. Considere la siguiente matriz de caracteres, que muestra la distribución de seis caracteres (huevo amniótico, mandíbulas, vértebras, aletas, escamas queratinosas y una glándula paratiroides) entre seis taxones de vertebrados (cuervo, tiburón, delfín, lamprea, rana y culebra) . Por ejemplo, puede ver que tanto los cuervos como las culebras tienen escamas queratinosas, pero ninguno de los otros taxones las tiene.
Figura 1. Matriz de cactacteres
El cladograma en la parte superior de la página siguiente muestra la porción del árbol de la vida completo que solo incluye estos seis taxones. La topología (estructura de ramificación) de este cladograma está respaldada por los caracteres de la matriz anterior, así como por muchos otros caracteres. Este es solo un ejemplo simple para ilustrar cómo mapear los estados de los caracteres en un cladograma.
Figura 2. Cladograma
Observen cómo los estados de los caracteres se han colocado en los puntos de ramificación y las ramas terminales del cladograma de la forma más sencilla posible. Por ejemplo, la posición de la glándula paratiroides en el cladograma transmite la información de que las ranas, las culebras, los cuervos y los delfines poseen este carácter, pero los tiburones no. Planteamos la hipótesis de que las ranas, culebras, cuervos y delfines comparten este carácter porque comparten un MRCA en el que ese carácter se derivó recientemente. Esta es una explicación más simple que suponer que se derivó de forma independiente cuatro veces, es decir, una en cada taxón. Por lo tanto, no es necesario colocar glándulas paratiroides en cada una de las ramas separadas para estos cuatro taxones. Por el contrario, observe que las aletas están ubicadas en dos lugares del cladograma: en la rama del tiburón y en la rama del delfín. Presumimos que estos dos taxones comparten este carácter debido a la evolución convergente y no como resultado de la ascendencia común más reciente. En este cladograma, ranas, culebras, cuervos y delfines componen un clado. Un clado es un grupo que contiene un ancestro común más reciente (en este caso, el ancestro hipotético del cual se derivó la glándula paratiroidea) y todos sus descendientes. Los clados también se conocen como grupos monofiléticos. Un cladograma, entonces, es un diagrama que muestra clados anidados, que representan los niveles anidados de la ascendencia común más reciente. Un punto importante a tener en cuenta sobre los cladogramas es que son como móviles. Si le da la vuelta al cladograma de esta página y lo cuelga de la línea en la que se encuentra la vértebra, girará . Cualquier rotación de las ramas debido a este giro preservará la estructura de ramificación representada y, por lo tanto, es el mismo cladograma. Por ejemplo, el cladograma en la parte superior de la página siguiente es una rotación del cladograma que se muestra en esta página. Observe cómo la estructura de ramificación, apoyada por los caracteres, permanece sin cambios.
Figura 3. Cladograma
En esta parte del laboratorio, su tarea es mapear los estados de caracteres que identificó para los nueve grupos principales de taxones animales en cada uno de los tres cladogramas separados. Cada uno de estos cladogramas muestra una topología diferente, lo que representa una hipótesis diferente sobre la historia evolutiva de estos taxones; pero todos se basan en la misma matriz de caracteres. Los estados de carácter de uno de los 11 caracteres (tipo de esqueleto) se han asignado a cada cladograma para ayudarlo a comenzar. Como en el ejemplo anterior, es importante asegurarse de que (a) cada estado de carácter para cada taxón que se especifica en la matriz de caracteres esté representado en el cladograma y (b) los estados de carácter se coloquen en el cladograma como eficiente ( es decir, parsimonioso) de la manera posible (es decir, NO repita los estados de los caracteres en varias ramas a menos que sea necesario). Una vez que hayan terminado de mapear los estados de los caracteres en los cladogramas alternativos en esta parte del laboratorio, se les pedirá que comparen los tres cladogramas para determinar cuál es la mejor hipótesis en la siguiente parte del laboratorio.
Figura 4. Cladograma x3 hipotesis