Cladogrammi sono rappresentazioni grafiche che illustrano le relazioni evolutive tra diversi gruppi di organismi. Contribuiscono per comprendere la filogenesi, evidenziando la storia evolutiva condivisa tra specie diverse.
Questi diagrammi sono costruiti sulla base di caratteristiche condivise e derivate, note come sinapomorfie. Un cladogramma è costituito da terminali, rami, nodi e radice. Ogni biforcazione in un cladogramma rappresenta un punto in cui un lignaggio ancestrale comune si divide in lignaggi distinti.
Leggi anche: Variabilità genetica: elemento fondamentale affinché avvenga l'evoluzione
Riepilogo sui cladogrammi
- I cladogrammi sono diagrammi ramificati che rappresentano le relazioni filogenetiche tra i taxa.
- Sono stati proposti nell'ambito della sistematica filogenetica o cladistica.
- Filogenesi e cladogramma non sono sinonimi.
- I cladogrammi sono costruiti sulla base di sinapomorfie, definite attraverso ipotesi di omologie tra caratteristiche di organismi diversi.
- La parsimonia è un criterio importante nella costruzione dei cladogrammi e cerca il modello più semplice che spieghi le relazioni osservate.
- Gli elementi di un cladogramma sono: terminali, nodi, rami e radice.
- La disposizione degli organismi nei rami del cladogramma riflette la vicinanza delle loro relazioni evolutive.
- Ogni nodo in un cladogramma rappresenta un antenato comune.
- I fossili non sono considerati noi. Sono terminali.
- La lunghezza dei rami di un cladogramma non rappresenta il passare del tempo.
- Queste rappresentazioni aiutano a comprendere la diversità biologica e il modo in cui i diversi organismi sono evolutivamente correlati.
Cos'è un cladogramma?
I cladogrammi lo sono diagrammi ramificati che rappresentano le relazioni di parentela filogenetica tra taxa (gruppo di organismi riuniti in base a caratteristiche condivise). I cladogrammi fanno parte della sistematica filogenetica o cladistica, un approccio alla sistematica proposto sulla base della pubblicazione dei lavori di Willi Hennig nel 1966.
In cladistica, si intende questo la diversità degli esseri viventi risulta da processi evolutivi, come l'anagenesi e la cladogenesi. L'anagenesi è il processo attraverso il quale un carattere emerge o cambia in una popolazione nel tempo, essendo responsabile delle novità evolutive.
La cladogenesi si riferisce ai cambiamenti evolutivi dei lignaggi filogenetici relativo a eventi di speciazione (emergere di due o più specie discendenti da una specie ancestrale), portando alla diversificazione evolutiva di un lignaggio.
La cladistica propone soltanto il riconoscimento dei gruppi monofiletici (gruppo formato esclusivamente da una specie ancestrale e da tutti i suoi discendenti) come naturali, formando i loro raggruppamenti taxon basati sul riconoscimento delle sinapomorfie (caratteri derivati condivisi tra taxa terminali che comporre).
Utilizza anche la parsimonia come criterio nella scelta tra ipotesi che spiegano le relazioni di parentela filogenetica tra gli organismi. Secondo il criterio di parsimonia, la spiegazione più semplice della relazione filogenetica tra gli organismi è quello che presuppone il minor numero di passaggi evolutivi, minimizzando cioè i cambiamenti di stato caratteri durante tutta l'evoluzione.
Vedi anche: Cosa sono gli organi analoghi e gli organi omologhi?
Filogenesi e cladogramma sono sinonimi?
È importante sottolinearlo Non è consigliabile utilizzare i termini filogenesi e cladogramma come sinonimi. La filogenesi rappresenta le relazioni evolutive tra i taxa, compresi gli aspetti del processo di diversificazione evolutiva di un lignaggio biologico attraverso eventi di cladogenesi, non rappresentati nei cladogrammi. Il tempo, ad esempio, non è rappresentato in questi diagrammi.
Qual è la funzione del cladogramma?
Cladogrammi offrire una rappresentazione visiva delle relazioni evolutive tra diversi gruppi di organismi, fornendo una struttura che facilita l'organizzazione e la comprensione della conoscenza sull'evoluzione. Questi diagrammi non solo semplificare l’analisi e la comunicazione di dati complessi ma consentono anche l'identificazione di caratteristiche condivise tra diversi gruppi includendole nei rami del cladogramma.
I cladogrammi evidenziano anche i cladi, che rappresentano gruppi di organismi uniti da un antenato comune, contribuire alla delimitazione dei taxa a vari livelli gerarchici, come specie, genere, famiglia e ordine. Questo approccio visivo è essenziale per comprendere la diversità biologica e le interconnessioni evolutive tra gli esseri viventi.
Quali sono gli elementi del cladogramma?
Il cladogramma è composto da:
- terminali;
- rami;
- noi;
- fonte.
I terminali rappresentano le entità di studio, che possono essere un individuo, popolazioni o specie. Le linee che escono dai terminal sono le diramazioni. I rami sono collegati tra loro da un nodo. Collegano direttamente i terminali e i livelli più bassi.
Il nodo rappresenta l'ipotetico antenato di ciascun cluster in cui si è verificato l'evento di cladogenesi. L'ultimo nodo designa l'inserimento della radice, il punto in cui un cladogramma si collega al resto dell'albero della vita, e rappresenta un'ipotesi del lignaggio più antico del gruppo.
Importante: I nodi non rappresentano fossili. Un fossile, una volta ritrovato, sarà un elemento noto nell'analisi e verrà rappresentato da un terminale utilizzando una convenzione (solitamente un pugnale) per evidenziare che si tratta di un taxon fossile.
Come costruire un cladogramma?
Vengono costruiti i cladogrammi in base alla definizione di terminali, che rappresentano l'insieme dei taxa di interesse da studiare e costituiscono il gruppo interno. L'insieme delle specie da includere ai fini comparativi con i taxa appartenenti al gruppo interno costituisce il gruppo esterno. Il gruppo esterno ha anche la funzione di assistere nel punto di radicamento dell'albero durante l'analisi.
Per la ricostruzione filogenetica di un insieme di organismi vengono utilizzati dati provenienti da studi morfologici, genetico, comportamentali, ecologiche, embriologiche o qualsiasi caratteristica ereditaria.
I sistematici (ricercatori di sistematica) analizzano un gran numero di campioni che rappresentano diversi lignaggi di interesse, cercando caratteristiche (o personaggi) presenti in questi organismi. In questa ricerca, vengono delineate ipotesi di omologia, in cui si stabiliscono rapporti di corrispondenza tra le strutture dell'organismo. Una struttura è omologa ad un'altra quando ereditata da un antenato comune. Quando si commette un errore nel proporre un'ipotesi di omologia si parla di omoplasia.
Le caratteristiche raccolte vengono compilate in una matrice di caratteri. In una matrice di caratteri, le righe rappresentano gli organismi e le colonne rappresentano i tratti, indicando lo stato di ciascun tratto per ciascun organismo. Nel caso dei dati molecolari, ogni sito osservato in una data sequenza è considerato un carattere. La matrice dei caratteri aiuta a organizzare le informazioni essere trasposto in un cladogramma.
La matrice dei caratteri viene poi analizzata per cercare di definire gli stati derivati di ciascun carattere (apomorfie) e gli stati ancestrali (plesiomorfie). Questa analisi viene eseguita da un algoritmo che tenta di conciliare i cambiamenti di stato osservati nella matrice con un albero filogenetico che spiega tali cambiamenti nel modo più semplice possibile, utilizzando il principio di parsimonia.
Per saperne di più: Cosa afferma la teoria della selezione naturale?
Come si legge un cladogramma?
In un cladogramma, la maggiore vicinanza di due elementi rispetto a un terzo viene interpretata come un riflesso della storia evolutiva di questi taxa, e vengono chiamati gruppi fratelli. Le biforcazioni nel cladogramma rappresentano i punti in cui i lignaggi si dividonocol tempo. L'ordine di ramificazione è rappresentato dalla radice, come evento evolutivo più antico, verso i terminali, che rappresentano eventi recenti.
Le lunghezze dei rami non rappresentano unità di tempo, cioè la lunghezza di un ramo rispetto ad un altro ci dice la stessa cosa. Inoltre, Voi i cladogrammi possono avere diverse rappresentazioni estetiche, ad esempio con più rami quadrati. È importante sottolinearlo l'inversione di un cladogramma non cambia le relazioni tra i taxa.
È possibile osservare la presenza di tre tipologie di raggruppamenti nelle ipotesi rappresentate dai cladogrammi, nonostante la cladistica riconosca solo l'esistenza di gruppi monofiletici:
- Gruppo monofiletico: È un gruppo considerato naturale, essendo formato esclusivamente da una specie ancestrale e da tutti i suoi discendenti. I gruppi monofiletici sono noti anche come cladi e sono diagnosticabili dalla presenza di sinapomorfie.
- Gruppo parafiletico: È un gruppo considerato artificiale, in quanto formato da una specie ancestrale e da parte delle sue specie discendenti, ma non tutte. È supportato dalla presenza di plesiomorfi e dall'assenza di sinapomorfie.
- Gruppo polifiletico: è un gruppo artificiale formato da specie discendenti da diversi antenati.
Crediti immagine
[1]Wikimedia Commons
Fonti
AMORIM, D. S. 2002. Fondamenti di sistematica filogenetica. Ribeirão Preto: Holos Editora. 136 pag.
GIUSTINA, L. UN. D., MEGLHIORATTI, F.A. & RODRIGUES, M.E. 2011. Il contenuto della sistematica e della filogenetica nei libri di testo delle scuole superiori. Rev. Saggio, 13(2): 65-84.
LOPES, S. G. B. W. & CHOW HO, F. F. Argomento 4. Nozioni di base di sistematica filogenetica. In: Vita e Ambiente – Diversità biologica e filogenesi. Laurea in Scienze – USP/Univesp. P. 54-67.
SANTOS, C. M. D. & CALOR, A. UN. 2007. Insegnare la biologia evoluzionistica utilizzando la struttura concettuale della sistematica filogenetica - IO. Scienza e insegnamento, 1(2).
WILEY, E. O. & LIEBERMAN, B. S. 2011. Filogenetica: teoria e pratica della sistematica filogenetica. 2. ed. Oxford: Wiley. 406 pag.