Árbol filogenético

Introducción teórica en Filogenia.

Diagrama dibujado por Charles Darwin en El origen de las especies.

Un árbol filogenético es un árbol que muestra las relaciones evolutivas entre varias especies u otras entidades que se cree que tienen una ascendencia común. Un árbol filogenético es una forma de cladograma.

Además, un árbol filogenético, sirve para determinar el número mínimo de divisiones necesarias para obtener una célula o tejido determinado. A partir de aquí, se pueden estudiar, por ejemplo, las mutaciones generadas a lo largo del proceso.

Árboles filogenéticos en biología

A diferencia de los árboles genealógicos, en los que se utiliza información proporcionada por los familiares, para los árboles filogenéticos se usa información proveniente de fósiles y de la comparación anatómica, fisiológica y molecular de los organismos actuales.

Tanto los árboles genealógicos como los filogenéticos tienen un tronco y ramas, pero en los últimos se muestran las relaciones entre especies y no entre individuos.

Los árboles filogenéticos se construyen tomando en cuenta la evolución biológica, basándose en la evidencia de que todos los organismos son descendientes de un ancestro común. Así, todos los organismos, ya sean vivos o extintos, se encuentran emparentados en algún grado. En ocasiones se denomina « árbol de la vida» al árbol filogenético que engloba a todos los seres vivos, pasados y presentes.

Tipos de árboles filogenéticos

Fig. 1: Árbol filogenético enraizado para genes rRNA.
Fig. 2: Otra representación del árbol filogenético incluyendo las transferencias horizontales
Fig. 3: Árbol sin raíz de la familia Miosina[1]

Un árbol filogenético enraizado es un árbol directo, con un único nódulo que corresponde al ancestro común más reciente de todas las entidades de las hojas del árbol. La Figura 1 muestra un árbol filogenético enraizado coloreado de acuerdo con el "sistema de tres dominios". Los árboles genéticos sin raíz ilustran la relación de los nódulos de las hojas sin hacer asunciones sobre ascendencia. Mientras que los árboles sin raíz siempre pueden ser generados a partir de árboles enraizados omitiendo la raíz, una raíz no puede ser inferida a partir de un árbol sin raíz sin algunos medios para identificar la ascendencia. Esto suele hacerse incluyendo un grupo externo en los datos entrantes o introduciendo asunciones adicionales sobre las tasas relativas de evolución en cada rama, como una aplicación de la hipótesis del reloj molecular. La Figura 2 muestra un árbol filogenético sin raíz[2] para la miosina, una familia genética de proteínas.

  • Un dendrograma es un término genérico para la representación diagrámatica de un árbol filogenético.
  • Un cladograma es un árbol formado usando métodos cladísticos. Este tipo de árbol sólo representa un patrón de ramificación, es decir, que la longitud de sus ramas no representan el tiempo.
  • Un filograma es un árbol filogenético que representa explícitamente un número de cambios de rasgos de carácter a lo largo de la longitud de sus ramas; es el resultado de la aplicación de los principios de la sistemática evolutiva.
  • Un fenograma es un dendrograma no enraizado en que se establecen las relaciones de parentesco fenético de los organismos estudiados; surgen de la aplicación de los métodos de la taxonomía numérica.
  • Un cronograma es un árbol filogenético que representa explícitamente el tiempo evolutivo proporcionalmente a la longitud de sus ramas.

Cladística y caracteres

La mejora de los métodos computacionales para el tratamiento de la información ha introducido un número interesante de algorítmicos cladísticos para la clasificación mediante árboles filogenéticos. Muchos de esos árboles consideran un conjunto de especies representadas por un conjunto de caracteres. Un carácter es cualquier características bien definida de la especie que permita dividir el conjunto de especies en grupos, según el valor que toma el carácter para cada especie. Así un subconjunto de las especies formará un grupo respecto a dicho carácter si comparten una misma forma o valor de dicho carácter.

Cada carácter permite construir un árbol filogenético cladístico que satisface ciertas propiedades razonables. Los algoritmos usuales pueden construir para un conjunto de especies numerosos árboles filogenéticos, y extraer de entre ellos alguno que sea óptimo en algún sentido. Si las condiciones de optimidad están bien escogidas esos algoritmos permiten encontrar el verdadero árbol filogenético para un grupo de especies relacionables.

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