Em formação

4.1: Taxonomia e Evolução - Biologia


Evolução

Acredita-se que a Terra tenha 4,6 bilhões de anos, com as primeiras células surgindo há aproximadamente 3,8 bilhões de anos. Essas células eram, sem dúvida, micróbios, eventualmente dando origem a todas as formas de vida que imaginamos hoje, bem como as formas de vida que foram extintas antes de chegarmos aqui. Como essa progressão ocorreu?

Terra Primitiva

As condições na Terra primitiva eram provavelmente extremamente quentes, anóxicas (sem oxigênio), com produtos químicos inorgânicos reduzidos em abundância. Embora ninguém saiba exatamente como as células surgiram, é provável que inicialmente fossem adequadas a essas condições adversas.

Diversidade Metabólica

As células iniciais provavelmente tinham respiração relativamente celular, que ainda permitia o desenvolvimento de um gradiente de prótons para a geração de ATP usando ATP sintase. À medida que os quimiolitoautotróficos (células que usam energia química inorgânica para impulsionar seu metabolismo) proliferaram, a matéria orgânica começou a se acumular no meio ambiente, proporcionando as condições necessárias para o desenvolvimento dos organismos quimioorganotróficos (organismos que usam compostos orgânicos como fonte de carbono e energia). Essas novas células oxidaram compostos orgânicos, com seu potencial redox mais negativo e aumento do número de elétrons. Isso provavelmente alongou as cadeias de transporte de elétrons, resultando em um crescimento mais rápido e acelerando ainda mais a diversidade.

Fototrofia e fotossíntese

Por volta de 3,5 bilhões de anos atrás, algumas células desenvolveram pigmentos fototróficos, permitindo a conversão da energia da luz em energia química. Inicialmente, os fototróficos utilizavam fototrofia anoxigênica (fotossíntese que não produz oxigênio).

Aproximadamente 2,5-3,3 bilhões de anos atrás, os ancestrais cianobacterianos desenvolveram a fotossíntese oxigenada. Isso levou ao uso da água como um doador de elétrons, fazendo com que o oxigênio se acumulasse na atmosfera da Terra (Figura ( PageIndex {1} )). Esse Grande Evento de Oxidação mudou substancialmente os tipos de metabolismo possíveis, permitindo o uso do oxigênio como um aceptor final de elétrons.

A reatividade do oxigênio é uma faca de dois gumes. Por um lado, a capacidade de usar oxigênio na respiração (respiração aeróbica) produz mais energia do que quase qualquer outra forma de metabolismo. Organismos que podem respirar aerobicamente têm uma grande vantagem energética sobre outros organismos. Por outro lado, a reatividade do oxigênio o torna extremamente tóxico para células que não possuem mecanismos de desintoxicação do oxigênio, como as enzimas catalase e superóxido dismutase. O grande aumento do oxigênio atmosférico produzido pela evolução das cianobactérias, portanto, representava uma oportunidade para alguns organismos e um perigo para todos. O Grande Evento de Oxidação mudou a diversidade da vida na Terra, talvez mais do que qualquer outro evento na história do planeta.

Formação de escudo de ozônio

O desenvolvimento de um escudo de ozônio ao redor da Terra ocorreu cerca de 2 bilhões de anos atrás. O ozônio (O3) serve para bloquear grande parte da radiação ultravioleta (UV) vinda do sol, que pode causar danos significativos ao DNA. À medida que o oxigênio se acumulava no ambiente, o O2 foi convertido em O3 quando exposto à luz ultravioleta, causando a formação de uma camada de ozônio ao redor da Terra. Isso permitiu que os organismos começassem a habitar a superfície do planeta, em oposição apenas às profundezas do oceano ou às camadas do solo.

Endossimbiose

A evolução apóia a ideia de moléculas ou organismos mais primitivos sendo gerados primeiro, seguidos por componentes ou organismos mais complexos ao longo do tempo. Endossimbiose oferece uma explicação para o desenvolvimento de células eucarióticas, um tipo de célula mais complexo com organelas ou invólucros ligados à membrana.

Logo após a evolução da bactéria que respirava aerobicamente, um archaeon anaeróbico maior formou uma relação extremamente próxima com uma bactéria Gram-negativa simbiótica intracelular que respirava aerobicamente. É geralmente aceito que essa simbiose foi a origem das células eucarióticas. Eventualmente, os dois tornaram-se mutuamente dependentes um do outro, com os endossimbiontes tornando-se mitocôndrias. Essa parceria forneceu à célula eucariótica primitiva grande quantidade de energia por meio da respiração aeróbica que, ao longo do tempo, alimentou a diversificação dos eucariotos e a capacidade de suportar organismos multicelulares. O parceiro bacteriano recebeu um habitat seguro e estável e uma fonte confiável de nutrientes.

As mitocôndrias ainda retêm muitas das características de seus ancestrais bacterianos, incluindo um cromossomo circular (as mitocôndrias têm seu próprio DNA), ribossomos 70S característicos de bactérias e reprodução por fissão binária independente da célula em que residem. A análise genética do DNA mitocondrial revela que alguns de seus parentes bacterianos mais próximos são os Rickettsiae (tal como Rickettsia Rickettsii), que também respiram aerobicamente, obrigam os parasitas intracelulares (eles devem viver dentro de outra célula para obter os nutrientes de que precisam, como NAD + e ADP).

Logo após a evolução das células eucarióticas por meio da endossimbiose (em tempo evolutivo), um ramo das células eucarióticas primitivas formou uma relação mutuamente dependente com uma cianobactéria, que evoluiu para os cloroplastos de plantas e alguns protistas.

Endossimbiose. Por Signbrowser (próprio trabalho) [CC0], via Wikimedia Commons

Filogenia

Filogenia Molecular

Filogenia é uma referência ao desenvolvimento de um organismo evolutivamente. As técnicas moleculares permitem a avaliação evolutiva de organismos usando genomas ou RNA ribossomal (rRNA) sequências de nucleotídeos, geralmente consideradas como fornecendo as informações mais precisas sobre o parentesco dos micróbios.

Sequenciamento de ácido nucléico, normalmente usando os rRNAs de pequenas subunidades ribossomais, permite a comparação direta de sequências. A sequência ribossômica é vista como ideal porque os genes que a codificam não mudam muito com o tempo, todas as células têm ribossomos e ela não parece ser fortemente influenciada pela transferência horizontal de genes. Isso o torna um excelente “cronômetro molecular, ”Ou uma forma de rastrear mudanças genéticas por um longo período de tempo, mesmo entre organismos intimamente relacionados.

Árvores Filogenéticas

Árvores filogenéticas servem para mostrar um exemplo pictórico de como se acredita que os organismos estão relacionados evolutivamente. A raiz da árvore é o último ancestral comum para os organismos que estão sendo comparados (Último ancestral comum universal ou LUCA, se estivermos fazendo uma comparação de todas as células vivas na Terra). Cada (ou branchpoint) representa uma ocorrência onde os organismos divergiram, com base em uma mudança genética em um organismo. O comprimento de cada filial indica a quantidade de mudanças moleculares ao longo do tempo. o nós externos representam taxa ou organismos específicos (embora também possam representar genes específicos). UMA cladoindica um grupo de organismos em que todos têm um ancestral específico em comum.

Taxonomia

Taxonomia refere-se à organização dos organismos, com base em sua relação. Normalmente envolve algum tipo de esquema de classificação, a identificação de isolados e a nomenclatura ou nomenclatura dos organismos incluídos. Existem muitos esquemas de classificação diferentes, embora muitos não tenham sido apropriados para a comparação de microrganismos.

Sistemas de Classificação

UMA classificação fenética sistema depende dos fenótipos ou aparências físicas dos organismos. Classificação filogenética usa relações evolutivas de organismos. UMA classificação genotípica compara genes ou genomas entre organismos. A abordagem mais popular é usar um polifásico abordagem, que combina aspectos de todos os três sistemas anteriores.

Espécies Microbianas

Atualmente não há uma aceitação geral “definição de espécie”Para micróbios. A definição mais comumente usada é aquela que se baseia em informações genéticas e fenotípicas (uma abordagem polifásica), com um limite de 70% de hibridização de DNA-DNA e 97% de identidade de sequência de DNA 16S para que dois organismos sejam considerados como pertencentes ao mesma espécie.

Palavras-chave

evolução, mundo de RNA, estromatólitos, grande evento de oxidação, escudo de ozônio, endossimbiose, cloroplasto, mitocôndria, filogenia, RNA / rRNA ribossômico, filogenia molecular, hibridização de ácido nucleico, hibridização de DNA-DNA, sequenciamento de ácido nucleico, cronômetro molecular, árvore filogenética, Último Ancestral Comum Universal / LUCA, nó, ramo, nó externo, clado, taxonomia, classificação fonética, classificação filogenética, classificação genotípica, classicização polifásica, definição de espécie.

Perguntas de estudo

  1. Qual é a idade aproximada da Terra? Qual é a idade dos fósseis microbianos mais antigos?
  2. Quais são as condições da Terra primitiva? Como isso influenciaria a seleção microbiana?
  3. Qual é a premissa do “mundo do RNA”?
  4. Quais são as etapas importantes na evolução do metabolismo? Como cada etapa influencia o crescimento / vida microbiana na Terra?
  5. O que é a teoria endossimbiótica e que evidências temos dela?
  6. O que é filogenia? O que é filogenia molecular?
  7. O que é a hibridização DNA-DNA? O que é sequenciamento de ácido nucléico? Como cada um é executado? Que informações são obtidas?
  8. O que é um cronômetro molecular? Qual molécula foi mais útil e por quê?
  9. O que é uma árvore filogenética? Qual é a diferença entre um nó, nó externo, ramo e um clado? O que indica o comprimento de um galho? O que é LUCA?
  10. O que é taxonomia e qual é sua finalidade? Qual é a diferença entre classificação, não-classificação e identificação na taxonomia?
  11. Quais são as diferenças entre os seguintes sistemas de classificação: fenético, filogenético, genotípico, polifásico. Quais características são usadas para cada um? Onde eles se sobrepõem?
  12. Como uma espécie microbiana é definida atualmente? Quais critérios são aplicados?

Peppered Moth Simulation & # 8211 jornal e papel colorido simulado seleção natural
Peppered Moth Simulation Kit & # 8211 semelhante ao anterior, usa apenas um kit adquirido da Neo Sci.
Peppered Moth Online Simulation & # 8211 usa shockwave para simular a captura de mariposas

Stickleback Fish & # 8211 Este laboratório virtual HHMI exige que os alunos contem os fenótipos de stickleback fish em dois lagos distintos. A atividade inclui descrições dos peixes, como os lagos glaciais se formam e permite que os alunos desenvolvam sua própria compreensão sobre as pressões seletivas

Modelagem de seleção natural & # 8211 usa ferramentas como colheres para & # 8220capturar & # 8221 feijões e determinar as melhores adaptações
Sex and the Single Guppy & # 8211 usa o site pbs que modela a seleção sexual em guppies, os alunos preenchem a tabela de dados e respondem às perguntas
Sex and the Single Guppy & # 8211 avançado, relatório de laboratório necessário e o laboratório é mais aberto e permite mais exploração
O simulador Evolution Lab & # 8211 modela taxas de mutação e forças de seleção com criaturas imaginárias
Seleção natural com coelhos e lobos & # 8211 simulação interativa em phet.colorado.edu, onde os alunos manipulam variáveis ​​como clima, cor da pele do coelho, presença de predador ou limitações alimentares.

Evolution Concept Map & # 8211 organizador gráfico, mostra termos relacionados à evolução e como eles estão conectados
Evolution Crossword Puzzle & # 8211 termos relacionados ao tópico da evolução darwin, galapagos, selection..etc & # 8230

Examinando o Registro Fóssil & # 8211, organize o papel & # 8220fósseis & # 8221 para mostrar as mudanças ao longo do tempo e determinar quando uma espécie se dividiu em duas
Explorations Through Time & # 8211 explore o site de Berkeley sobre evolução, responda a perguntas sobre o tempo geológico
Compreender homologia e analogia & # 8211 também site de Berkeley, com foco em partes específicas do corpo e como elas se comparam entre organismos
Compreendendo a evolução & # 8211 The Arthropod Story & # 8211 Berkeley atividade interativa com perguntas
Comparando a história de vida com as horas de um relógio & # 8211 eventos de lugar, como & # 8220bacteria evolve & # 8221 em um relógio

The Decay Curve of Twizzlers & # 8211 usa doces twizzlers para entender a decadência dos isótopos e como essa decadência é usada para a datação por carbono

PBS Series Evolution & # 8211 assista a clipes de vídeo, responda a perguntas, a série tem horas de duração, mas os clipes podem ser mostrados em sala de aula como parte da unidade
Série PBS: Darwin & # 8217s Dangerous Idea & # 8211 assista ao vídeo e construa um mapa conceitual que ilustra o desenvolvimento de Darwin & # 8217s Teoria da Evolução por Seleção Natural. Este é o vídeo nº 1 da série de evolução e tem performances dramáticas mostrando a vida e a história de Darwin & # 8217s.
Tornando-se Humano & # 8211 videoclipes e perguntas do site de informações que enfocam a evolução humana e várias espécies de hominídeos


Unidade 1

As aulas a seguir são abordadas no primeiro exame.

A programação de palestras a seguir contém links para as seções do livro de Biologia do OpenStax College (CC-BY 4.0)

Semana Palestras Tópico com link para páginas Openstax Suplemento Openlab
eu 1. FUNDAMENTOS
Introdução ao Curso
Definição, características e hierarquia de vida
Escopo da Ecologia: Habitat, População, Comunidade, Ecossistema
O método científico
Evolução e Classificação
Sistemática, taxonomia, filogenia
Biologia Básica
2. A ORIGEM E A EVOLUÇÃO DA VIDA
Darwin e evolução do amp
A origem da vida
A Escala de Tempo Geológico
História Celular
Reinos e Domínios
Evolução e tempo geológico
II 3. QUÍMICA INORGÂNICA I
Definição, Classificação e Propriedades da Matéria
Estrutura atômica
A tabela periódica
Isótopos
Elétrons e Energia
Energia
Reações Químicas: Exergônicas e endergônicas
Energia de ativação
Oxidação e redução
Química
4. QUÍMICA INORGÂNICA II
Elementos, compostos, moléculas e misturas
Títulos: Fracos e fortes
III 5. ÁGUA e pH
Importância e propriedades de H2O
Ácidos, bases, pH, tampões
Água
6. QUÍMICA ORGÂNICA
Importância do Carbono
Compostos orgânicos vs. inorgânicos
Os hidrocarbonetos
Grupos funcionais
Isômeros
Química orgânica
4 7. Exame eu (Palestras 1-6 inclusive)


Este site é mantido por Jeremy Seto. Entre em contato com jseto [at] citytech.cuny.edu para obter informações sobre correções ou comentários. Design da imagem do banner por Jeremy Seto a partir de imagens originais e de domínio público. Imagens personalizadas deste site encontradas em https://github.com/jeremyseto/bio-oer.


& quot The Big Picture! & quot do Sr. C

Taxonomia, Evolução e Revisão de DNA

1. Quais são os blocos de construção do DNA?

2. Como o DNA é semelhante e diferente do RNA?

4. Como os pares de bases de ácido nucléico se combinam?

5. Qual base de ácido nucléico não é encontrada no DNA?

6. Qual é a seqüência de conversão de informações do DNA em uma proteína?

O código de uma fita de DNA pode ser “transcrito” e “traduzido”

7. O que significa transcrever?

8. Como você traduz o código do DNA?

10. O que é uma fita complementar?

11. Você pode traduzir uma fita de mRNA dada uma tabela que inclui tripletos de mRNA? (Ver planilha)

1. Qual é a distinção entre prova direta e indireta?

2. Como a evolução convergente e divergente está ligada aos tipos de prova de evolução?

3. Como os fósseis podem ser associados a taxas graduais e pontuadas de mudanças de evolução?

4. O que é uma característica do ponto de vista de Darwin ou Lamarcks?

5. Como os traços estão ligados às populações e à frequência dos genes?

6. O que é especiação e como ela está ligada aos mecanismos de isolamento?

7. Qual é o significado da deriva gênica, fluxo gênico e acasalamento não aleatório ligado à evolução (pista, por favor, veja o capítulo sobre DNA e evolução)

Feedback do Quiz do Capítulo Três

· Lamarack propôs uma lei de uso e desuso

· Lamarack propôs que uma característica produzida pelo uso e desuso era uma característica adquirida

· O exemplo do comprimento do pescoço da girafas foi usado para mostrar que o comprimento ficou mais longo para o acesso aos alimentos.

· O organismo individual muda devido às necessidades ambientais

· Darwin propôs que as mudanças nas coisas vivas foram devido a um processo que ele chamou de seleção natural

· Assim como os fazendeiros selecionam características específicas na agricultura, Darwin disse que a “Natureza” selecionava as características dos seres vivos na natureza. Ele se referiu à seleção por humanos como chamada de “seleção artificial” e à seleção de traços por natureza como “seleção natural”.

· Darwin usou uma premissa de duas partes para explicar como a natureza selecionou uma característica

· Sua primeira “prova” foi mostrar que havia algum mecanismo que impedia o superpovoamento das populações. Usando as ideias do economista Malthus, ele propôs que as populações não superpopulem devido a "uma luta pela existência". Simplificando, o tamanho da população estava sendo afetado por algo.

· Sua segunda “prova” foi afirmar que, em qualquer população de espécies, existe uma ampla gama de características. Ele não sabia a origem dessas características, mas notou uma diversidade nas características. Ele observou que os organismos que sobreviveram e foram capazes de transmitir essas características eram aqueles organismos que tinham uma característica que era capaz de se adaptar ao que estava ocorrendo no ambiente natural. Essa ideia de competição e sobrevivência do mais apto foi proposta de forma semelhante por Wallace, que falou sobre as características que permitem às espécies competir e sobreviver e, então, repassar as características.

· Simplificando, Darwin disse que as espécies não superpovoam porque há algo limitando esse crescimento. O fator que parecia limitar o crescimento era uma seleção natural de características que permitia a espécie sobreviver e passar essas características para a próxima geração. O ponto principal é ...natureza ... o ambiente está fazendo a seleção.

Usando as Ilhas Galpagos e os tentilhões

Então, aqui está como a história deve ser ...

Uma população de tentilhões originais chega a um novo local. Nesse caso, uma ilha.

A ilha é capaz de sustentar a população com alimentos, água e habitat. Assim a população consegue sobreviver, se reproduzir e crescer. Além disso, não existem predadores para limitar o crescimento da população. Portanto, a população cresce, mas não superpopula. Portanto, deve haver uma razão para isso.

Dentro desta população existe uma diversidade de formatos de bicos. Os pássaros com bico que conseguem comer a comida daquela ilha têm maior probabilidade de sobreviver. A natureza está selecionando uma característica específica. Quem não tem essa característica migrou. Isso introduz a ideia de “fluxo gênico”(Sim .. isso está no teste.) .. algo que Darwin não sabia.

Aqueles pássaros que não tinham o formato de bico certo para uma ilha específica poderiam voar para outra ilha. Agaem..migração e fluxo gênico. Na nova ilha havia um habitat diferente. A espécie que tinha uma característica que permitiu a espécie sobreviver e povoar na nova ilha estava agora sendo selecionada por uma fonte natural. Aha ..seleção natural!

Quais são as implicações desta afirmação?

A razão pela qual as coisas mudam com o tempo é governada por um mecanismo no qual a natureza está fazendo a seleção. O organismo que possui a característica que lhe permite se adaptar a uma pequena mudança no ambiente irá transmitir essa característica para a próxima geração. Observe que duas palavras-chave estão sendo usadas: sobreviver e se adaptar.

DNA e Darwin e Lamarck

A teoria da Seleção Natural foi capaz de propor uma explicação viável de como e por que as espécies mudam com o tempo. Ele propôs que a “natureza” estava selecionando características que aumentavam a chance de sobrevivência e, portanto, de reprodução.

A ideia de uma característica ou traço era um meio de mostrar que uma adaptação ocorreu. A verdadeira fonte dessa adaptação foi escondida até os mecanismos de como o DNA foi descoberto.

As mutações são uma mudança na sequência de bases nucleicas dentro do DNA. As mutações também podem ocorrer devido a cromossomos ausentes ou extras ou sequências de alteração de DNA. Simplificando ... a fonte de variação está dentro do código do DNA.

Um exemplo de mutação favorecida é a mudança na cor das mariposas salpicadas inglesas. Quando o DNA, que sofreu mutação, criou uma mariposa pigmentada de preto, a população de mariposas pretas aumentou quando os predadores não conseguiam encontrar a mariposa em árvores escuras revestidas de carvão. Quando a fuligem no ar diminuiu devido à queima mais limpa do carvão, as árvores agora podiam mostrar sua cor branca natural. Aquelas mariposas que não adotaram o DNA alterado foram capazes de aumentar sua população.

Essa mudança na expressão dos traços leva a uma definição mais definitiva da evolução dentro da biologia no que diz respeito a uma mudança na frequência do alelo dentro de uma população.

Evidências, mecanismos, taxas de mudança e formação de novas espécies.

1. Se uma população é isolada devido à morfologia, geografia, comportamento ou ecologia, está formando uma nova espécie devido a um mecanismo de isolamento. Observe que agora há uma ..que no singular ..espécie sendo formada. Assim, notamos que o mecanismo de isolamento está ligado ao termo especiação.

2. Se uma espécie cruza o mecanismo de isolamento, então uma nova espécie pode ser formada. Se esse produto de reprodução não é capaz de se reproduzir, às vezes é chamado de híbrido. Um híbrido é algo novo devido à mistura de duas espécies.

3. Darwin propôs que a natureza está selecionando características e é isso que está acontecendo para criar novas espécies. Ele não inventou o termo “radiação adaptativa”.

4. Depois que o mecanismo de funcionamento do DNA foi descoberto e explorado, agora havia uma fonte válida para explicar coisas como mutações e características. Foi proposto que um segmento específico de DNA é responsável por fazer uma proteína específica. Esse segmento tem sido chamado de “um gene” e a teoria é que para um gene existe uma proteína específica. Introduzindo essa ideia na evolução, agora podemos falar sobre Fluxo gênico, pool genético, deriva genética, todos ligados a uma mudança nas populações devido à presença ou falta de material genético.

5. A ideia de um gene agora está sendo desafiada porque foi descoberto que vários pedaços de código de DNA podem estar envolvidos na produção de uma proteína. Também está sendo proposto que a expressão de sequências de DNA também pode ser regulada. Então ... mais uma vez ... a razão pela qual as coisas mudam com o tempo é uma teoria e está sujeita à investigação científica.

Taxas de mudança

Existem vários exemplos em que o mecanismo de Darwin também mostrou uma mudança gradual no tempo. Isso criou um grupo de pessoas que propôs que as coisas mudassem gradualmente e a teoria apresentada foi chamada de Gradualismo.

Em 1972, uma nova teoria foi proposta para explicar as lacunas nos registros fósseis e mudanças rápidas na evolução. A ideia era que uma população se adaptasse rapidamente para se adaptar e então atingir o equilíbrio. Pense em telefones celulares e você terá a ideia bem rápido. Um produto define o ritmo e outros se apressam em alcançá-lo. Se você representar graficamente essa mudança rápida, terá uma linha com uma grande inclinação seguida por uma linha horizontal plana onde há equilíbrio.

Mencione o equilíbrio e o físico e o químico ficam todos excitados. Algumas pessoas da física sugeriram que a energia dentro do sistema estava sendo usada a ponto de não sobrar nenhuma para aqueles que pudessem se adaptar. Químico pulou de alegria e começou a se envolver com taxas metabólicas, constantes de equilíbrio e enquanto isso, o biólogo sabia que todas as coisas estão conectadas. Vamos pensar nisso como o Teorema dos Três Ursos. Muito quente, muito frio e então ... certo.

Agora a questão é ... alguém está lendo essas notas. É uma tarde escura e tempestuosa em Vancouver. O aquecimento foi desligado no meu quarto. Estou vestindo um moletom e, escondida por baixo, está uma camiseta esnobe que diz “atordoado e confuso”. Estou exausto, com frio e minha cabeça está cheia de catarro. É sexta-feira e a aula diante de mim está fazendo um pré-teste de física. Uma população de moscas-das-frutas está invadindo meu quarto e um aluno inspirado decidiu submergir um elemento de aquecimento elétrico em um de meus aquários. Cinco peixes deram suas vidas dois dias após o dia da lembrança. As papoilas não crescem em aquários. Como previsto, vários alunos não leram minhas anotações e, portanto, suas notas no questionário são menos do que estelares. Se alguém conseguir lembrar o que diz a camiseta que estou vestindo, darei notas extras na próxima avaliação.

0
0
1
1409
8035
Vancouver School Board
66
18
9426
14.0


4 principais aplicações da genética

Caracteres genéticos como número de cromossomos e cariótipos são de importância taxonômica. O número do cromossomo ajuda na classificação das plantas. Por exemplo, o gênero Triticum ao qual o trigo pertence foi classificado em três grupos, viz., Diplóide, tetrápode e hexaplóide.

Da mesma forma, o gênero Gossypium ao qual o algodão pertence foi classificado com base no número de cromossomos em dois grupos: diplóide e tetraplóide. Cariótipo sugere característica primitiva ou avançada de um organismo.

Um cariótipo com grandes diferenças entre o menor e o maior cromossomo do conjunto é conhecido como cariótipo assimétrico. Esse cariótipo é considerado relativamente avançado quando comparado aos cariótipos simétricos.

O grau de homologia cromossômica é estudado a partir do emparelhamento cromossômico durante a meiose. Isso dá uma ideia sobre a relação das espécies parentais. Quanto maior a homologia, mais próxima é a relação entre as duas espécies. Algumas espécies possuem cromossomos B que auxiliam na identificação de tais populações.

Aplicativo # 2. Agricultura:

A contribuição da genética no campo da agricultura é notável de duas maneiras, a saber:

(i) No melhoramento de plantas agrícolas e

(ii) No melhoramento de animais domésticos.

(i) Melhoria das Plantas Culturais:

Vários princípios e métodos da genética têm sido aplicados para o desenvolvimento de plantas úteis para a humanidade. A hibridização controlada e a seleção artificial aumentaram a utilidade de muitas plantas.

Essas aplicações incluem melhorias em:

(iv) Resistência a insetos, doenças, salinidade, seca, geada, alojamento, etc. e

(ii) Melhoria de Animais Domésticos:

A utilidade de muitos animais domésticos aumentou devido à reprodução seletiva. A produção de leite em vacas e búfalos, produção de carne em ovelhas, cabras e porcos e capacidade de produção de ovos em aves foi significativamente melhorada através da aplicação de princípios genéticos. Além disso, muitas raças aprimoradas de animais de estimação, como cavalos, cães, gatos, pombos e coelhos, foram desenvolvidas em todo o mundo.

Aplicativo # 3. Remédio:

Os avanços feitos no campo da genética têm sido úteis no campo da Medicina de duas maneiras principais, conforme indicado a seguir:

(eu) Detecção de doenças hereditárias:

Agora, as doenças hereditárias podem ser detectadas em um estágio inicial da vida, quando é possível fornecer curas secundárias em alguns casos. Técnicas refinadas como a amniocentese (teste do feto) e a foetoscopia tornaram essas curas possíveis. Além disso, as doenças genéticas podem ser evitadas aconselhando os futuros pais com a ajuda de genealogias familiares.

(ii) Produção de antibióticos:

Cepas genéticas especiais de fungos e bactérias foram isoladas para aumentar significativamente a produção de antibióticos e outras drogas. Além disso, a genética também auxilia na solução do polêmico caso de crianças por meio de estudos de grupos sanguíneos.

Aplicativo # 4. Evolução:

As seleções naturais e artificiais foram responsáveis ​​pela evolução de várias plantas de cultivo. No entanto, a seleção é eficaz quando existe uma quantidade suficiente de variabilidade na população em que a seleção deve ser praticada.

Três métodos genéticos, a saber:

(iii) A mutagênese tem desempenhado um papel significativo na evolução de várias plantas de cultivo, induzindo variabilidade genética adicional.

Novas espécies de plantas como o Triticale evoluíram por meio da aplicação de princípios genéticos. A genética também ajudou a compreender a origem genética de várias plantas de cultivo.


Taxonomia: História, Fases e Objetivos | Angiospermas

A taxonomia de plantas é uma das primeiras disciplinas da botânica. Foi iniciado como & # 8220Folk Taxonomy & # 8221 no início do século 15, mas cresceu e se desenvolveu muito nos últimos 500 anos. O conceito e o escopo da Taxonomia mudaram muito.

Embora a flora da Terra tenha sido inventada nos últimos três séculos, os taxonomistas modernos enfrentam desafios. Os países tropicais com rica flora estão ameaçados. Até agora, cerca de 4.000.000 de aspectos de plantas foram identificados, dos quais 2.86.000 são de angiospermas. Entre as plantas identificadas, cerca de setenta por cento são de regiões tropicais.

Nos tempos modernos, as pessoas estão concorrendo às ciências aplicadas como citologia, genética, biologia experimental, ecologia, biologia molecular etc., mas algumas pessoas estão pensando nos ramos básicos ou fundamentais da botânica como Taxonomia e Morfologia.

Tornou-se uma moda antiga. Nenhum ramo aplicado pode ser abordado sem a devida identificação do material da Planta em que está trabalhando e para isso, taxonomistas são muito necessários.

Com o aumento da necessidade de conservação dos recursos biológicos, aumentou a necessidade de avaliação da biodiversidade nos últimos anos. A tendência, entretanto, se inverteu e estudos taxonômicos estão sendo incentivados em todo o mundo.

A interação humana com as plantas com flores é uma atividade biológica fundamental, onde dependemos das angiospermas para subsistência. Os grupos humanos caçadores-coletores que operavam nos primeiros tempos (20.000 anos atrás) estavam mais familiarizados com a flora local, pois deles obtinham alimentos, remédios, etc. A sistemática das plantas tem raízes culturais extremamente profundas em todas as partes do mundo. , Grupos culturais asiáticos e nacionais americanos carregaram uma riqueza de conhecimento botânico com os tempos modernos (Plant Trivia Timeline), os sistemas de classificação de angiospermas modernos foram derivados de base europeia.

A história da taxonomia começa com a categorização de plantas úteis da taxonomia popular. As pessoas as diferenciavam pelo valor econômico. Isso pavimentou o caminho para a taxonomia de ervas.

Fases da taxonomia:

A história pode ser estudada em 4 fases, que são as seguintes:

A. Fase Exploratória:

eu. Theophrastus (370-285 aC) publicou & # 8220Enquiry into Plants. Ele propôs Crataegus, Daucus, Asparagus and Narcissus etc. em seu trabalho.

ii. Plínio (23-29) DC escreveu História natural multivoluminosa, da qual 37 volumes estão presentes. Após 1000 anos de Eclips no século 16, mais uma vez, ele reviveu.

iii. O primeiro herbário foi estabelecido em 1553 em Pádua (ITÁLIA).

4. Em meados do século XVII, os herbários foram implantados em diferentes partes do mundo.

v. Os taxonomistas importantes da era Linneana são Ceasalipino (1519 1603) Bauhin (1560-1624), John Ray (1627-1705), de Tournefort (1656-1708) etc. Dentro de seus limites e conhecimentos existentes, eles deram o conceito de espécie, sinonímia, classificação e nomenclatura. Eles definiram espécie como um grupo natural de organismos com padrão invariante generalizado ou idealizado compartilhado por todos os membros do grupo

vi. Linnaeus (1753) publicou Species Plantarum e introduziu a nomenclatura Binomial, que é um marco da taxonomia vegetal.

vii. O sistema de classificação introduzido por Linnaeus é Sistema sexual. Era um sistema artificial em poucos caracteres.

viii. Na fase exploratória, a taxonomia era meramente exploração e nomeação de espécies.

B. Fase de consolidação:

A fase é marcada pela publicação de uma série de obras monumentais sobre a classificação de plantas:

eu. Sistema Linnaeus modificado de De Candolle (1778-1841)

ii. Bentham e Hooker (1864) publicaram Genera Plantarum, onde deram um sistema natural de classificação que é de grande uso prático até agora.

iii. Charles Darwin (1859) publicou On the Origin of Species, onde sugeriu o princípio da seleção natural e evolução das espécies.

4. Dobzhansky (1937) publicou & # 8220Biological Species Concept & # 8221. O conceito biológico definiu as espécies como & # 8220 um grupo de população de cruzamento isolado reprodutivamente de qualquer outro grupo de população. & # 8221

Os taxonomistas perceberam que as espécies são dinâmicas e:

(a) Todas as populações tendem a variar e nunca duas espécies são iguais.

(b) Algumas dessas variações são adaptativas e têm valor de sobrevivência.

(c) Forças da natureza resultam na extinção de alguns indivíduos, enquanto outros sobrevivem à mesma força.

(d) Algumas variações mostradas por indivíduo dentro de uma população devem ser hereditárias.

(e) Os ambientes dos indivíduos não são estáticos.

eu. Phylogenetic classification was based on the ideas of evolution. It started with Endichler (1804-1849), Eichler (1837-1887).

ii. Engler and Prantl (1887-1915) suggested semiphylogenetic system of classification in Die Natiirlichen Pfalenzen Familien.

iii. The first purely Phylogenetic system based on Dictas of Phylogeny was given by Bessey (1845-1915) which was improved by Hallier (1868-1938).

4. John Hutchinson (1955) put forth his 24 principles of phylogeny and based on that suggested phylogenetic classification of value, in Families of flowering plants (1959).

v. The system was improved by contemporary Botanists like Takhtajan in Following Plants: Origin and Dispersal (1969) Cronquist in Evolution and Classification of Flowering Plants” (1981) Stebbins in Flowering Plant Evolution above the Species Level (1974) and Robert Throne in “A Phylogenetic Classification of Angiopermae” (1976) etc.,

vi. The classification was based on distribution, Ecology, Anatomy, Palynology Cytology and Biochemistry apart from Morphology.

vii. Techniques of herbarium preparation and presentation were developed and established.

C. Biosystematic Phase:

(i) The last fifty years have seen a qualitative improvement in the area of taxonomic concept and application by advancement of Biosystematics.

(ii) The “New systematics” is aimed at achieving the goal of “holotaxonomy”.

(iii) Huxley (1940) proposed the term “New systematics.”

(iv) Camp and Gilly (1943) proposed the term “Biosystematics” to new systematics.

(v) The number, size and shape of chromosomes were considered by cytotaxonomists as very reliable taxa.

(vi) The development of techniques like two dimensional paper chro­matography, identification of chemical substances in plants as secondary metabolites led to the development of “Chemotaxonomy”.

(vii) The new techniques can give details as amino acid sequencing and determining nucleotide sequence in DNA and RNA.

D. Encylclopaedic or Holotaxonomic Phase:

Information is gathered, analysed, and a meaningful inference is drawn for understanding phylogeny:

eu. Collection of data, analysis and synthesis are the jobs of an independent discipline of taxonomy, i.e., Numerical Taxonomy.

ii. Numerical Taxonomy or quantitative taxonomy is based on numerical evaluation of the similarity between groups of organisms and the ordering of these groups into higher ranking taxa on the basis of these similarities.

Exploratory and Consolidation phase are considered as Alpha taxonomy while Biosystematic and Encyclopaedic phase are considered as Omega Taxonomy.

Fundamental Components of Taxonomy:

Taxonomy is a fundamental science. With the increase in knowledge various components developed.

(i) Alpha Taxonomy (Descriptive Taxonomy):

The aspect of Taxonomy is concerned with the description and designation of species. Typically on the basis of morphological characters, it developed in 19th century. It is started with work of Tournefort, de Jussieu and Linnaeus.

(ii) Beta Taxonomy (Macrotaxonomy):

The arrangement of species into hierarchical system of higher categories or taxa. It developed in 20th century.

(iii) Gamma Taxonomy:

Aspect of taxonomy concerned with intraspecific population and with phylogenetic trends are included in gamma taxonomy. An attempt is made to account for the origin and development of species. To determine the origin of a species, a taxonomists has to depend on the species of paleobotany which includes all taxa of extinct plant groups.

(iv) Omega Taxonomy:

It is an ultimate perfect system, based upon all available characters.

The best is the concept of Alpha-Omega Taxonomy. As alphataxonomy forms the basis of biology while the final accumulation of all data is ultimately incorporated into Omega taxonomy.

Aims of Taxonomy:

There are three main aims of taxonomy, i.e., Identification, nomenclature and classification.

There are two main approaches:-

(a) Empirical Approach:

It is based on practical aspects, observation of characters etc.

(b) Interpretive Approach:

The classification is based on interpretation and evolution of a taxon, e.g., phylogenetic system.

Modern taxonomy combines both approaches with the following aims:

(i) To provide a convenient method of identification and communication.

(ii) To provide classification which is based on natural affinities of organisms as far as possible.

(iii) To provide an inventory of plant taxa by means of flora.

(iv) To detect evolution at work, discovering its process of interpreting into results.

(v) To provide an integrating and unifying role in the training of biology students regarding the relationships between many biological fields and data gathering science.

Summary of history of classification may also be taken in the following way:

(1) Ancients (2000 BC – 1500 AD.)

Theophrastus and essentialism:

Classification by habitat, Emphasis on genus.

‘Ladder of life’ or ‘great chain of being’ or ‘Scalae Naturae’.

(2) Herbalists (1500 AD – 1580 AD)

Pledanius Disorides (C. 40 – 90 AD):

De Materia Medica and connection of Greek medicine, plants and classification.

German Herbalists and their herbals:

Classification of medicinal properties.

Beginning of natural thought (1580AD – 1800AD) Andrea Caesalpino

The concept of ‘class’ [orders],

Carolus Linnaeus (Carl Linnaeus):

Sexual system of classification in Species Plantarum.

Species Plantarum:

The ultimate mechanical or artificial system.

(4) Natural system (1760AD-1880AD):

Antoine de Jussieau John Bentham and Joseph Dalton Hooker.

(5) Period of Phylogentic systems (1859AD-Till date):

Impact of On the Origin of Species for classification.

Adolf Engler & Karl Prantl:

“Die NatUrlichen Pflanzen familien”. Salix as primtive.

Dicta and cactus classification scheme considered Magnolia = Primitive.

John Hutchinson. 24 Principles of Phylogeny.

Arther Cronquist Armen Takhtajan Robert Throne Rolf Dahlgren.

6. Phylogenetic and Molecular systematics:

Phylogenetic and Molecular systematics (1993-till date) ongoing role in redefining classification.

The first major classification based on DNA (rbcL of cpDNA): rbcb sequencing study called Treezilla that redefined angiosperm systematics.

1998 & 2003 APG classification system:

The angiosperm phylogenry group.

Issues in Phylogenetic classification: grouping in hierarchical (“Linnaean”) system:

eu. Problem of character convergences in defining higher taxonomic grouping and subjective choice of characters.

ii. Named groups are monophyletic (ancestors of all descendants) or at least paraphyletic but not polvphyletic.

iii. Name of species remain the same but conveys knowledge of natural affinities and evolutionary relationships.

4. All groups are not named.

v. Ranks are arbitrary and not of same age.

“Rankless” classification system – The phylocode system (July 2004: 1 st convention):

(i) Replace ‘Linnaean’ hierarchical system with ‘phylogenetic classification system and nomenclature.

(ii) Groups given unranked names.

(iii) Groups defined by ancestry i.e., phylogenetic tree.

(iv) Groups described/diagnosed by a character(s) are the branch of the monophyletic group.

(v) No types but specifier for nodes or trees.

Gilmour and Gregor (1939) proposed the new system of terminology providing an infinitely flexible series of categories used to define any group of individuals. The system is known as Deme terminology It and does not consider genus, species etc. Deme implies to a group of related individuals of a particular taxon. The precise meanings of the term are provided by various prefixes.

A deme occurring within a specified geographical area.

A deme occurring within a specified kind of habitat.

A deme composed of individuals which interbreed in nature.

A deme differing from others phenotypically.

A deme differing from others phenotypically but not genotypically.

A deme differing from others genotypically.

A deme composed of predominantly self fertilizing or autogamous individuals.

A deme composed of predominantly closely in-breeding (endogamous) but dioecious individuals.

A deme composed of predominantly apomictic (non-sexually reproducing)individuals taxonomy of angiosperms.

A deme which together with other such deme forms a gradual variational trend over a given area.

A deme composed of individuals all with the same karyotype (chromosome morphology).

An ecodeme differing from others genotypically (Ecotype).

An edodeme differing from others phenotypically and not genotypically (Ecophene).


Assista o vídeo: TAXONOMIA SISTEMÁTICA: CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS. QUER QUE DESENHE? DESCOMPLICA (Janeiro 2022).