Cladograma: qué es, para qué sirve, ejemplos
¿Qué es un cladograma?
Un cladograma es un diagrama o esquema ramificado de las características compartidas por un grupo de organismos, representando la historia evolutiva más probable del linaje. La reconstrucción es realizada siguiendo la metodología propuesta por el biólogo Willi Hennig.
Los cladogramas se caracterizan porque agrupan a las taxa basándose en sus sinapomorfías o caracteres derivados que son de carácter compartido.
¿Para qué sirven los cladogramas?
Los cladogramas permiten visualizar las relaciones filogenéticas entre un grupo o grupos de organismos de interés.
En la biología evolutiva, estos diagramas hacen posible la elaboración de los árboles filogenéticos y, por lo tanto, reconstruir la historia evolutiva de un grupo, ayudando a definir su clasificación y rangos taxonómicos.
Además, ayuda a elucidar los mecanismos evolutivos examinando la manera en la que los organismos cambian en el tiempo, la dirección de este cambio y la frecuencia en que lo hacen.
¿Cómo se elabora?
Uno de los objetivos principales de los biólogos evolutivos es encontrar la posición de las especies en el “árbol de la vida”. Para lograrlo analizan distintas características en los organismos, ya sean morfológicas, ecológicas, etológicas, fisiológicas o moleculares.
Las características morfológicas de los individuos han sido ampliamente usadas para establecer su clasificación; sin embargo, llega un punto en el que no son suficientes para discriminar en ramas específicas del árbol. En este caso, las herramientas moleculares ayudan a discernir estas relaciones.
Una vez que se escoge el carácter, se construyen las hipótesis de las relaciones de parentesco entre las especies de interés y se representan de manera esquemática.
En este diagrama las ramificaciones representan ancestros hipotéticos en donde ocurrió un evento de cladogénesis o separación de los linajes evolutivos. Al final de cada rama se sitúan cada uno de los taxa que fueron incluidos en el análisis inicial, ya sean especies, géneros, entre otros.
Homologías
Para poder establecer las relaciones entre un grupo de organismos deben usarse caracteres homólogos; es decir, dos características que comparten un ancestro en común. Un carácter se considera homólogo si adquirieron su estado actual por herencia directa.
Por ejemplo, las extremidades superiores de humanos, perros, pájaros y ballenas son homólogas entre sí. Aunque cumplen diferentes funciones y a simple vista lucen muy diferentes, el patrón estructural de los huesos es igual en los grupos: todos tienen un húmero, seguido del radio y la ulna.
En contraste, las alas de murciélagos y aves (esta vez en función de la estructura para volar) no son homólogas porque no adquirieron estas estructuras por herencia directa. El ancestro común de estos vertebrados voladores no presentaba alas y ambos grupos lo adquirieron de manera convergente.
Si queremos deducir las relaciones filogenéticas, estos caracteres no son útiles porque, aunque son similares, no indican adecuadamente la ancestría común de los organismos.
Caracteres primitivos y derivados compartidos
Ahora bien, un carácter homólogo de todos los mamíferos es la columna vertebral. Sin embargo, esta estructura no sirve para diferenciar a los mamíferos de otros taxa, porque otros grupos —como peces y reptiles— poseen la columna vertebral. En el lenguaje cladista este tipo de carácter se denomina carácter primitivo compartido o simplesiomorfía.
Si queremos establecer las relaciones filogenéticas entre los mamíferos usando como criterio la columna vertebral, no podríamos llegar a ninguna conclusión fiable.
En el caso del pelo, es un carácter compartido por todos los mamíferos que no existe en otros grupos de vertebrados. Por ello, es un carácter derivado compartido –sinapomorfía– y se considera una novedad evolutiva de un clado en específico.
Para elaborar un cladograma la sistemática filogenética propone la formación de los grupos taxonómicos usando caracteres derivados compartidos.
Escuelas de clasificación: el cladismo
Para establecer la clasificación y las relaciones filogenéticas entre los organismos es necesario recurrir a normas objetivas que usen un método riguroso para dilucidar dichos patrones.
Con el fin de evitar criterios subjetivos, surgen las escuelas de clasificación: la taxonomía evolutiva tradicional y el cladismo.
El cladismo (del griego clados, que significa “rama”) o sistemática filogenética fue desarrollada en el año 1950 por el entomólogo alemán Willi Hennig, y posee amplia aceptación por su rigurosidad metodológica.
Los cladistas construyen cladogramas que representan las relaciones genealógicas entre las especies y otros taxa terminales. Del mismo modo, buscan conjuntos ordenados de caracteres derivados compartidos o sinapomorfías.
Esta escuela no utiliza caracteres ancestrales compartidos o simplesiomorfías y solamente otorga validez a los grupos monofiléticos; es decir, agrupaciones que incluyen el ancestro común más reciente y todos los descendientes.
Los grupos parafiléticos (agrupaciones de organismos que incluyen al ancestro común más reciente, excluyendo a algunos de sus descendientes) o poliféticos (agrupaciones de organismos provenientes de distintos ancestros) no son válidos para los cladistas.
Principio de parsimonia
Es posible que al elaborar un cladograma se obtengan varias representaciones gráficas que exhiban distintas historias evolutivas de un mismo grupo de organismos. En este caso se elige el cladograma más “parsimonioso”, que contiene el menor número de trasformaciones.
A la luz de la parsimonia, la mejor solución a un problema es aquella que requiera el menor número de suposiciones. En el campo de la biología esto se interpreta como un menor número de cambios evolutivos.
Diferencias entre cladogramas y árboles filogenéticos
Generalmente los taxónomos suelen establecer diferencias técnicas entre un cladograma y un árbol filogenético. Es necesario aclarar que un cladograma no es equivalente estrictamente a un árbol filogenético.
Las ramas de un cladograma son una manera formal de indicar una jerarquía anidada de clados, mientras que en un árbol filogenético las ramas son representaciones de linajes que han ocurrido en el pasado. En otras palabras, el cladograma no implica una historia evolutiva.
Para la obtención de un árbol filogenético es necesario añadir información extra: interpretaciones adicionales relacionadas con los ancestros, la duración de los linajes en el tiempo y la cantidad de cambios evolutivos que han ocurrido entre los linajes estudiados.
Por ello, los cladogramas son las primeras aproximaciones para la creación final de un árbol filogenético, indicando el posible patrón de ramificación.
Ejemplos de cladogramas
Amniotas
El cladograma de los amniotas representa tres grupos de vertebrados tetrápodos: reptiles, aves y mamíferos. Todos estos se caracterizan por la presencia de cuatro capas (corión, alantoides, amnios y saco vitelino) en el embrión.
Nótese que el concepto de “reptil” es parafilético, ya que excluye a las aves; por esta razón es rechazado por los cladistas.
Simios
El cladograma de los simios incluye a los géneros: Hylobates, Pongo, Gorilla, Pan y Homo. Popularmente, el concepto de simio es parafilético, porque excluye al género Homo (nosotros los humanos).