Sistemática e a árvore da vida

Ter o prazer de ir a campo, ou mesmo em uma coleção científica – resultado do trabalho de muitos naturalistas – e perceber a natureza dos espécimes, lendo suas descrições, comparando exemplares… o trabalho não poderia acabar apenas em dar nomes!

O que é sistemática, você pergunta? É como os biólogos reconstroem o padrão de eventos que levaram à distribuição e diversidade da vida.

Existe uma incrível diversidade de formas vivas, tanto existentes como já extintas. Para os biólogos se comunicarem sobre todos esses organismos, deve existir também uma classificação desses organismos em grupos [o trabalho do taxonomista consiste em dar nomes únicos para as espécies, primariamente, para termos a certeza de que estamos falando da mesma coisa, lembra?!]. Idealmente, a classificação deve ter algum significado, e não ser arbitrária – deve ser baseada na história evolutiva da vida, de tal forma que seja possível prever propriedades dos organismos recém-descobertos ou pouco conhecidos.

A classificação [taxonomia], entretanto, é apenas um aspecto de um campo muito mais amplo: a Sistemática Filogenética. Sistemática é uma tentativa de entender as inter-relações evolutivas das coisas vivas, tentando interpretar como a vida se diversificou e mudou ao longo do tempo. Enquanto que classificação [taxonomia] é, primariamente, a criação de nomes para grupos; a sistemática vai além para elucidar novas teorias do mecanismo da evolução.

Sistemática, então, é o estudo dos padrões de relação entre táxons; ou melhor, é nada menos que entender a história de toda a vida [da árvore da vida]. Mas história não é algo que podemos ver. Aconteceu uma vez e deixou apenas pistas dos eventos reais. Nas palavras de Stephen J. Gould:

As grandes mudanças evolutivas requerem tempo demais para sua observação direta, na escala do registro da história humana. Todas as ciências históricas baseiam-se na inferência, e nesse aspecto a evolução não é diferente da geologia, da cosmologia, ou da história dos humanos. Por princípio, não podemos observar processos que aconteceram no passado. Devemos inferi-los dos resultados que ainda nos rodeiam: organismos vivos e fósseis, para a evolução; documentos e artefatos, para a história humana; camadas e topografia, para a geologia.

Os biólogos, em geral, e os sistematas, em particular, usam essas pistas para inferir hipóteses ou modelos da história.

A árvore da vida

Em sua obra magna “Sobre a origem das espécies…”, Charles Darwin incluiu apenas uma ilustração – uma “árvore” demonstrando a ramificação e a extinção ao longo do tempo. Com isso ele cristalizou a ideia de que as espécies compartilham ancestral comum em vários pontos no passado. Ele se referiu à relação genealógica entre todos os seres vivos como “a grande árvore da vida”.

Unica ilustração em "A origem das espécies" de Charles Darwin, demonstrando as relações ancestral-descendente e extinções ao longo do tempo

Unica ilustração em “A origem das espécies” de Charles Darwin, demonstrando as relações ancestral-descendente e extinções ao longo do tempo

Ao longo do final do século 19 houve muitas tentativas de retratar as relações evolutivas com diagramas de árvore. Estes foram baseados em aparências gerais – semelhanças compartilhadas na forma e estrutura dos organismos.

Árvore da vida proposta por Ernst Haeckel

Árvore da vida proposta por Ernst Haeckel

No entanto, somente em meados do século 20, especialmente através da obra do entomólogo alemão Willi Hennig, na década de 1960, que os métodos analíticos utilizados por cientistas de hoje para estudar as relações filogenéticas começaram a ser desenvolvidos e a moderna pesquisa sobre a árvore da vida começou. Hennig propôs que apenas grupos monofiléticos são naturais, uma vez que eles seriam os únicos que realmente respeitam o conceito evolutivo da ancestralidade comum. Um grupo monofilético é definido como a reunião de todos os descendentes de um ancestral comum, este incluso.

Árvore filogenética resultado gráfico do método de Willi Hennig de reconstrução das relações de parentesco entre as espécies

Árvore filogenética resultado gráfico do método de Willi Hennig de reconstrução das relações de parentesco entre as espécies

Esta lógica de base e os avanços extraordinários na ciência da computação e biologia molecular prepararam o caminho para a reconstrução de toda a árvore da vida. Devido a um aumento exponencial na pesquisa filogenética em todo o mundo, podemos agora entender o padrão de ramificação da árvore inteira. Esse mega esforço revolucionou a nossa compreensão de nosso lugar na natureza, e o conhecimento resultante já foi colocado em uma incrível variedade de usos e práticas científicos.

Esta árvore filogenética, criada por David Hillis, Derreck Zwickil e Robin Gutell, retrata as relações evolutivas de cerca de 3.000 espécies em todo o Árvore da Vida. Menos do que 1 por cento das espécies conhecidas estão representadas.

Esta árvore filogenética, criada por David Hillis, Derreck Zwickil e Robin Gutell, retrata as relações evolutivas de cerca de 3.000 espécies em todo o Árvore da Vida. Menos do que 1 por cento das espécies conhecidas estão representadas.

Link sugerido: The tree of life web project

Taxonomia – Parte II

© Imagem protegida pela Lei de Direito Autoral (nº 9610/98). É proibida a cópia e a reprodução sem autorização expressa do autor. RODRIGUES, F. A. (2009). [WA84594, Sporophila ardesiaca (Dubois, 1894)]. Wiki Aves - A Enciclopédia das Aves do Brasil. Disponível em:  Acesso em: 15 Set 2013.

© Imagem protegida pela Lei de Direito Autoral (nº 9610/98). É proibida a cópia e a reprodução sem autorização expressa do autor.
RODRIGUES, F. A. (2009). [WA84594, Sporophila ardesiaca (Dubois, 1894)]. Wiki Aves – A Enciclopédia das Aves do Brasil. Disponível em: <http://www.wikiaves.com/84594&gt; Acesso em: 15 Set 2013.

Mas afinal, o que é taxonomia?  Como funciona esse trabalho?

Taxonomia é a ciência que descreve, nomeia e classifica os organismos, incluindo todas as plantas, animais e microrganismos do mundo.  Utilizando dados morfológicos, comportamentais, bioquímicos e genéticos, os taxonomistas identificam, descrevem e arranjam as espécies em grupos hierárquicos, incluindo aquelas que são novas para a ciência.  Por exemplo, o papa-capim-de costas-cinza, na figura acima, é um animal (reino Animalia) com um cordão nervoso dorsal (filo Chordata), possui penas (classe Aves), apresenta os pés com três dedos dirigidos para frente e um para trás (ordem Passeriformes*), possui um bico em formato cônico (família Emberizidae), se alimenta de sementes (gênero Sporophila) e tem as costas cinza (espécie ardesiaca).

Na prática o processo é mais complicado e trabalhoso! Mas, resumindo, consiste em separar alguns espécimes (indivíduos) que se acredita serem representantes de uma espécie. Uma vez separados, é verificado se já existe nome para essa espécie.  Esse trabalho envolve o uso de guias de identificação, a leitura de descrições feitas, talvez, há 200 anos, e a comparação com espécimes de museus ou herbários.  Por sua vez, as comparações levam em consideração caracteres externos (ex.: tamanho de partes externas do corpo, como asa, cauda, bico; coloração da plumagem), internos (ex.: tamanho e dimensões de estruturas ósseas), e ainda a analise de dados moleculares do DNA.  Caso não haja correspondência entre os espécimes comparados, pode significar uma nova espécie para a ciência, ainda não descrita e sem um nome!  Nesse caso, o taxonomista irá escrever uma descrição, dizendo como a nova espécie é distinguida das outras e dando um nome a ela.  O nome e a descrição devem, então, ser publicados apropriadamente para que outros taxonomistas (e quem mais interessar) possam ver o que foi feito e serem capazes de identificar a espécie posteriormente.  Vale destacar que, desde achar os espécimes (seja em trabalhos de campo, seja em coleções científicas de museus e herbários) até a publicação da descrição e do nome é um trabalho que pode levar muitos anos.

E o nome?

O nosso papa-capim-de-costas-cinza, da foto no inicio do texto, também pode ser chamado de florestal, de cabeça-de-coco, ou de coleiro-mineiro, dependendo do lugar onde se está no Brasil; e em inglês ainda recebe o nome de Dubois’s Seedeater.  Não seria uma confusão tão grande reunir pessoas de diferentes lugares onde essa espécie ocorre e falar sobre ela.  Mesmo que cada um começasse a falar um nome diferente e tratar como coisas diferentes – afinal não tem o mesmo nome –, mais cedo ou mais tarde essas pessoas iriam descobrir que estavam falando da mesma coisa, pois se trata de uma espécie com distribuição pequena (sul da Bahia, Minas Gerais e oeste de São Paulo).  Mas imaginem uma espécie de ampla distribuição, ocorrendo em todo o planeta, onde em cada lugar as pessoas deram um nome diferente; ou pior, imaginem um nome sendo atribuído a coisas completamente diferentes, como por exemplo, o ouriço, que pode ser um mamífero ou um invertebrado!  O trabalho do taxonomista consiste em dar nomes únicos para as espécies, primariamente, para termos a certeza de que estamos falando da mesma coisa.  O sueco Carolus Linnaeus, um dos fundadores da taxonomia moderna, incorporou à prática taxonômica o sistema binomial de nomenclatura, no qual cada espécie deve ter necessariamente dois nomes latinizados, o nome do gênero e seu complemento.  Dessa forma, o papa-capim-de-costas-cinza, aquele da foto no inicio do texto, também conhecido por florestal, de cabeça-de-coco, de coleiro-mineiro, ou, em inglês, Dubois’s Seedeater é, universal e cientificamente, Sporophila ardesiaca.

o mamifero

o mamifero

o invertebrado

o invertebrado

* “Nem todas as aves são pássaros […], pássaros, só os Passeriformes, que têm bico desprovido de membrana na base, tarsos isentos de penas, pés com três dedos dirigidos para a frente e um para trás e unha do dedo posterior mais forte que a dos anteriores, dos quais os dois interiores são ligados entre si na base.”

 

Sugestão de leitura: Àqueles que gostaram do assunto e desejam saber mais, sugiro a leitura do artigo em português sobre o desenvolvimento da taxonomia/sistemática desde Aristóteles até Willi Henning, o desenvolvedor do método filogenético:

Santos, C. M. D. (2008). Os dinossauros de Hennig : sobre a importância do monofiletismo para a sistemática biológica. Scientiae studia, 6(2), 179–200.

Também sugiro o podcast do Dragões de garagem, um papo descontraído e bem informativo do assunto:

http://scienceblogs.com.br/dragoesdegaragem/2013/04/dragoes-de-garagem-9-taxonomia-ou-sobre-inventar-nomes-malucos/

 

Taxonomia – Parte 0

Onde vivem as novas aves

Há cerca de dois meses vem sendo divulgada a descoberta [descrição, na verdade] de 15 novas espécies de aves na Amazônia.  Essas descrições – resultado do trabalho de diversos pesquisadores e estudantes de pós-graduação, de diversas instituições nacionais e internacionais – foram publicadas esse mês num volume especial do Handbook of the birds of the world.  A coleção HBW continha até agora 16 volumes, sendo publicados desde 1992 à 2011 com ilustrações, informações taxonômicas e a distribuição de todas as espécies de aves do mundo.  Nesse meio tempo muitas espécies novas para a ciência foram descritas e ficaram de fora da coleção HBW.  Esse ultimo volume traz todos esses táxons já descritos [69 no total] e mais 15 novas descrições de aves amazônicas!!!  Atualmente, o processo de descrição de espécies novas ocorre em revistas científicas e a última vez que o mundo conheceu tantas aves brasileiras foi há 142 anos, quando um naturalista austríaco, August von Pelzeln (1825-1891), anunciou a descoberta de 40 espécies coletadas na Amazônia pelo naturalista, também austríaco, Johann Natterer (1787-1843).

© Lars Petersson Myrmotherula oreni

© Lars Petersson
Myrmotherula oreni

A notícia, como disse, já vem sendo divulgada desde maio; então por que, agora, decido falar sobre isso?  Bom, [além de fazer parte desta histórica obra com a descrição de uma dessas 15 espécies, ver 2ª figura: Myrmotherula oreni ] percebi que o foco, até agora, era para conservação: “Ao optar por revelar simultaneamente as novas espécies numa única obra, a ideia do grupo era chamar a atenção para a importância de preservar a biodiversidade da Amazônia”.  E agora decidi mudar o foco!!!  O que é taxonomia?  Por que é tão importante conhecer a biodiversidade?  Como a descrição de uma ave que ocorre no Acre poderia afetar minha vida?

Revista Pesquisa Fapesp – http://revistapesquisa.fapesp.br/2013/05/14/novas-aves-da-amazonia/

Jornal Hoje – http://g1.globo.com/jornal-hoje/noticia/2013/07/pesquisadores-do-brasil-fazem-maior-descoberta-de-passaros-em-140-anos.html

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