Compreendendo e construindo árvores filogenéticas

RKA - Bom, quando nós olhamos para toda essa diversidade de seres vivos em volta de nós, uma questão natural é pensar: bem, como estão relacionadas as diferentes espécies entre si? E se você colocar isso em um contexto evolutivo de parentesco, pode estar relacionado ao quão recente duas espécies dividem um ancestral comum. O que nós vamos fazer neste vídeo é construir uma árvore para mostrar como diferentes espécies evoluem a partir de um ancestral comum. E nós vamos fazer isso baseado em alguns desses traços observáveis que nós temos aqui. Mas isso vai ser uma super simplificação. E eu estou fazendo isso apenas para cinco espécies e cinco traços bem simples. Como você poderá ver ou como nós falaremos sobre isso em vídeos futuros, isso pode ser feito de uma maneira muito mais complexa e é isso que os biólogos fariam. Eles olhariam para muito mais do que cinco traços, e olhariam para evidências moleculares. Evidências moleculares em termos de diferenças nas proteínas, em termos de diferenças no DNA, para realmente começar a construir, o que nós chamamos de árvore filogenética. E é isso que nós vamos criar, então, uma árvore filogenética. Filo, vem do grego, para grupos, tipos ou tribos. E genética, então, está relacionada com a palavra gênese. E como essas coisas acontecem? Como diferentes grupos ou tribos ou, neste caso, como as diferentes espécies surgiam? Bem, quando você está tentando fazer uma dessas árvores, é importante perceber que isso é uma hipótese. Mas você está, como sempre, tentando trazer uma hipótese simples, que pode explicar as observações que nós realmente vemos. E quando nós olhamos para isto, pelo menos entre as espécies que nós temos aqui listadas, parece que há uma que é mais diferente das outras. A lampreia aqui não tem nenhum destes cinco traços que nós estamos observando. Então, nós chamaríamos isso de grupo externo. A lampreia é, então, o nosso grupo externo. E muitas vezes, quando você precisa construir uma árvore filogenética, eles podem lhe fornecer algo que é algo que está claro apenas em um grupo externo. Aqui, ele não tem nenhum dos traços observáveis. E algumas vezes, se nós estamos olhando para diferenças genéticas, ele deve ter uma diferença genética muito maior em relação a qualquer um dos outros. E, então, isso vai fazer sentido. A hipótese simples aqui, então, é que um ancestral comum é mais distante na linha do tempo do que qualquer outro. Então me deixa começar a desenhar essa árvore aqui. Então, vou colocar aqui, mais longe no passado, um ponto de ramificação. Onde nós temos um ancestral comum entre a lampreia e todo o resto. Então, eventualmente, você tem um ancestral comum. E há muitas, muitas espécies ao longo do caminho. E nós temos, então, a lampreia no tempo presente. Então, a próxima coisa a se pensar sobre isso é: como tudo isso terminou se ramificando? O que é comum em relação a todo o resto que talvez não seja comum a lampreia? Bom, uma coisa comum que nós vemos em todo o resto, pelo menos nas espécies que nós temos listadas aqui, é que todos têm mandíbula. Então, é razoável de se dizer que nós temos um ancestral comum entre a lampreia e todo o resto. E nesse ponto de ramificação bem aqui, onde ele se ramifica em múltiplas espécies, uma dessas espécies pode ter evoluído mandíbulas. Então, deixa eu colocar a mandíbula bem aqui. E, então, a mandíbula é considerada como um traço derivado. Essas espécies ancestrais não tinham mandíbulas. Então, nós estamos assumindo que: em algum ponto, elas evoluíram e elas ficaram por aí porque elas se mostraram favoráveis em certos ambientes. Ou ela poderia ter aparecido por deriva genética. Quem sabe? Mas eu estou achando que ela foi favorável em algum tipo de ambiente. Então, vamos ver se nós podemos classificar todo mundo. Então, agora vamos aqui riscar a lampreia apenas por simplificação, uma vez que nós já classificamos esse caractere. Então, agora para todos os outros, nós já vimos que todo mundo tem mandíbulas. Então vamos para o próximo traço em comum. Vou riscar aqui a mandíbula também apenas para manter as coisas mais simples. E então a gente pode ter aqui as coisas um pouco mais limpas. E agora vamos ver. Próximo traço em comum são os pulmões, mas nem todas as espécies que nós deixamos aqui tem pulmão. O badejo não tem pulmão. Ele não respira ar da mesma forma que os outros animais que vivem fora da água. O próximo ponto de divergência deve ser entre o badejo e todo o resto que nós deixamos aqui. Então eu vou desenhar aqui. E, agora, veja que mais uma vez eu disse "deve ser", ou seja, isso é uma hipótese. Eu acho que essa é uma hipótese razoável. Então eu vou desenhar isso aqui. Esse é o badejo. E há um ancestral comum entre o badejo e todos os outros: o antílope, a águia, o jacaré. E em algum ponto, um ancestral comum divergiu em múltiplas espécies. E uma dessas espécies-filhas deve ter evoluído pulmões. Ou, então, os pulmões devem ter evoluído em algum ponto, mas nós estamos assumindo que ele não estava nessa linhagem do badejo. Mais uma vez, eu estou apenas tentando encontrar uma simples explicação. Deve haver alguma situação onde talvez pulmões possam ter evoluído e, então, foram embora em algum ponto. E você reverte, então, para uma forma ancestral. Mas nós preferimos seguir com a explicação mais simples. Essa é uma propriedade que os biólogos vão também, muitas vezes, chamar de parcimônia. O que na linguagem atual, na verdade, significa barato. Então, quando alguém diz que você é parcimonioso, é uma palavra com som agradável, mas isso significa que você é barato. Mas parcimônia, nesse contexto, quer dizer que nós estamos tentando ser baratos com a complexidade. Ou seja, nós estamos tentando ser o mais simples possível em nossa explicação do que aconteceu. Mas de qualquer forma, vamos voltar ao que nós estávamos fazendo. Então, nós já falamos sobre o badejo aqui. E nós já falamos sobre o pulmão. Bom, o que nós ainda temos? Nós ainda temos que falar sobre o antílope, a águia, o jacaré, a moela e o pelo. Bom, parece que a águia e o jacaré, eles têm moela. O antílope tem pelo. E realmente nós não falamos sobre isso, mas a águia também tem penas. Bom, então é possível, e mais uma vez, eu estou tentando fazer isso em tempo real. Então deixe-me fazer uma ramificação aqui. Vamos então dizer que isso é uma ramificação para a águia. E vamos ver se eu posso construir um ramo que vai explicar a diferença entre a águia, o antílope e o jacaré. Bom a águia e o jacaré têm algo em comum. Eles têm a moela em comum. Então deixe-me fazer um ponto de ramificação. Vamos fazer ele aqui um pouco mais perto do que a águia e o antílope. Eu vou colocar o jacaré aqui. Eu vou falar sobre como nós pegamos esses traços derivados. Então, isso é o jacaré, obviamente. Poderia ter escrito jacaré do outro lado da águia, desse lado poderia ter girado. Eu poderia ter girado em um desses pontos de ramificação. Então, o que nós realmente teríamos deixado é o antílope. Agora, vamos ver se eu posso contar por todos os traços derivados. O antílope, OK. Então nós temos um ancestral comum do badejo, da águia, o jacaré e o antílope vêm aqui. Nós temos então um ponto de ramificação. Em algum ponto, nós temos os pulmões. Nós estamos, então, hipotetizando a evolução desses ramos. Bem, nós vamos dizer que esse ramo é um ancestral comum entre o antílope, o jacaré e a águia. E o ancentral comum da águia e do jacaré tem moela. E essa é a nossa hipótese. E então, tudo que descende desse ancestral tem moela. Bom, isso é o que nós estamos assumindo. Mais uma vez só pode ter sido perdida essa hipótese. Então, nós já fizemos aqui para a moela. Deixe-me então riscar isso. Então, nós temos feito para a moela. E nós temos feito também para as penas. E a águia é a única que possui penas. Então deixe-me por isso aqui. Então em algum ponto, nós temos um ancestral comum do jacaré e da águia, que ramifica para múltiplas espécies, as quais têm ou não têm penas. E mais uma vez, você sabe que poderia ter ramificado em muitas, muitas coisas. Porque nós sabemos que a águia não é a única espécie que tem penas. Mas a águia, com certeza, é uma espécie que tem penas. E vamos ver, então, aqui está pronto para as penas agora. E agora, nós temos que fazer isso para o pelo. O pelo do antílope. Então, nós não sabemos onde isso pode ter acontecido. Nós deveríamos olhar para mais evidências para conseguirmos uma boa hipótese. Mas, em algum lugar ao longo desse ramo direito, nós podemos colocar o pelo. E então aqui, você tem isto. Esta é realmente uma árvore filogenética razoável, onde eu pratiquei a parcimônia para chegar a uma explicação simples. Mas há explicações mais complicadas. E nós não sabemos se algumas dessas explicações mais complicadas poderiam ser verdade. Mas, a partir disso, nós temos uma rápida e fácil representação gráfica de como diferentes espécies poderiam ser relacionadas, e onde elas dividem um ancestral comum. Então a águia e o jacaré, baseado nessa árvore filogenética, nós podemos dizer que eles são mais próximos do que a águia do antílope. A águia e o jacaré, eles têm um ancestral mais comum ou um ancestral comum mais recente aqui. Então, ambos os ancestrais comuns com o antílope e isso faria deles mais próximos. Se nós estivéssemos fazendo isso realmente, nós gostaríamos de procurar por evidências genéticas, e procurar por proteínas, e dizer: ok, será que isso faz a gente voltar atrás? O DNA da águia e o DNA do jacaré tem mais em comum entre eles do que o DNA deles com, vamos dizer, o antílope? Mas, especialmente quando fica complexo, pode haver diferentes explicações, e nós apenas queríamos ter mais e mais evidências para manter refinada a nossa árvore filogenética.