Panbiogeografia: análise de componentes bióticos por parcimônia Aula 5 Prof. Raul

. A evolução do pensamento biogeográfico pode ser dividido em dois enfoques principais: a biogeografia ecológica e a biogeografia histórica. . A Biogeografia ecológica analisa padrões de distribuição individual ou populacional em escalas temporais e espaciais restritas. Estes conhecimentos têm sido a base da aplicação da biogeografia em serviços de saúde, como veremos em aulas mais adiante. . A biogeografia histórica analisa padrões de distribuição de espécies e taxons supraespecíficos, em escalas espaciais e temporais mais abrangentes. Estes conhecimentos poderiam contribuir para o avanço da saúde pública, como queremos demonstrar. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

. No campo da biogeografia histórica, um dos enfoques mais importantes é a chamada panbiogeografia (CROIZAT 1958, 1964; CRAW et al. 1999). . A panbiogeografia surgiu como reação ao dispersalismo de DARWIN (1859) e WALLACE (1876) - enfoque que pressupõe que as espécies se originam em centros de origem, a partir dos quais se dispersam ao acaso, atravessam barreiras preexistentes e colonizam novas áreas. Para os panbiogeógrafos, o processo é um pouco mais complexo e deve considerar a vicariância em padrões de distribuição global. Pode ser considerada uma precursora da biogeografia cladística. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Vicariância X Dispersão: Qual processo é mais importante? . A partir das ideias de Darwin e Wallace, classicamente, considerou-se a dispersão a partir de centros de origem um processo mais importante para explicar a distribuição dos seres vivos. . A vicariância surgiu como explicação alternativa à dispersão em meados do século XX. . De fato, o processo de vicariância também inclui a dispersão, ainda que esta tenha ocorrido antes do surgimentos das barreiras geográficas. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

distribuição geográfica em duas etapas Vicariância: distribuição geográfica em duas etapas 1. quando os fatores geográficos são favoráveis, os organismos estão em estado de mobilidade. Esta etapa corresponde ao processo de dispersão. 2. quando os organismos ocupam todo o espaço geográfico ou ecológico disponível, sua distribuição se estabiliza. Este período de imobilidade permite o isolamento espacial das populaçnoes e a consequente diferenciação de novas espécies. Esta etapa corresponde ao processo de vicariância. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Homologia biogeográfica . Homologia significa “equivalência de partes”, sendo o procedimento adotado para estabelecer comparações taxonômicas válidas. . Se trata de um conceito comparativo. Cada enunciado de homologia individual interatua com outros enunciados semelhantes. Por exemplo: as asas das aves são homólogas das patas anteriores dos mamíferos, mas não são das asas dos insetos. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Homologia primária . A homologia biogeográfica primária se refere a uma conjectura sobre a história biogeográfica comum, segundo a qual diferentes taxons se integraram em um mesmo componente biótico. . Um modo de postular hipóteses de homologia biogeográfica primária é a partir de uma análise panbiogeográfica, na qual se compara traços individuais de taxons diferentes para detectar traços gerais ou componentes bióticos. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Conceitos básicos da homologia primária . Traços individuais: consiste numa linha que conecta as localidades onde se distribui um taxon, de modo que a soma dos segmentos que conectam as localidades seja a menor possível. Deste ponto de vista topológico, um traço individual é uma árvore de extensão mínima, na qual n localidades contêm n-1 conexões. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Exemplo de traço individual b . A orientação dos traços individuais pode ser interpretada como o sítio de localização da biota ancestral. Para isto, é preciso correlacionar com os aspectos geográficos/geológicos de maior relevância. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Conceitos básicos da homologia primária . Traços gerais: consiste na superposição estatisticamente significativa de traços individuais que conectam áreas de distribuição. Isto permite uma avaliação da congruência de topologia de diferentes taxons. . Nós: são formados onde dois ou mais traços generalizados se superpõem e podem ser interpretados como zonas de convergência geobiótica. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Homologia secundária . Apesar da disputa entre panbiogeógrafos e biogeógrafos cladistas, enquanto os primeiros tratam da homologia primária, os segundos tratam da homologia secundária. Estas duas abordagens se completam. . Homologia secundária: enquanto a homologia primária pode ser definida como a hipótese inicial, a homologia secundária foi comprovada pela análise. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Biogeografia cladística . A cladística é um método de classificação que reflete as relações filogenéticas entre os organismos, baseado na análise de caracteres. . Há dois tipos de caracteres: plesiomórfico e apomórfico. O caracter plesiomórfico é original ou primitivo, isto é, preexistente no ancestral. O caracter apomórfico é específico de um grupo interno (grupo monofilético). http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/peixes/porque/metodo/mac1.html

Análise de relações filogenéticas . Um dos objetivos centrais da análise filogenética é a determinação da direção na transformação de um caracter (polarização). . A análise das relações filogenéticas de um grupo de organismos pode ser dividida em duas etapas: 1. A elaboração de uma lista de caracteres (matriz de dados) para análise, incluindo o estabelecimento de homologia; 2. A escolha da árvore ótima para esse conjunto de dados. http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/peixes/porque/metodo/mac1.html

Estudo de homologias É o estudo biológico das semelhanças entre estruturas de diferentes organismos http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/peixes/porque/metodo/mac1.html

Cladograma Cladograma é um diagrama usado em cladística para representar relações filogenéticas entre diferentes táxons. http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/peixes/porque/metodo/mac1.html

Cladograma Se considerarmos um grupo monofilético com apenas dois taxons terminais, veremos que só existe uma história evolutiva (filogenia) possível. Se aumentarmos para quatro o número de taxons terminais A + B + C + D, haverá quinze cladogramas completamente resolvidos. http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/peixes/porque/metodo/mac1.html

Árvore ótima . À medida que se aumenta o número de taxons terminais o número de cladogramas possíveis aumenta rapidamente. Com cinco taxons terminais, o número de cladogramas possíveis passa para 105; com dez taxons terminais, passa para 34.459.425 cladogramas. . De todas as filogenias possíveis, apenas uma filogenia é real, ou seja, existe apenas uma história evolutiva. . O próximo passo da análise é a busca da árvore mais parcimoniosa, isto é, a que apresenta o menor número de passos e que será considerada como a melhor hipótese de relacionamento filogenético (=árvore ótima). http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/peixes/porque/metodo/mac1.html

Escolha da árvore ótima por parcimônia . Parcimônia é um método de análise numérica para gerar hipóteses de relacionamento filogenético. . As hipóteses que apresentam o menor número de passos seriam mais aceitas do que as hipóteses que apresentam maior número de passos. . Para estes cálculos foram desenvolvidos vários softwares como o PAUP. http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/peixes/porque/metodo/mac1.html

Uso da parcimônia em estudos panbiogeográficos . Alguns autores têm proposto a análise de parcimônia em estudos panbiogeográficos. . Nestes casos, os clados obtidos são considerados traços gerais. Revista Brasileira de Entomologia 48(2): 149-162, junho 2004

Uso da parcimônia em estudos panbiogeográficos Iheringia, Sér. Zool. vol.97 no.4 Porto Alegre Dec. 2007. Análise cladística e biogeográfica dos gêneros do grupo Sitalces (Orthoptera, Acrididae, Abracrini)

Rumos da biogeografia em saúde pública De que modo os estudos panbiogeográficos com base na análise de parcimônia podem ser aplicados na saúde pública?