Seres Vivos

Taxonomia – O que é, Conceito e Definição

Taxonomia – O que é, Conceito e Definição. A taxonomia é a ciência da nomeação, descrição e classificação de organismos e inclui todas as plantas, animais e micro-organismos do mundo. Usando observações morfológicas, comportamentais, genéticas e bioquímicas, os taxonomistas identificam, descrevem e organizam as espécies em classificações, incluindo aquelas que são novas para a ciência. A taxonomia identifica e enumera os componentes da diversidade biológica, fornecendo conhecimentos básicos que sustentam a gestão e a implementação da Convenção sobre Diversidade Biológica. Infelizmente, o conhecimento taxonômico está longe de ser completo. Nos últimos 250 anos de pesquisa, os taxonomistas nomearam cerca de 1,78 milhões de espécies de animais, plantas e micro-organismos, mas o número total de espécies é desconhecido e provavelmente entre 5 e 30 milhões.

Taxonomia (que literalmente significa “lei de arranjos”) é a ciência de classificar organismos para construir sistemas de classificação compartilhados internacionalmente, com cada organismo colocado em agrupamentos cada vez mais inclusivos. Pense em como uma mercearia é organizada. Um grande espaço é dividido em departamentos, como produção, laticínios e carnes. Em seguida, cada departamento se divide em corredores, depois cada corredor em categorias e marcas e, finalmente, um único produto. Essa organização de categorias maiores a menores e mais específicas é chamada de sistema hierárquico.

No século XVIII, um cientista chamado Carl Linnaeus propôs pela primeira vez organizar as espécies conhecidas de organismos em uma taxonomia hierárquica. Neste sistema, espécies que são mais semelhantes entre si são reunidas dentro de um agrupamento conhecido como gênero . Além disso, gêneros semelhantes (o plural do gênero) são reunidos dentro de uma família . Esse agrupamento continua até que todos os organismos sejam reunidos em grupos no mais alto nível. O sistema taxonômico atual tem agora oito níveis em sua hierarquia, do mais baixo ao mais alto, eles são: espécie, gênero, família, ordem, classe, filo, reino, domínio . Assim, as espécies são agrupadas dentro dos gêneros, os gêneros são agrupados dentro das famílias, as famílias são agrupadas dentro das ordens e assim por diante (Figura 8).

Uma estrutura de oito níveis que ilustra a hierarquia taxonômica do cão doméstico. Cada nível é seguido por exemplos de organismos incluídos no nível - note que, com exceção das espécies, todos os organismos listados são exemplos, e os níveis incluem múltiplos organismos que não estão listados também. O primeiro nível é a espécie: canis lupus, comumente chamado de cão doméstico. O segundo nível é o gênero canis, que inclui todos os cães domésticos e selvagens, lobos e chacais. O terceiro nível é o candidato da família, que inclui todos os cães e animais parecidos com cães (como raposas). O nível quatro é a ordem carnivora, que inclui todos os animais que só comem carne (carnívoros, como leões). O quinto nível é o mamífero de classe, que inclui todos os animais que produzem leite para alimentar seus filhotes; este nível inclui todos os animais dos níveis anteriores, bem como baleias e seres humanos. O sexto nível é o phylum chordata, que inclui todos os animais que possuem um backbone. Este nível inclui animais de níveis anteriores, bem como cobras. O sétimo nível é o reino animalia, que inclui todos os animais. Este nível inclui animais de níveis anteriores, bem como minhocas. O oitavo nível é o domínio eucariota, que inclui todos os organismos cujas células possuem um núcleo e organelas. Este nível inclui animais dos níveis anteriores, bem como árvores, cogumelos e alguns organismos unicelulares. Este nível inclui animais de níveis anteriores, bem como minhocas. O oitavo nível é o domínio eucariota, que inclui todos os organismos cujas células possuem um núcleo e organelas. Este nível inclui animais dos níveis anteriores, bem como árvores, cogumelos e alguns organismos unicelulares. Este nível inclui animais de níveis anteriores, bem como minhocas. O oitavo nível é o domínio eucariota, que inclui todos os organismos cujas células possuem um núcleo e organelas. Este nível inclui animais dos níveis anteriores, bem como árvores, cogumelos e alguns organismos unicelulares.

Figura 8. Este diagrama mostra os níveis de hierarquia taxonômica para um cão, da categoria mais ampla – domínio – até a espécie mais específica. Clique para uma imagem maior.

O reino Animalia deriva do domínio Eukarya. Para o cão comum, os níveis de classificação seriam mostrados na Figura 8. Portanto, o nome completo de um organismo tecnicamente tem oito termos. Para o cão, é: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae,  Canis e lupus . Observe que cada nome é capitalizado, exceto para espécies, e os nomes de gênero e espécie estão em itálico.

Os cientistas geralmente se referem a um organismo apenas pelo seu gênero e espécie, que é seu nome científico de duas palavras, na chamada  nomenclatura binomial . Portanto, o nome científico do cão é Canis lupus . O nome em cada nível é também chamado de taxon. Em outras palavras, os cães estão em ordem Carnivora. Carnivora é o nome do táxon no nível do pedido; Canidae é o táxon no nível da família e assim por diante. Os organismos também têm um nome comum que as pessoas normalmente usam, neste caso, cachorro. Note que o cão é adicionalmente uma subespécie: o “ familiaris ” no Canis lupus familiaris. As subespécies são membros da mesma espécie que são capazes de acasalar e reproduzir descendentes viáveis, mas são consideradas subespécies separadas devido ao isolamento geográfico ou comportamental ou a outros fatores.

Taxonomia - O que é, Conceito e Definição

Acredita-se que as primeiras formas de vida na Terra tenham sido micro-organismos que existiram por bilhões de anos no oceano antes que plantas e animais aparecessem. Os mamíferos, pássaros e flores tão familiares a nós são relativamente recentes, originados de 130 a 200 milhões de anos atrás. Os seres humanos habitaram este planeta apenas nos últimos 2,5 milhões de anos, e somente nos últimos 200.000 anos os humanos começaram a se parecer com o que fazemos hoje.

Quando nos deparamos com a notável diversidade da vida, como organizamos os diferentes tipos de organismos para melhor compreendê-los? À medida que novos organismos são descobertos todos os dias, os biólogos continuam buscando respostas para essas e outras questões. Neste resultado, discutiremos a  taxonomia , que demonstra a vasta diversidade da vida e tenta organizar esses organismos de uma maneira que possamos entender.

A diversidade da vida

Uma colagem de fotos de um tigre, um lagarto, cogumelos, um peixe, uma formiga, árvores, um papagaio, agulhas de pinheiro e uma flor.

Figura 2. A vida na Terra é incrivelmente diversificada.

A diversidade biológica é a variedade da vida na terra. Isso inclui todas as diferentes plantas, animais e microorganismos; os genes que eles contêm; e os ecossistemas que eles formam na terra e na água. A diversidade biológica está em constante mudança. É aumentada por nova variação genética e reduzida pela extinção e degradação do habitat.

O que é biodiversidade?

Biodiversidade refere-se à variedade de vida e seus processos, incluindo a variedade de organismos vivos, as diferenças genéticas entre eles e as comunidades e ecossistemas em que ocorrem. Os cientistas identificaram cerca de 1,9 milhões de espécies vivas hoje. Eles estão divididos nos seis reinos da vida mostrados na Figura 3. Os cientistas ainda estão descobrindo novas espécies. Assim, eles não sabem ao certo quantas espécies realmente existem hoje. A maioria das estimativas varia de 5 a 30 milhões de espécies.

Três gráficos de pizza mostrando a diversidade da vida. O primeiro mostra as espécies conhecidas de organismos. O total é igual a aproximadamente um milhão e oitocentas mil espécies. Os animais ocupam aproximadamente 72% do mapa, plantas 17, fungos 6, protistas 4 e eubactérias 1. O segundo gráfico mostra as espécies conhecidas de animais. O total equivale aproximadamente a milhões trezentos e quinze mil e trezentos e setenta e oito. Invertebrados totalizam um milhão duzentos e cinquenta e seis mil e oitocentos e oitenta (cerca de 95 por cento) e vertebrados total cinquenta e oito mil e quatrocentos e noventa e oito (cerca de 5 por cento). Os invertebrados incluem insetos, aracnídeos, vermes nematoides, vermes anelídeos, moluscos, vermes chatos, cnidários, esponjas, equinodermes e crustáceos. Vertebrados incluem peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. O terceiro gráfico mostra as espécies conhecidas de plantas. O total equivale a cerca de 287.655 espécies. Dicotiledôneas são iguais a 68,5%, plantas com flores monocotiledôneas iguais a 21, musgos 5, fetos 5 e coníferas .5.

Figura 3. Vida conhecida na terra. Clique para uma imagem maior.

Escala de Biodiversidade

A diversidade pode ser medida em diferentes escalas. Estes são três índices usados ​​pelos ecologistas:

  • A diversidade alfa  refere-se à diversidade dentro de uma determinada área, comunidade ou ecossistema, e é medida pela contagem do número de taxa dentro do ecossistema (geralmente espécie).
  • A diversidade beta  é a diversidade de espécies entre os ecossistemas; isso envolve comparar o número de taxa que são únicos para cada um dos ecossistemas.
  • A diversidade gama  é uma medida da diversidade global para diferentes ecossistemas dentro de uma região.

Benefícios da Biodiversidade

A biodiversidade nos fornece toda a nossa comida. Também fornece muitos medicamentos e produtos industriais e tem um grande potencial para o desenvolvimento de produtos novos e aprimorados para o futuro. Talvez o mais importante, a diversidade biológica fornece e mantém uma ampla gama de “serviços” ecológicos. Eles incluem a provisão de ar e água limpos, solo, alimento e abrigo. A qualidade – e a continuação – da nossa vida e da nossa economia depende desses “serviços”.

DIVERSIDADE BIOLÓGICA DA AUSTRÁLIA

A equidna é um pequeno animal castanho espinhal. Suas espinhas estão todas de costas para a cabeça do animal e tem um bico estreito.

Figura 4. A equidna de bico curto é endêmica na Austrália. Este animal – juntamente com o ornitorrinco e outras três espécies de equidnas – é uma das cinco espécies sobreviventes de mamíferos que põem ovos.

O longo isolamento da Austrália durante a maior parte dos últimos 50 milhões de anos e seu movimento para o norte levaram à evolução de uma biota distinta. Características significativas da diversidade biológica da Austrália incluem:

  • Uma alta porcentagem de espécies endêmicas (isto é, elas não ocorrem em nenhum outro lugar):
    • mais de 80% de plantas com flores
    • mais de 80% dos mamíferos terrestres
    • 88% dos répteis
    • 45% das aves
    • 92% das rãs
  • Grupos de vida selvagem de grande riqueza. A Austrália tem uma diversidade excepcional de lagartos na zona árida, muitas orquídeas terrestres e uma fauna total de invertebrados estimada em 200.000 espécies com mais de 4.000 espécies diferentes de formigas sozinhas. Marsupiais e monotremados coletivamente representam cerca de 56% dos mamíferos terrestres nativos na Austrália.
  • Animais selvagens de grande importância evolutiva. Por exemplo, a Austrália tem 12 das 19 famílias conhecidas de plantas com flores primitivas, duas das quais não ocorrem em nenhum outro lugar. Algumas espécies, como o peixe-pulmão e peripatus de Queensland, permaneceram relativamente inalteradas por centenas de milhões de anos.

Árvores filogenéticas

Em termos científicos, a história evolutiva e a relação de um organismo ou grupo de organismos é chamada filogenia. A filogenia descreve as relações de um organismo com os outros – tais como quais organismos acredita-se que ele tenha evoluído, com quais espécies ele está mais relacionado, e assim por diante. Os relacionamentos filogenéticos fornecem informações sobre ancestralidade compartilhada, mas não necessariamente sobre como os organismos são semelhantes ou diferentes.

Os cientistas usam uma ferramenta chamada árvore filogenética para mostrar as vias evolutivas e conexões entre os organismos. Uma  árvore filogenética é um diagrama usado para refletir as relações evolutivas entre organismos ou grupos de organismos. Os cientistas consideram as árvores filogenéticas uma hipótese do passado evolutivo, uma vez que não se pode voltar para confirmar as relações propostas. Em outras palavras, uma “árvore da vida” pode ser construída para ilustrar quando diferentes organismos evoluíram e para mostrar as relações entre os diferentes organismos (Figura 5).

Taxonomia - O que é, Conceito e Definição

Figura 5. Esta árvore filogenética foi construída pelo microbiologista Carl Woese (ver abaixo) usando relações genéticas. A árvore mostra a separação dos organismos vivos em três domínios: Bactéria, Archaea e Eukarya. Bactérias e Archaea são organismos sem um núcleo ou outras organelas envolvidas por uma membrana e, portanto, são procariontes. (crédito: modificação do trabalho de Eric Gaba)

Uma árvore filogenética pode ser lida como um mapa da história evolutiva. Muitas árvores filogenéticas têm uma única linhagem na base que representa um ancestral comum. Os cientistas chamam essas árvores de raízes, o que significa que há uma única linhagem ancestral (tipicamente desenhada a partir do fundo ou da esquerda) à qual todos os organismos representados no diagrama se relacionam. Observe na árvore filogenética enraizada que os três domínios – Bactéria, Archaea e Eukarya – divergem de um único ponto e ramificam-se. O pequeno ramo que as plantas e os animais (incluindo os seres humanos) ocupam neste diagrama mostra quão recentes e minúsculos esses grupos são comparados com outros organismos. As árvores não-raiz não mostram um ancestral comum, mas mostram relações entre as espécies (Figura 6).

Uma árvore filogenética não enraizada. Não se parece com uma árvore viva; em vez disso, grupos de organismos dentro dos domínios Archaea, Eukarya e Bacteria estão dispostos em um círculo. Linhas conectam os grupos dentro de cada domínio. Os grupos dentro de Archaea e Eukarya são então conectados juntos. Uma linha dos domínios Archaea / Eukarya e outra das Bactérias se encontram no centro do círculo. Não há raiz e, portanto, não há indicação de qual domínio surgiu primeiro.

Figura 6. Uma árvore filogenética não enraizada

CARL WOESE E A ÁRVORE FILOGENÉTICA

No passado, os biólogos agrupavam organismos vivos em cinco reinos: animais, plantas, fungos, protistas e bactérias. O esquema organizacional foi baseado principalmente em características físicas, em oposição à fisiologia, bioquímica ou biologia molecular, todas as quais são usadas pela moderna sistemática. O trabalho pioneiro do microbiologista americano Carl Woese, no início dos anos 70, mostrou, no entanto, que a vida na Terra evoluiu ao longo de três linhagens, agora chamadas de domínios – Bactéria, Archaea e Eukarya. Os dois primeiros são grupos procariotas de micróbios que não possuem núcleos e organelos delimitados por membranas. O terceiro domínio contém os eucariotos e inclui microorganismos unicelulares junto com os quatro reinos originais (excluindo bactérias). Woese definiu Archaea como um novo domínio, e isso resultou em uma nova árvore taxonômica (Figura 5). Muitos organismos pertencentes ao domínio Archaea vivem sob condições extremas e são chamados extremófilos. Para construir sua árvore, Woese usou relações genéticas, em vez de semelhanças com base na morfologia (forma).

A árvore de Woese foi construída a partir do sequenciamento comparativo dos genes que são distribuídos universalmente, presentes em todos os organismos e conservados (o que significa que esses genes permaneceram essencialmente inalterados ao longo da evolução). A abordagem de Woese foi revolucionária porque as comparações de características físicas são insuficientes para diferenciar entre os procariontes que parecem bastante semelhantes, apesar de sua tremenda diversidade bioquímica e variabilidade genética (Figura 7). A comparação de sequências homólogas de DNA e RNA forneceu a Woese um dispositivo sensível que revelou a extensa variabilidade de procariotos, e que justificou a separação dos procariontes em dois domínios: bactérias e archaea.

Foto retratada: A: células bacterianas. Foto retratada: B: uma saída quente natural. Foto retratada: C: um girassol. Foto retratada: D: um leão.

Figura 7. Estes organismos representam diferentes domínios. As (a) bactérias nesta micrografia pertencem às Bactérias do Domínio, enquanto os (b) extremófilos (não visíveis) que vivem neste hot vent pertencem ao Domínio Archaea. Tanto o (c) girassol e (d) leão fazem parte do domínio Eukarya. (crédito a: modificação do trabalho de Drew March; crédito b: modificação do trabalho de Steve Jurvetson; crédito c: modificação do trabalho de Michael Arrighi; crédito d: modificação do trabalho de Leszek Leszcynski)

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