Curso de Sistemática. UNAM. México

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Posgrado en Ciencias Biológicas – Semestre 2009-2
Sistemática I

Profesor: Dr. Atilano Contreras Ramos. Depto. de Zoología, Instituto de Biología, Colección Nacional de Insectos, tel. 5622-9157, e-mail acontreras@ibiologia.unam.mx

16 sesiones (4 hrs/semana), enero – junio 2009.
Miércoles 10 AM – 2 PM, Aula 1 de posgrado, Instituto de Biología.

Presentación: Este es un curso comprensivo sobre los conceptos, métodos y técnicas actuales de la sistemática. Incluye aspectos históricos en el desarrollo de la disciplina, así como aspectos comparativos de las escuelas de pensamiento y aspectos teóricos como los conceptos de especie. El énfasis es otorgado a la sistemática filogenética o cladística como el paradigma para la propuesta de hipótesis de relaciones filogenéticas. No obstante, el curso incluye de manera básica propuestas más recientes como la máxima verosimilitud y la inferencia bayesiana. Finalmente, de manera opcional, algunas aplicaciones de la sistemática también se cubren en el curso, como aplicaciones en la conservación biológica o en el estudio de la evolución (especiación, adaptación). En síntesis, este curso intenta incluir el conocimiento básico de sistemática para el no especialista, al mismo tiempo que da las bases para que el estudiante en sistemática continúe con la aplicación de métodos concretos a profundidad de acuerdo con su proyecto de investigación.

Objetivos: Al concluir este curso se pretende que el estudiante: 1) posea una visión general del desarrollo histórico de los conceptos de mayor importancia en la sistemática y que conozca sus principales proponentes; 2) esté familiarizado con los conceptos básicos de la sistemática contemporánea y pueda utilizarlos con agilidad y de manera crítica en el contexto de las diferentes escuelas de pensamiento y de disciplinas relacionadas con la biología comparada; 3) comprenda las bases conceptuales y metodológicas para la elaboración de hipótesis de relaciones filogenéticas; 4) conozca y maneje los principales procedimientos para la elaboración y evaluación de hipótesis filogenéticas (v.gr., codificación de caracteres, búsquedas de árboles óptimos, parámetros de comparación entre árboles, medidas de confianza de árboles); 5) sea capaz de interpretar analíticamente los resultados y conclusiones de estudios publicados en la literatura especializada, así como que conozca las principales fuentes de información de sistemática (libros, revistas e internet); 6) Conozca algunos de los programas de computadora más utilizados para la inferencia filogenética y 7) obtenga una idea general de las aplicaciones de las hipótesis filogenéticas.

Contenido:
1. Introducción. ¿Qué es la sistemática? Importancia de la sistemática. Sistemática y taxonomía. Conceptos básicos en sistemática (clasificación, identificación, nomeclatura, taxonomía, sistemática, biosistemática, taxonomía experimental, nueva sistemática, biología general y comparada; relaciones filogenéticas, genealógicas, tocogenéticas y ontogenéticas).

2. Historia de la sistemática. Clasificaciones etnobiológicas. Clasificaciones prelinneanas y orígenes de la taxonomía. Clasificaciones linneanas: Linneo, el esencialismo y Adanson. Clasificaciones darwinianas: Darwin, Haeckel y el pensamiento evolucionista. La nueva sistemática: Huxley, Mayr y la taxonomía experimental. Origen del feneticismo y el cladismo. La nueva filética: Mayr, Ashlock y la resistencia al cladismo.

3. Escuelas alternativas en sistemática. Sistemática evolutiva: grados y monofilia sensu Mayr y Ashlock. Fenética: coeficientes de similitud, fenogramas, limitaciones del feneticismo.

4. Cladística. Términos básicos de grupos y taxones (taxones naturales y artificiales; grupos monofiléticos, parafiléticos y polifiléticos; especie ancestral, grupo hermano y grupo externo). Caracteres (homología y homoplasia, criterios de homología; caracteres filogenéticos, apomorfía y plesiomorfía, carácter y estado de carácter, serie de transformación, caracteres ordenados y no ordenados, polarizados y no polarizados). Reconstrucción filogenética (Argumentación de Hennig, criterios de polarización a priori y construcción de árboles a mano, longitud del árbol y principio de parsimonia; optimización y tipos de búsquedas, acctran, deltran, búsquedas exactas y heurísticas). Evaluación y comparación de árboles (índices de consistencia, de retención, de consistencia reponderado, árboles de consenso, bootstrap, jacknife, índice de Bremer, ponderación de caracteres, ponderación sucesiva). Software y plataformas (opciones para PC y para Macintosh, programas de inferencia filogenética, programas para análisis de evolución de caracteres, programas gráficos).

5. Otros enfoques (máxima verosimilitud, inferencia bayesiana).

6. Especies y especiación. El problema de la especie: ontología y epistemología de la especie biológica. Conceptos de especie (tipológico, biológico, filogenético, evolutivo, otros). Especiación y cambio evolutivo (anagénesis y cladogénesis; especiación geográfica, alopátrica, parapátrica, aloparapátrica; especiación simpátrica). Hibridación, introgresión, evolución reticulada, otros procesos.

7. Aplicaciones de la sistemática (conservación biológica, biogeografía histórica, código de barras).

8. La sistemática en México. Instituciones y programas. Especialistas y sociedades científicas. Situación actual de la sistemática en México y futuro profesional.

Metodología de enseñanza – aprendizaje: El curso está planeado como una serie de exposiciones en forma de seminario, con la participación del grupo en la discusión de cada tema con base en lecturas previamente asignadas, luego de la exposición de los primeros tres temas por el profesor. El profesor actuará como orientador general y moderador en las exposiciones, aunque cada expositor será responsable de presentar una síntesis del tema o concepto. Habrá una serie de ejercicios prácticos distribuidos a lo largo de las sesiones de clase, los cuales serán propuestos por el instructor. El profesor hará sugerencias básicas sobre referencias bibliográficas, pero cada estudiante llevará a cabo búsquedas para complementar y actualizar la información sobre el tema asignado. Cada expositor deberá entregar un resumen (2 a 3 cuartillas por tema) a cada asistente del grupo. En cada sesión de clase se discutirá al menos una lectura obligatoria. Habrá dos sesiones de clase en el aula de cómputo para manejar los aspectos básicos de software (v.gr., PAUP, TNT). Los alumnos llevarán a cabo una exposición formal al final del curso sobre un tema específico de su interés seleccionado en coordinación con el instructor.

Método de evaluación: La evaluación de cada estudiante tomará en cuenta su asistencia a las sesiones de clase y puntualidad, así como su participación y particularmente la calidad de las exposiciones de los temas y los resúmenes entregados. Igualmente, se tomará en cuenta el seminario de síntesis de un tema al final del curso (de 30–40 minutos). Habrá un examen final. Serán factores adicionales el éxito obtenido por los estudiantes en las búsquedas bibliográficas, la ejecución de los ejercicios en clase y el manejo del software en las sesiones en aula de cómputo.


Asistencia y puntualidad 10%
Participación, ejercicios 10%
Exposiciones y resúmenes 50%
Seminario final 15%
Examen global 15%

Bibliografía básica:
Ax, P. 1987. The phylogenetic system: the systematization of organisms on the basis of their phylogenesis. John Wiley & Sons, Inc., New York.
Brooks, D.R. y D.A. McLennan. 2002. The nature of diversity. An evolutionary voyage of discovery. The University of Chicago Press, Chicago.
Coyne, J.A. y H.A. Orr. 2004. Speciation. Sinauer Associates, Inc., Sunderland.
Felsenstein, J. 2004. Inferring phylogenies. Sinauer Associates, Inc., Sunderland.
Harvey, P. H., A. J. L. Brown, J. M. Smith y S. Nee (eds.). 1996. New uses for new phylogenies. Oxford University Press, Oxford.
Kitching, I. J., P. L. Forey, C. J. Humphries, y D. M. Williams. 1998. Cladistics, the theory and practice of parsomony analysis, 2da edición. Oxford Science Publications, Oxford.
Morrone, J. J. 2000. El lenguaje de la cladística. Fomento Editorial UNAM. México, D.F.
Purvis, A., J. L. Gittleman y T. Brooks (eds.). 2005. Phylogeny and conservation. Cambridge University Press, Cambridge. Sinauer Associates, Inc., Sunderland.
Sanderson, M. J. y L. Hufford (eds.). 1996. Homoplasy. The recurrence of similarity in evolution. Academic Press, San Diego.
Schuh, R. T. 2000. Biological systematics. Principles and applications. Cornell University Press, Ithaca.
Scotland, R. y R. T. Penington (eds.). 2000. Homology and systematics. Coding characters for phylogenetic analysis. Taylor and Francis, London.
Wägele, J.-W. 2005. Foundations of phylogenetic systematics. Verlag Dr. Friedrich Pfeil, München.
Wheeler, Q. D. y R. Meier (eds.). 2000. Species concepts and phylogenetic theory. A debate. Columbia University Press, New York.
Wiens, J. J. (ed.). 2000. Phylogenetic analysis of morphological data. Smithsonian Institution Press, Washington.
Wiley, E. O. 1981. Phylogenetics: the theory and practice of phylogenetic systematics. John Wiley & Sons, Inc. New York.
Wiley, E. O., D. Siegel-Causey, D. R. Brooks, y V. A. Funk. 1991. The compleat cladist: a primer of phylogenetic procedures. Museum of Natural History, The University of Kansas, Special Publication No. 19: 1-158.

Bibliografía complementaria:
Carpenter, J. M. 1988. Choosing among multiple equally most parsimonious cladograms. Cladistics 4: 291-296.
Cracraft, J. y M. J. Donoghue (eds.). 2004. Assembling the tree of life. Oxford University Press, New York.
De Pinna, M. C. C. 1991. Concepts and tests of homology in the cladistics paradigm. Cladistics 7: 367-394.
Farris, J. S. 1970. Methods of computing Wagner trees. Syst. Zool. 19: 83-92.
Goloboff, P. A. 1993. Estimating character weights during tree search. Cladistics 9: 199-220.
Hall, B. G. 2008. Phylogenetic trees made easy. A how-to manual, 3era ed. Sinauer Associates, Inc., Sunderland.
Hennig, W. 1966. Phylogenetic systematics [reimpresión con nuevo prólogo, 1979]. University of Illinois Press, Urbana.
Hillis, D. M., C. Moritz, y B. K. Mable (Eds.). 1996. Molecular systematics. Sinauer Associates, Inc. Sunderland.
Lipscomb, D. L. 1992. Parsimony, homology and the analysis of multistate characters. Cladistics 8: 45-65.
Mayr, E. y P. D. Ashlock. 1991. Principles of systematic zoology. McGraw-Hill, Inc., New York.
Melic, A. J. J. de Haro, M. Méndez e I. Ribera (eds.). 1999. Evolución y filogenia de Arthropoda. Boletín SEA No. 26, Zaragoza.
Mickevich, M. F. & D. Lipscomb. 1991. Parsimony and the choice between different transformations of the same character set. Cladistics 7: 111-139.
Minelli, A. 1993. Biological systematics, the state of the art. Chapman & Hall, London.
Nixon, K. C. & J. M. Carpenter. 1993. On outgroups. Cladistics 9: 413-426.
Pimentel, R. A. & R. Riggins. 1987. The nature of cladistic data. Cladistics 3: 201-209.
Salemi, M. y A.-M. Vandamme (eds.). 2003. The phylogenetic handbook. Cambridge University Press, New York.
Weston, P. H. 1994. Methods for rooting cladistic trees, pp. 125-155. En: R. W. Scotland et al. (eds.). Models in phylogeny reconstruction. Clarendon Press, Oxford.
Wheeler, Q. D. (ed.). 2008. The new taxonomy. CRC Press, Boca Raton.

Revistas: Cladistics, Systematic Biology.