Um material da autora Sônia Lopes sobre a Cladística para aprofundamento da aula do Professor Ronnie.

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CONSTRUINDO CLADOGRAMAS
Vívian Lavander Mendonça e Sônia Lopes (agosto 2002)
TEMA Classificação biológica – critérios modernos
• Sistemática e evolução
CONCEITOS • Zoologia dos vertebrados: representantes dos principais grupos e suas
RELACIONADOS características.
• Botânica: representantes dos principais grupos e suas características.
Os estudantes poderão compreender:
• O processo de construção de um cladograma, considerando alguns
grupos de organismos e suas principais características;
OBJETIVOS • A interpretação de um cladograma, sabendo reconhecer os graus de
parentesco evolutivo entre os grupos apresentados;
• Como posicionar novos organismos em um cladograma, baseados em
suas características.
• Para a aplicação desta atividade é necessário que o estudante tenha
algum conhecimento dos principais grupos de organismos atuais e de suas
características mais importantes.
ESTRATÉGIAS DE
• Pode-se iniciar a atividade discutindo com a classe as idéias de parentesco
ENSINO
evolutivo e de que as espécies se modificam ao longo de gerações. O
professor pode nomear este processo como “evolução” nesse momento
inicial ou depois, dependendo da resposta da turma à discussão proposta.
2 aulas, sendo uma para a ficha de atividade e outra para a atividade
DURAÇÃO
complementar e as questões de vestibulares.
1. Ficha de atividade: lista de características, tabela dos animais cordados e
orientação para a construção dos cladogramas (anexo 1).
2. Opcional: figuras ou fotos dos organismos estudados na atividade.
MATERIAIS
3. Gabarito da atividade (anexo 2), que pode ser de uso exclusivo do professor
NECESSÁRIOS
ou para o aluno fazer sua própria verificação.
4. Sugestão de variação da atividade (anexo 3) e seu gabarito (anexo 4).
5. Sugestão de exercícios para avaliação (anexo 5).
Sistemática
Na Sistemática procura-se compreender a evolução dos seres vivos e
classificá-los de maneira a refletir essa evolução. Na formulação das hipóteses
de evolução, o estudo comparado dos seres vivos é fundamental, devendo-se
considerar o maior número possível de caracteres, que podem ser
anatômicos, fisiológicos, comportamentais, moleculares, dentre outros. Para
cada caráter deve-se procurar saber qual a condição primitiva e qual a
condição derivada que surgiu a partir dessa condição primitiva. Somente as
condições derivadas, que correspondem às novidades evolutivas, são usadas
para definir os agrupamentos. Assim, os grupos são formados apenas por
organismos que compartilham a condição derivada de um ou mais caracteres
e que descendem de um ancestral comum exclusivo. Atualmente, as relações
entre os seres vivos têm sido representadas por meio de diagramas chamados
PRINCÍPIOS cladogramas (clado = ramo).
BÁSICOS Neles, os grupos de seres vivos são colocados nos terminais.
Os pontos de onde partem as ramificações são chamados nós e representam
ancestrais comuns hipotéticos para todos os grupos de seres vivos que estão
acima desse nó. Todos os grupos acima de cada nó compõem grupos
monofiléticos. As linhas do cladograma são chamadas ramos.
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Os nós representam pontos onde ocorreram eventos cladogenéticos:
separação da população em duas outras populações que não trocam mais
genes (isolamento geográfico ou mutações que provocam grandes
alterações e que impedem o cruzamento). Com isso, essas populações
passaram a apresentar características derivadas, que surgiram por eventos
anagenéticos, como mutação, recombinação gênica e seleção natural.
A localização dos pontos de ramificação ao longo do cladograma fornece
uma noção do tempo relativo de origem dos diferentes ramos.
No cladograma cada um dos terminais poderia representar uma espécie. Os
terminais dos cladogramas, entretanto, nem sempre são espécies. Eles podem
representar gêneros, famílias ou outros níveis hierárquicos.
(Adaptado de: BIO 2, Sônia Lopes, São Paulo, Saraiva, 2002.)
1. Você pode distribuir um texto falando sobre relações evolutivas e
classificação biológica (como o texto do item Princípios básicos) e depois
discutir com os estudantes os termos desconhecidos e as idéias principais.
Analise juntamente com a classe o exemplo oferecido no anexo 1 (item 1)
de construção de um cladograma e como ele deve ser interpretado.
2. Exponha para a classe a lista de características derivadas que serão
analisadas (pode-se escrever no quadro ou mostrar uma transparência).
Veja a lista de características no anexo 1 (item 2). Mencione que são essas
características derivadas que deverão ser posicionadas na construção do
cladograma.
3. Distribua a Ficha de atividade aos estudantes e reproduza a Tabela dos
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animais cordados no quadro, para que todos acompanhem. Escolha um
organismo qualquer e discuta com a classe cada uma das características
em relação a esse organismo, marcando com um X ou colocando a
palavra “presente” no lugar apropriado da tabela se o organismo
apresentar a condição derivada em discussão.
4. Peça aos estudantes que completem suas tabelas (individualmente ou em
pequenos grupos), e em seguida façam seus cladogramas. Para facilitar a
construção do cladograma, pode-se sugerir aos alunos que utilizem lápis
PROCEDIMENTOS ou canetas de cores diferentes no preenchimento da tabela, escolhendo
uma cor para cada característica derivada. Essas mesmas cores devem
ser utilizadas na representação das características no cladograma.
5. Circule pela classe, observando a produção dos estudantes e tirando as
possíveis dúvidas.
6. Mostre aos alunos o cladograma correto – você pode colocar na lousa ou
distribuir uma folha com o cladograma para que eles mesmos façam suas
observações (o gabarito encontra-se no anexo 2). Se for necessário (caso
o tempo não seja suficiente), você deve pedir à turma que termine a
construção do cladograma em casa, e na aula seguinte pode-se fazer a
correção, a discussão e o item 7 abaixo.
7. Desafie os estudantes a posicionar corretamente no cladograma um outro
animal como o dourado, um dos maiores peixes dos rios brasileiros, com
cerca de 1 m de comprimento.
• Dourado - condição derivada: nadadeiras pares e esqueleto
predominantemente ósseo.
(O anexo 2 contém o gabarito com o posicionamento desse animal no
cladograma.)
(Atividade adaptada de Evolution and the Nature of Science Institutes,
Beth Kramer e Larry Flammer, 1998. www.indiana.edu/~ensiweb)
Se os estudantes se mostrarem interessados, ou precisarem de um pouco mais
de prática para compreender o conceito, providencie outro conjunto de
VARIAÇÕES
animais (ou de organismos de outros reinos) e as características derivadas
E
compartilhadas pelos organismos e desafie a classe a construir o cladograma
SUGESTÕES
correspondente. Como sugestão há uma lista de características derivadas
para grupos vegetais no anexo 3 e gabarito no anexo 4.
• Construção do cladograma.
• Grau de dificuldade na resolução do item 7: este exercício permite verificar
se os estudantes são capazes de interpretar o cladograma construído. Se
você perceber a necessidade de esclarecer melhor o tema, repita a
SUGESTÕES PARA
atividade utilizando outro grupo de seres vivos (por exemplo: grupos
AVALIAÇÃO
vegetais), conforme proposto em VARIAÇÕES E SUGESTÕES. Na tabela dos
grupos vegetais constam as condições derivadas que devem ser
posicionadas no cladograma.
• Testes de vestibulares (anexo 5) e respostas dos testes (anexo 6).
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ANEXO 1
Ficha de atividade
Nome: __________________________________________________ Data: ______________
Tema: Classificação biológica e evolução
OBJETIVO DA ATIVIDADE:
Será fornecida a você uma lista de características derivadas encontradas nos animais do Filo dos
Cordados e um conjunto de organismos representantes deste filo. Você organizará os dados fornecidos
para construir um cladograma que mostre as relações evolutivas entre os organismos estudados.
PROCEDIMENTOS:
1) Observe o modelo abaixo antes de construir o seu cladograma:
Tartaruga Ornitorrinco Gambá Gato
COLUNA
VERTEBRAL Presente Presente Presente Presente
PRESENÇA DE
PÊLOS E
GLÂNDULAS Ausente Presente Presente Presente
MAMÁRIAS
GESTAÇÃO:
PRESENÇA DE
PLACENTA Ausente Ausente Presente Presente
LONGO
PERIODO DE
GESTAÇÃO Ausente Ausente Ausente Presente
Cladograma:
Longo período de
gestação
Placenta
Pêlos e glândulas mamárias
Coluna vertebral
Analisando a figura:
Repare na característica COLUNA VERTEBRAL: ela aparece nos quatro animais em questão, portanto
deve ser posicionada como primeiro “passo” do cladograma, indicando que tartaruga, ornitorrinco,
gambá e gato compartilham essa característica. A tartaruga, porém, não compartilha com os outros
animais a presença de pêlos e de glândulas mamárias; essas duas características, exclusivas de
mamíferos, devem ser posicionadas depois do ramo evolutivo que deu origem à tartaruga. Dessa
maneira, o cladograma é utilizado para representar hipóteses sobre o parentesco evolutivo entre seres
vivos e indica a seqüência do aparecimento de características derivadas ao longo do tempo.
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2) Observe a lista de características derivadas. Determine qual(is) das características cada animal da
tabela a seguir apresenta e preencha o espaço correspondente, se o animal possuir a característica
(siga o exemplo do item 1). Construa um cladograma que represente as relações evolutivas entre os
animais no espaço abaixo da tabela. Em caso de dúvida quanto às características listadas, consulte
livros.
LISTA DE CARACTERÍSTICAS DERIVADAS
1 Notocorda
2 Crânio
3 Tetrápode (quatro patas)
4 Âmnio (anexo embrionário constituído por uma membrana que envolve o líquido amniótico)
5 Glândulas mamárias
6 Placenta muito desenvolvida
7 Coluna vertebral ereta
TABELA DOS ANIMAIS CORDADOS
Caracte- Ser
Lampréia Arraia Sapo Jabuti Canguru Coelho
rísticas Humano
1
2
3
4
5
6
7
Cladograma:
3) Agora, acrescente no cladograma o seguinte animal vertebrado:
• Dourado – característica derivada: nadadeiras pares e esqueleto predominantemente ósseo.
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4) Uma maneira de representar as informações dessa tabela é utilizando diagramas que mostram a
adição de características desde os organismos que têm menor número de características derivadas até
os que têm maior número de características derivadas. Outra forma, que será a utilizada aqui por melhor
refletir a classificação, é por meio da especificação de características. Neste caso, define-se um grupo
maior formado por todos os organismos que possuem uma característica comum. Depois, formam-se
outros grupos que apresentam outras características mais específicas. Veja o exemplo abaixo e como os
conjuntos se relacionam com o cladograma:
Conjunto de todos os organismos que possuem notocorda.
Dentre os que possuem notocorda, existem os que possuem crânio:
conjunto dos organismos que possuem notocorda e crânio.
Dentre os que possuem notocorda e crânio,
existem os que têm quatro patas: conjunto dos
organismos que possuem notocorda, crânio e
quatro patas.
5) Usando esses exemplos, monte um diagrama de conjuntos com base em todos os dados da tabela e
desenhe um cladograma:
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ANEXO 2
Gabarito da Ficha de atividade
Tema: Classificação biológica e evolução
TABELA DOS ANIMAIS CORDADOS
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Conjuntos:
Ser humano
Coelho
Arraia Canguru
Lampréia Jabuti
Sapo
Coluna ereta
Placenta muito desenvolvida
Glândulas mamárias
Âmnio
Quatro patas
Crânio
Notocorda
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ANEXO 3
Variação para a atividade: Grupos Vegetais
1) Observe a lista de características derivadas abaixo e determine qual(is) dela(s) cada planta da
tabela a seguir apresenta. Preencha a tabela nos espaços correspondentes, se a planta possuir a
característica. Construa um cladograma que represente as relações evolutivas entre as plantas no
espaço abaixo da tabela. Em caso de dúvida quanto às características listadas, consulte livros.
LISTA DE CARACTERÍSTICAS DERIVADAS
Gametângios (estruturas formadoras de gametas) protegidos por uma camada de células
1 estéreis e retenção do zigoto e dos estágios iniciais do desenvolvimento embrionário dentro do
gametângio
2 Vasos condutores de seiva
Geração esporofítica duradoura (fase diplóide do ciclo de vida vegetal) e gametofítica
3
menos desenvolvida
4 Formação de semente
5 Formação de flor e fruto
TABELA DE PLANTAS
Lista de
caracterís- Musgo Avenca Araucária Lírio
ticas
1
2
3
4
5
Cladograma:
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ANEXO 4
Gabarito da atividade sobre os grupos vegetais
1) TABELA DE PLANTAS
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ANEXO 5
Sugestão para avaliação
Testes de vestibulares
1. (Fuvest-SP) A figura mostra uma árvore filogenética dos grandes grupos de animais invertebrados.
Existe um filo animal, pouco mencionado nos livros de textos, chamado Gnathostomulida, cujos
representantes atuais vivem entre os grãos de areia de certas praias oceânicas. Os animais desse
grupo não apresentam corpo segmentado nem cavidade corporal, mas certas espécies têm tubo
digestivo completo, com boca e ânus. Tais características sugerem que os gnatostomulídeos se
separaram do tronco principal da árvore filogenética entre os grupos de:
a) poríferos e cnidários.
b) cnidários e platelmintos.
c) platelmintos e nematelmintos.
d) nematelmintos e moluscos.
e) moluscos e anelídeos.
2. (Fuvest-SP)
O diagrama representa as relações filogenéticas entre as algas e os principais grupos de plantas atuais.
Cada círculo numerado indica uma aquisição evolutiva compartilhada apenas pelos grupos
representados nos ramos acima desse círculo. Por exemplo, o círculo 1 representa “embrião dependente
do organismo progenitor”, característica comum a todos os grupos, exceto ao das algas. Os círculos 2, 3
e 4 representam, respectivamente:
a) alternância de gerações; fruto; semente.
b) alternância de gerações; tecidos condutores; fruto.
c) tecidos condutores; fruto; flor.
d) tecidos condutores; semente; fruto.
e) semente; flor; tecidos condutores.
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ANEXO 6
Respostas dos testes de vestibulares
TESTE 1 : Resposta: Alternativa c.
Para resolver esta questão o estudante deve estar lembrado dos principais filos do Reino Animal e suas
principais características, bem como saber interpretar a informação contida num cladograma. O
enunciado da questão cita a ausência de cavidade corporal ou celoma e a presença de tubo
digestório completo. Observando as informações do cladograma, chega-se à conclusão de que o
grupo proposto veio de um ancestral que surgiu antes do ancestral dos nematelmintos (que possuem
pseudoceloma), porém depois do ancestral dos platelmintos (que apresentam boca e ânus em seu
sistema digestório).
TESTE 2 : Resposta: Alternativa d.
A resolução desta questão, que não pode ser considerada das mais fáceis, depende do conhecimento
dos grandes grupos vegetais e de suas principais características. O estudante já deve ter tido aulas de
Botânica, familiarizando-se com o ciclo de vida dos vegetais e os passos da evolução representados
pelos grupos atuais (que estão no cladograma). Este exercício bem como a atividade proposta no
anexo 3 constituem uma boa oportunidade para fazer a revisão deste conteúdo, permitindo que o
aluno faça uma análise dos grupos vegetais sob um enfoque evolutivo, o que certamente torna o
assunto mais interessante e objetivo.