Quimiotaxonomía - Chemotaxonomy
Merriam-Webster define la quimiotaxonomía como el método de clasificación biológica basado en similitudes y diferencias en la estructura de ciertos compuestos entre los organismos que se clasifican. Los defensores argumentan que, como las proteínas están más controladas por genes y menos sujetas a la selección natural que las características anatómicas , son indicadores más fiables de las relaciones genéticas . Los compuestos más estudiados son proteínas, aminoácidos , ácidos nucleicos , péptidos , etc.
La fisiología es el estudio del funcionamiento de los órganos de un ser vivo . Dado que el funcionamiento de los órganos implica sustancias químicas del cuerpo , estos compuestos se denominan evidencias bioquímicas . El estudio del cambio morfológico ha demostrado que hay cambios en la estructura de los animales que dan como resultado la evolución . Cuando se producen cambios en la estructura de un organismo vivo , naturalmente irán acompañados de cambios en los procesos fisiológicos o bioquímicos .
John Griffith Vaughan fue uno de los pioneros de la quimiotaxonomía.
Productos bioquímicos
El cuerpo de cualquier animal del reino animal se compone de una serie de sustancias químicas . De estos, solo se han tenido en cuenta unos pocos productos bioquímicos para obtener pruebas de la evolución.
- Protoplasma : todas las células vivas , desde una bacteria hasta un elefante , desde las hierbas hasta la ballena azul , tienen protoplasma. Aunque la complejidad y los componentes del protoplasma aumentan de un organismo vivo inferior a uno superior, el compuesto básico es siempre el protoplasma. Importancia evolutiva: a partir de esta evidencia, está claro que todos los seres vivos tienen un punto de origen común o un ancestro común , que a su vez tenía protoplasma. Su complejidad aumentó debido a cambios en el modo de vida y hábitat .
- Ácidos nucleicos: el ADN y el ARN son los dos tipos de ácidos nucleicos presentes en todos los organismos vivos. Están presentes en los cromosomas . Se ha encontrado que la estructura de estos ácidos es similar en todos los animales. El ADN siempre tiene dos cadenas que forman una doble hélice y cada cadena está formada por nucleótidos . Cada nucleótido tiene un azúcar pentosa , un grupo fosfato y bases nitrogenadas como adenina , guanina , citosina y timina . El ARN contiene uracilo en lugar de timina. Se ha demostrado en el laboratorio que una sola hebra de ADN de una especie puede coincidir con la otra hebra de otra especie. Si los alelos de las cadenas de dos especies cualesquiera están cerca, se puede concluir que estas dos especies están más estrechamente relacionadas.
- Las enzimas digestivas son compuestos químicos que ayudan en la digestión . Las proteínas siempre son digeridas por un tipo particular de enzimas como la pepsina , tripsina , etc., en todos los animales, desde una ameba unicelular hasta un ser humano . La complejidad en la composición de estas enzimas aumenta de organismos inferiores a organismos superiores, pero son fundamentalmente iguales. Asimismo, los carbohidratos son siempre digeridos por la amilasa y las grasas por la lipasa .
- Productos finales de la digestión: Independientemente del tipo de animal , los productos finales de proteínas, carbohidratos y grasas son aminoácidos , azúcares simples y ácidos grasos, respectivamente. Por tanto, se puede concluir cómodamente que la similitud de los productos finales se debe a un ancestro común .
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Las hormonas son secreciones de glándulas sin conductos llamadas glándulas endocrinas como la tiroides , la pituitaria , las suprarrenales , etc. Su naturaleza química es la misma en todos los animales. Por ejemplo, la tiroxina es secretada por la glándula tiroides, independientemente de cuál sea el animal. Se utiliza para controlar el metabolismo en todos los animales. Si un ser humano tiene deficiencia de tiroxina, no es obligatorio que esta hormona sea suplementada por otro ser humano. Puede extraerse de cualquier mamífero e inyectarse en humanos para que tenga lugar el metabolismo normal. Asimismo, la insulina es secretada por el páncreas .
Si se extrae la glándula tiroides de un renacuajo y se reemplaza por una glándula tiroides bovina , se producirá un metabolismo normal y el renacuajo se metamorfoseará en una rana . Como existe una relación fundamental entre estos animales, es posible dicho intercambio de hormonas o glándulas . - Productos excretores nitrogenados: Los organismos vivos excretan principalmente tres tipos de desechos nitrogenados; el amoníaco es una característica de la forma de vida acuática, la urea es formada por los habitantes de la tierra y el agua, el ácido úrico es excretado por las formas de vida terrestres. Una rana, en su etapa de renacuajo, excreta amoníaco como un pez. Cuando se convierte en una rana adulta y se traslada a la tierra, excreta urea en lugar de amoníaco. Así se establece una ascendencia acuática a los animales terrestres .
Un pollito hasta el quinto día de desarrollo excreta amoníaco ; de su día 5 al 9, urea ; y posteriormente, ácido úrico . Con base en estos hallazgos, Baldwin buscó una recapitulación bioquímica en el desarrollo de vertebrados con referencia a productos excretores nitrogenados . - Los fosfágenos son depósitos de energía de los animales. Están presentes en los músculos . Aportan energía para la síntesis de ATP . Generalmente, hay dos tipos de fosfágenos en animales, fosfoarginina (PA) en invertebrados y fosfocreatina (PC) en vertebrados. Entre los equinodermos y procordados , algunos tienen PA y otros PC. Solo unos pocos tienen PA y PC. Bioquímicamente, estos dos grupos están relacionados. Esta es la prueba más básica de que los primeros animales cordados deberían haberse derivado solo de antepasados similares a los equinodermos .
- El fluido corporal de los animales: Cuando los fluidos corporales de ambos acuáticos y animales terrestres se analizan, se muestra que se asemejan a agua de mar en su iónica composición. Existe amplia evidencia de que los miembros primitivos de la mayoría de los phyla vivieron en el mar en la época del Paleozoico . Está claro que la primera vida apareció solo en el mar y luego evolucionó hacia la tierra. Otro punto de interés es que los fluidos corporales de la mayoría de los animales contienen menos magnesio y más potasio que el agua del océano actual . En el pasado, el océano contenía menos magnesio y más potasio. Los cuerpos de los animales acumularon más de estos minerales debido a la estructura del ADN, y esta característica sigue siendo así hoy. Cuando las primeras formas de vida aparecieron en el mar, adquirieron la composición del agua de mar contemporánea y la retuvieron incluso después de su evolución a la tierra, ya que era un rasgo favorable.
- Pigmentos visuales : en los vertebrados, la visión está controlada por dos tipos muy distintos de pigmentos visuales, la porfiropsina y la rodopsina . Están presentes en los bastoncillos de la retina . Los peces de agua dulce tienen porfiropsina; los marinos y los vertebrados terrestres tienen rodopsina. En los anfibios , un renacuajo que vive en agua dulce tiene porfiropsina y la rana adulta, que vive en la tierra la mayor parte del tiempo, tiene rodopsina. En los peces catádromos , que migran del agua dulce al mar, la porfiropsina es reemplazada por rodopsina. En un pez anádromo , que migra del mar al agua dulce, la rodopsina es reemplazada por porfiropsina. Estos ejemplos muestran el origen de agua dulce de los vertebrados. Luego se desviaron en dos líneas , una que conduce a la vida marina y la otra a la vida terrestre.
- Evidencia serológica : En los últimos años, los experimentos realizados en la composición de la sangre ofrecen una buena evidencia de evolución. Se ha descubierto que la sangre se puede transmitir solo entre animales que están estrechamente relacionados. El grado de relación entre estos animales está determinado por lo que se conoce como evidencia serológica . Existen varios métodos para hacerlo; el método empleado por George Nuttall se llama método de precipitación . En este método, se debe preparar antisuero de los animales involucrados. Para el estudio en humanos, se recolecta sangre humana y se deja coagular . Luego, el suero se separa de los eritrocitos . A continuación, se inyecta a un conejo una pequeña cantidad de suero a intervalos regulares, que se deja incubar durante unos días. Esto forma anticuerpos en el cuerpo del conejo. A continuación, se extrae y se coagula la sangre del conejo . El suero separado de los glóbulos rojos se llama suero antihumano.
Cuando tal suero se trata con sangre de monos o simios , se forma un precipitado blanco claro . Cuando el suero se trata con sangre de cualquier otro animal, como perros , gatos o vacas , no aparece ningún precipitado. Por tanto, se puede concluir que los seres humanos están más estrechamente relacionados con los monos y los simios. Como resultado, se ha determinado que los lagartos están estrechamente relacionados con las serpientes , los caballos con los burros , los perros con los gatos, etc. Esta posición sistemática de Limulus fue controvertida durante mucho tiempo, pero se ha descubierto que muestra que el suero humano está más cerca relacionados con los arácnidos que con los crustáceos .
El campo de la bioquímica se ha desarrollado mucho desde la época de Darwin , y este estudio serológico es una de las pruebas más recientes de la evolución. Una serie de productos bioquímicos como ácidos nucleicos, enzimas, hormonas y fosfágenos muestran claramente la relación de todas las formas de vida. La composición de los fluidos corporales ha demostrado que la primera vida se originó en los océanos. La presencia de productos de desecho nitrogenados revela la ascendencia acuática de los vertebrados, y la naturaleza de los pigmentos visuales señala la ascendencia de agua dulce de los vertebrados terrestres. Las pruebas serológicas indican relaciones dentro de estos filos animales.
Paleontología
Cuando solo quedan fragmentos de fósiles o algunos biomarcadores en una roca o depósito de petróleo, la clase de organismos que lo produjeron a menudo se puede determinar mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier.