Definições e conceitos de

Sistemática e Taxonomia Vegetal.

Prof. Paulo Horta

  1. Introdução
    1. O que é sistemática?

    2. Uma das grandes questões do nosso dia a dia que surge em diferentes momentos é: "qual o nome disso (planta, animal, coisa...)?". Em resposta a esta questão a milhares de anos, em diferentes partes do planeta, os povos denominam as plantas segundo as respectivas línguas. Desta forma para designar uma determinada espécie que apresente ampla distribuição, sua denominação se dá por tantos nomes quantas forem às línguas onde a referida planta ocorre. Esta multiplicidade de denominações representa uma grande barreira para a troca de informações entre os diferentes povos. Assim, com o passar do tempo cada organismo vem recebendo nomes ditos científicos, tradicionalmente conhecidos como um binômio escrito em latim. Essa parte da ciência que estuda a diversidade biológica denominando e classificando os organismos segundo sua história evolutiva recebe o nome de sistemática.

      Desta forma, vinculado a um nome científico podem existir uma grande variedade de informações produzidas em diferentes partes do mundo que podem estar vinculadas a sua estrutura, biologia e comportamento. Este conjunto de informações contribui para o entendimento da identidade do determinado organismo, assim como, para o entendimento de sua história evolutiva.

      Portanto, a sistemática representa uma importante e indispensável ferramenta para o acesso ao extraordinário mundo da vida, que atualmente consta com cerca de 30 milhões de tipos, ou espécies, de organismos descritos.

    3. Taxonomia e classificação hierárquica.

    4. Um importante aspecto da sistemática é a taxonomia a "arte" de identificar, denominar e classificar grupo de organismos. A identificação é o reconhecimento de que um grupo de organismos é idêntico ou semelhante a outro já conhecido. Essa determinação pode ser feita através de comparação com bibliografia ou diretamente com outras plantas devidamente identificadas, presentes em herbários. A nomenclatura diz respeito à determinação do nome correto de uma dada espécie, de acordo com algum sistema nomenclatural. Logo que a planta é identificada é necessário que a ela seja atribuído um nome científico. Esta função da taxonomia é regulamentada pelo Código Internacional de Nomenclatura Botânica. A classificação é o posicionamento de espécies ou conjunto de espécies em grupos ou categorias, de acordo com determinado plano ou seqüência e em conformidade com o sistema nomenclatural.

    5. . Um pouco da história da sistemática e taxonomia vegetal.
Partindo da premissa de que, assim como em qualquer área da ciência, o melhor entendimento de determinado conceito se faz através do conhecimento da origem e do desenvolvimento deste conceito através dos tempos. Se tomarmos conhecimento das personalidades que contribuíram para o progresso de determinada área da ciência, suas idéias e criações adquirem interesse mais duradouro.

Durante a história três tipos de sistemas de classificação podem ser identificados:

      1. Sistemas artificiais

      2. Na história da sistemática botânica destaca-se Teofrasto, Discípulo de Aristóteles, considerado o pai da Botânica, classificou as plantas segundo sua forma e textura: arvores, arbustos, subarbustos e ervas, distinguindo-as no que se refere a duração, em anuais bienais e perenes, formando grupos estritamente artificiais. Os estudos nesta área da ciência passam por um período de dormência até o século XIV quando se destacam os trabalhos de Otto Brunfels quem primeiramente divide as plantas em dois grupos principais: plantas com e sem flores denominadas Perfecti e Imperfecti, respectivamente. Esta divisão era adotada a partir de observações realizadas a olho nu, de plantas ou estruturas vistas a distância de um braço.

        Um grande passo em direção ao sistema de nomenclatura atual foi proposto por Jean Bauhin no século XV, quando pela primeira vez reconhece gêneros e espécies e utiliza binômios, epítetos genéricos e específicos, para denominar espécies, método cem anos depois consolidado por Linnaeus.

        No final do século XV destaca-se a atuação de Joseph Tournefort e John Ray que aprimoram os sistemas de classificação até então existentes. Pode-se dizer que desde os tempos de Teofrasto que os sistemas de classificação basearam-se no hábito das plantas, sendo todos estes sistemas rigorosamente artificiais.

        Com Carolus Linnaeus inicia-se um período caracterizado pela concepção de sistemas de classificação deliberadamente artificiais, utilizados meramente para auxiliar a identificação. O sistema apresentado por Linnaeus, denominado "sistema lineano ou sexual", as plantas foram classificadas segundo a presença e disposição dos órgãos sexuais. A importância de Linnaeus para a História da sistemática botânica transcende seus trabalhos de investigação científica e pousa também no entusiasmo que passou para seus numerosos discípulos. Na sua pretensão de denominar e descrever todas as formas de vida, animais e plantas, e minerais, Linnaeus publica em 1753 sua obra de maior importância Species Plantarum, na qual ele descreve as espécies em latim e usa o sistema de binômio de Bauhin. Linnaeus propõem que todas as plantas que não apresentam sementes fossem reunidas na Classe Cryptogamie (algas, fungos, musgos e fetos).

      3. Sistemas naturais

      4. Com o aumento das coleções, com a melhoria dos equipamentos ópticos, no final do séc. XVIII e início do séc. seguinte os sistemas artificiais, tipo Lineano, dão lugar a sistemas naturais refletindo a compreensão humana da natureza da época. Assim as plantas foram reunidas segundo caracteres comuns, e serviam o desejo do espírito humano de reconhecer a verdadeira ordem, sem deixar de lado a necessidade prática da identificação. Sob a influencia de De Candolle, importante botânico suíço , Endlicher, botânico vienense, dividiu o reino vegetal em Talófitas (algas, fungos e liquens) e cormófitas ( musgos, fetos e plantas com semente), fazendo parte de um período, início do séc. XIX quando muitos sistemas de classificação foram proposotos.

      5. Sistemas filogenéticos

      6. Nos tempos de Linnaeus o papel da taxonomia era exclusivamente revelar a diversidade da grande e imutável obra da criação divina. Só com a publicação da obra de Charles Darwin (A origem das espécies) é que este sistema artificial é gradualmente permeado pelas idéias evolucionistas e a busca pelas relações evolutivas se acentua. A partir deste momento os biólogos não queriam mais classificar com o simples propósito de apresentar informação, mas também com objetivo de desvendar inúmeras relações evolutivas entre diferentes linhagens de seres. A árvore filogenética do alemão Ernest Haeckel de 1866 demonstra a preocupação em relacionar os diferentes grupos de seres vivos segundo um prisma evolutivo.

        Dos trabalhos realizados nesta terceira fase destaca-se a atuação de August Wilhelm Eichler que em 1875, aceitando os conceitos de evolução, propôs os rudimentos do primeiro sistema baseado numa aproximação das relações genéticas entre plantas. Este sistema gradualmente substituiu os demais em diferentes escolas ao redor do planeta. Eichler dividiu o reino vegetal em dois subgrupos: Cryptogamae e Phanerogamae. Este último contém as plantas com sementes e o primeiro as algas, hepáticas, musgos, pteridófitas e fungos. As Cryptogamae foi dividida segundo três divisões Talophyta, Bryophyta e Pteridophyta. Eichler dividiu as algas dos fungos e as separou em quatro grupos: Cyanophyceae, Chlorophyceae, Rhodophyceae e Phaeophyceae, e as briófitas em Hepaticae e Musci. Estes grupos muitas vezes são utilizados ainda nos dias atuais.

        Os sistemas filogenéticos muito evoluíram e a partir da visão clássica de Haeckel foi desenvolvido o sistema de reinos de Whittaker (1969), modelo que foi dominante até a década de 80. Whittaker divide os seres vivos em cinco reinos: Monera, Protista, Plantae, Fungi e Animalia. Com a possibilidade de sequenciamento de DNA Woese, em 1983, propõem a divisão dos seres vivos em três grandes grupos ou domínios: Eucaria, Bacteria e Archaea. Esta árvore permanece não enraizada, restando a questão universal de quem será o ancestral de todos os seres vivos.

        Como vimos nos sistemas filogenéticos as relações evolutivas entre organismos são freqüentemente representadas em árvores filogenéticas, a qual representa as relações genealógicas entre diferentes taxa segundo hipóteses de um determinado investigador. Estas relações hipotéticas podem ser testadas, pois estão baseadas em bases científicas que têm como origem estudos de fósseis e de ultraestrutura ou moleculares. Em um sistema de classificação filogenético idealmente todos os táxons são monofiléticos, o que quer dizer que, não importando a categoria, todos os membros têm origem a partir de uma espécie ancestral comum. Grupos onde os representantes têm diferentes origens são chamados polifiléticos; e grupos onde apenas um ou alguns representantes apresentam diferentes ancestrais são ditos parafiléticos.

      7. Características homólogas x análogas

      8. A sistemática é essencialmente uma ciência comparativa. Desde os tempos de Aristóteles que se reconhece que semelhanças superficiais não são critérios confiáveis do ponto de vista taxonômico. Um exemplo simples desta problemática pode ser apresentado quando agrupamos devido a presença de asa moscas e pássaros.Uma questão chave na sistemática é a origem das semelhanças ou diferenças. Até que ponto uma determinada semelhança entre diferentes organismos reflete a existência de um ancestral comum ou uma simples convergência adaptativa?Da mesma forma pode-se questionar se uma determinada diferença é fruto de histórias evolutivas distintas ou adaptações de organismos de uma mesma origem a ambiente com diferentes pressões seletivas? Ambos os casos são passíveis de ocorrer, sendo necessário uma investigação detalhada da ontogenia de qualquer estrutura para se averiguar analogias ou homologias entre diferentes taxa. As estruturas que apresentam origem em comum, mas não necessariamente mesma função são ditas estruturas homólogas. Estas são características com as quais classificações evolutivas são feitas de maneira ideal.

        Por outro lado estruturas que apresentam as mesmas funções e são superficialmente semelhantes podem apresentar ontogenia diferente e desta forma história evolutiva distinta. Tais estruturas são ditas análogas e são o resultado de convergência evolutiva.

        È importante lembrarmos que os sistemas atuais, na maior parte das vezes, são mistos, pois ainda não se têm dados suficientes para se esclarecer as diferentes relações evolutivas entre os diferentes grupos de organismos.
         
         

      9. Denominação específica binômio

      10. O nome de uma espécie consiste de duas partes. Uma primeira denominada gênero também chamado de denominação genérica - é uma segunda denominada epíteto específico. Assim a denominação científica para uma das espécies de alface do mar é Ulva fasciata, onde Ulva representa a denominação genérica e fasciata o epíteto específico.

        Quando desejamos nos referir ao conjunto de espécies de um mesmo gênero usamos a denominação genérica. Entretanto o uso do epíteto específico isoladamente não tem significado. Assim a denominação de uma espécie deve sempre ser referente a um binômio estando o epíteto acompanhado da denominação genérica escrita por extenso ou por sua letra inicial: ex. Ulva fasciata ou U. fasciata. Como foi apresentado, nomes de gêneros e espécies deve sempre vir escritos em itálico ou sublinhados.

        Toda espécie validamente descrita apresenta em um determinado herbário ou museu um espécime tipo. Este usualmente é representado por uma planta seca devidamente etiquetada que serve como base de comparação em estudos taxonômicos.

      11. Categorias infra-específicas

      12. Algumas espécies são subdivididas em categorias mais específicas denominadas subespécies e variedades. Alguns botânicos consideram variedade como uma subcategoria de subespécie, sendo que outros as consideram como categorias equivalentes. Embora o binômio prevaleça como sendo a determinação de espécie, algumas pequenas variações podem ser designadas incluindo no binômio uma terceira denominação. Assim determinadas plantas da alga parda conhecida tradicionalmente como Sargassum podem apresentar variantes morfológicos que são posicionados segundo diferentes variedades: ex. Sargassum vulgare var. nanum. Como foi observado o binômio é mantido sendo que a variedade (var.) é escrita a seguir igualmente em itálico.

      13. Categorias supra-específicas sistema hierárquico

      14. Seja para facilitar a ordenação da extraordinária diversidade biológica ou mesmo para representar possíveis processos evolutivos foram criadas categorias acima de gêneros para agrupar este conjunto de espécies. Assim, gêneros são agrupados em famílias, famílias em ordens, ordens em classes, classes em filos (ou divisões) e filos em reinos.

      15. Grupo taxonômico táxon
Neste sistema hierárquico cada grupo taxonômico em qualquer nível é chamado de taxon (plural= taxa). O nível no qual cada táxon é posicionado é chamado categoria. Assim gêneros e/ou espécies são categorias e Sargassum vulgare é um táxon dentro de uma respectiva categoria.
  1. Métodos de Classificação
    1. Métodos tradicionais

    2. Segundo os métodos tradicionais o posicionamento de determinada espécie se dá através da simples comparação de determinado conjunto de características com outras espécies semelhantes. Árvores filogenéticas construídas a partir de métodos tradicionais raramente incluem informações detalhadas de cunho comparativo.Apesar deste método ter fornecido importantes avanços para o conhecimento do processo evolutivo, ele é dependente em grande parte das limitações do pesquisador. Desta forma é comum que classificações diferentes sejam propostas para o mesmo grupo de organismos.

    3. Cladística ou filogenia

    4. O método mais usado nos dias de hoje para análises filogenéticas é a clasdística. A cladística busca grupos monofiléticos, ou clados, os quais podem ser definidos por apresentar uma característica única, denominada como uma apomorfia (ou característica derivada). Caso essa característica seja encontrada em vários grupos, sendo preexistente em relação ao respectivo clado ela é considerada uma característica plesiomórfica, normalmente vinculada ao ancestral. Estas características são posicionadas segundo um outro grupo determinado como grupo externo, normalmente um grupo primitivo em relação aos analisados.

      O resultado de uma análise cladística é um cladograma, o qual é uma representação gráfica de um modelo, ou hipótese das possíveis relações evolutivas entre determinados organismos. Esta hipótese pode ser testada refazendo-se as análises com outros representantes, ou novas características, dos mesmos grupos. Este método muito se aproxima dos métodos utilizados em estudos ecológicos, pois são análises de agrupamentos segundo determinados índices de similaridade ou distância e métodos aglomerativos.

      1. Sistemática molecular
A bioquímica foi e vem sendo utilizada na busca de novas características diagnósticas para estudos taxonômicos. Entretanto a biologia molecular envolve as técnicas atualmente mais utilizadas para fins filogenéticos. A comparação de aminoácidos é freqüentemente utilizada para a verificação do tempo que separa determinado processo de divergência entre diferentes grupos (relógio molecular). Entretanto o isolamento de aminoácidos envolve técnicas caras e trabalhosas.

Uma importante ferramenta para as análises filogenéticas foi as informações produzidas por estudos do sequenciamento do material genético. Estas técnicas de biologia molecular fornecem um grande número de informações, possibilitando a comparação entre um grande número de taxa.

É importante destacar que a biologia molecular sozinha não é capaz de produzir cenários evolutivos satisfatórios. Por isso métodos tradicionais de investigação taxonômica, vasculhando a anatomia, ultraestrutura, entre outros, são indispensáveis para análises evolutivas mais completas.

Referências

Bell, P.R. & Hemsley, A.R. 2000. Green Plants. Their origin and Diversity. 2 Ed. Cambridge Universty Press, Cambridge, 349 p.

Hoek, C. van den; Mann, D.C. & Jahns, H.M. 1995. Algae. An introductio to phycology. Cambridge Universty Press, Cambridge, 627 p.

Lawrence, G.H.M. 1951. Taxonomia das plantas vasculares. Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 296 p.

  Raven, P.H.; Evert, R.F. & Eichhorn, S.E. 1999. Biology of plant. 6 Ed. W.H. Freeman and Company, New York,     944 p.