Cladística 101: aprendiendo a construir cladogramas

¿Cladiqué?

La cladística es una rama de la biología que ayuda a entender los parentescos entre los diferentes grupos taxonómicos. Son especialmente útiles ya que con un solo vistazo (y un ojo ágil, claro) podemos relacionar en poco tiempo el nivel de parentesco de los organismos y sus ancestros más remotos (de ahí que podamos afirmar que las aves son reptiles mutantes).

Claro que una parte es ver el cladograma ya hecho y otra bien distinta es hacerlo. El hecho de vivir en el mundo 2.0 no implica el desconocimiento total de las cosas porque se dispone de la comodidad de las computadoras para el manejo de los datos. Es lógico que para establecer relaciones entre cientos de especies se deben utilizar las computadoras, pero es de obligado que todo geólogo tenga unas nociones mínimas de cladística.

Por ello, en esta segunda entrada de los Cursos 101 vamos a explicar someramente cómo tratamos los datos, cómo realizamos un cladograma y, finalmente, cómo lo interpretamos. Para esta tarea vamos a realizar un sencillo ejercicio de ejemplo.

Vamos a establecer el grado de semejanza entre las áreas 1, 2, 3, 4 y 5 en las que habitan las especies A, B, C, D, E, F y G de tal forma que obtendremos un dendrograma.
La distribución de las especies en las áreas está determinada de la siguiente forma:

• Área 1: A, B, C y G.
• Área 2: A, B, C, F y G.
• Área 3: C, D, E y F.
• Área 4: C, D y E.
• Área 5: A, C, E y G.

Construimos ahora una sencilla tabla en la que visualizar mejor esta información. De modo que:

Tabla 1. Distribución de las especies entre las áreas, donde 1 indica presencia y 0 ausencia de una especie.

El siguiente paso es establecer una matriz de semejanza, en la que relacionaremos cuánto se parecen estas áreas entre sí. Para ello se debe utilizar (en este caso) el índice de Simpson, IS, que establece la relación entre el número de taxones comunes y el número de taxones de la muestra menor de un área:

Tabla 2. Matriz de semejanza. En verde, rojo y azul se muestran los tres grados de semejanza más altos.

Interpretamos a partir de esta matriz que las áreas 1-2 y 3-4 se parecen al 100%, por lo que ambos conjuntos de áreas tienen en común todas las especies que hay en el área con menos especies. Por ejemplo, 1 y 2 comparten las especies A, B, C y G.

Por último construimos el dendrograma, que refleja con un vistazo rápido lo establecido en las tablas:

Pese a ser un ejemplo sencillo estos cladogramas pueden complicarse hasta la saciedad con cientos de especies en multitud de áreas diferentes, lo que permite observar patrones de migración y de evolución de las especies, por lo que es una herramienta diaria en el trabajo de la Paleontología.

Más información en:

• Cladogramas: Ilustrando el parentesco evolutivo.
• How to Build a Cladogram.
• Building the Tree of Life.
• Cladogram Analysis.

Estereográfica 101: nociones básicas de OpenStereo

¡Bienvenidos al Aprendizaje 101!

Tras un parón de unas semanas por motivos académicos y un cambio de look al blog volvemos a la carga con más páginas para el cuaderno de bitácora, más artículos y estrenando la nueva sección de Cursos 101. Aunque este blog está enfocado principalmente a la divulgación de la geología, se nos ha ocurrido la idea de crear estos mini-tutoriales, donde tanto personas interesadas como compañeros geólogos podrán obtener información y aprender sobre algún tema determinado ante una situación de apuro (a todos nos gusta estudiar el día antes) o por mero interés científico.

OpenStereo (a la cual se puede acceder desde el panel lateral de aplicaciones de este blog), desarrollada por el Instituto de Geociências - Universidade de São Paulo es una aplicación gratuita y de uso libre para su uso, entre otras cosas, en análisis de geología estructural.

La aplicación puede descargarse con total libertad desde el siguiente enlace: http://www.igc.usp.br/index.php?id=openstereo.

Una vez descargada podemos comenzar a proyectar líneas, planos de estratificación, esquistosidades de un material metamórfico, etc. En nuestro caso y a modo de ejemplo, proyectaremos seis líneas y seis planos. Un aspecto a tener en cuenta es que la única forma de proyectar con esta aplicación es dando las direcciones con la notación de sentido de inmersión/inmersión para las líneas y sentido de buzamiento/buzamiento para los planos, ya que al ser solo números facilita mucho el trabajo al programa.

De este modo, nuestras líneas son:

1. 227//41
2. 146//64
3. 011//81
4. 329//90
5. 214//22
6. 009//07

Por otra parte, los planos de ejemplo son:

1. 135/28
2. 214/65
3. 300/50
4. 028/14
5. 000/00
6. 180/90

También incluiremos alguna falla, cuya notación se debe dar siguiendo el formato anterior. Para especificar qué tipo de falla es, la notación debe ir acompañada de una letra en función del tipo de falla, siendo n fallas normales, i fallas inversas, d fallas dextrales y s sinestrales. Nuestro ejemplo es una falla inversa cuya notación es:

• 115 83 038 60 i.

El primer paso es escribir estos datos en un bloc de notas de la siguiente forma:

Los valores numéricos que definen las líneas, planos, fallas, etc. deben estar separados por un espacio.

Ahora guardamos el archivo y abrimos los planos en OpenStereo desde File, Open Planar Data (Dipdir/Dip) y seleccionando el archivo .txt que acabamos de guardar. Una vez cargado el archivo es tan sencillo como elegir qué parámetros deseamos ver, como los polos de los planos, los planos o la densidad de población de los mismos. De tal forma que obtendremos algo así:

Representación de los seis planos de ejemplo con sus respectivos polos en una falsilla de Schmidt.

Para las líneas procedemos de la misma manera, solo que esta vez abriremos desde Open Linear Data (Trend/Plunge), obteniendo así los seis puntos que definen las líneas sobre la falsilla.

Representación de la falla y las seis líneas de ejemplo sobre una falsilla de Schmidt.

Por último, para representar la falla volvemos a crear un archivo .txt y definimos sus parámetros y abriéndolo desde Fault Data y luego Open Fault Data (Dipdir/Dip // Trend/Plunge // Sense), obteniendo de esta manera nuestra falla inversa:

Este programa de tan sencillo e intuitivo manejo ofrece infinidad de posibilidades en el mundo de la proyección estereográfica, ya que, por ejemplo, proyectar manualmente 300 planos con sus respectivos polos para realizar un análisis estadístico acaba siendo ininteligible, de ahí la utilidad de esta aplicación.

De nuevo agradecimientos al Instituto de Geociências - Universidade de São Paulo y a todas las personas que han llevado a cabo este proyecto.

Para más información se recomienda visitar:

• Instituto de Geociências - USP.
• Aspectos técnicos de OpenStereo. (PDF)
• La proyección estereográfica en Gaussianos.
• Historia, definición y propiedades de la proyección estereográfica.