O que é taxonomia?

Se você visse uma criatura com penas e dois pés no gramado, o que diria às pessoas que viu? Robin? Um melro? Que tal um dinossauro?

Do ponto de vista de um taxonomista, você não poderia dar errado com dinossauros. De acordo com a taxonomia, disciplina que atribui nomes científicos oficiais a todos os organismos conhecidos, todas as aves são dinossauros. "Robin" e "melro" são nomes comuns que podem significar coisas diferentes em lugares diferentes, enquanto o clado "Dinosauria" é uma designação científica clara - e inclui pássaros, que descendem dos antigos gigantes.

Fundamentalmente, a taxonomia é a ciência de nomear, definir e classificar "grupos de organismos biologicamente, evolutivamente distintos", disse David Baum, botânico da Universidade de Wisconsin-Madison que estuda evolução e sistemática. O biólogo da Universidade de Stanford, Paul Ehrlich, coloca isso de forma mais simples em um ensaio no site Birds of Stanford: "Taxonomia ... é a ciência de classificar organismos."

A disciplina de taxonomia analisa como as criaturas devem ser agrupadas em diferentes táxons (por exemplo, essas aves particulares constituem uma espécie distinta daquela); determina como chamar esses táxons (esta espécie de pássaro é Spinus tristis, o pintassilgo americano, e esse é Eudyptes robustus, um pinguim com crista); e descreve como grupos menores se aninham em grupos maiores, por exemplo, como espécies diferentes são agrupadas em um gênero.

Esse aninhamento vai de espécie a gênero, depois sobe por família, ordem, classe, filo, reino e domínio. Portanto, gatos domésticos, as espécies Felis catus, residir no gênero Felis, aninhando dentro da família Felidae (junto com outros gatos, como tigres e linces), que por sua vez está na ordem Carnivora (com outros carnívoros, como ursos e morsas). Esta ordem nidifica dentro da classe Mammalia, que também inclui zebras, baleias e humanos. Os mamíferos fazem parte do filo Chordata, que engloba todos os vertebrados e criaturas mais exóticas, como o squirt. Este filo vive no reino Animalia, que faz parte do domínio Eukaryota, que engloba tudo com um núcleo em suas células..

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A taxonomia também decide sobre o nome binomial de duas partes de gênero e espécie que os cientistas usam para designar formalmente um organismo específico (Homo sapiens para nós, Clostridium difficile para um de nossos indesejáveis ​​convidados bacterianos).

Esses nomes definitivos tornam a taxonomia crucial para os cientistas, disse Baum. "Precisamos ter uma comunicação clara. Portanto, se estou falando sobre um grupo evolucionário específico e outra pessoa [também], sabemos que estamos falando sobre a mesma coisa", disse ele. "Essa é a razão fundamental pela qual precisamos absolutamente de taxonomia."

Taxonomia ecoa evolução

Inerente a essa utilidade está a maneira como a taxonomia agrupa os organismos de acordo com seus relacionamentos. Na taxonomia moderna, isso significa descrever ligações evolutivas. Um grupo taxonômico deve sempre se referir a um conjunto de organismos que descendem do mesmo ancestral, em algum ponto da história evolutiva. Todas as espécies do mesmo gênero compartilham um ancestral comum. O mesmo vale para cada gênero dentro de uma família e assim por diante.

A taxonomia está tão entrelaçada com a teoria da evolução, de fato, que pode ser difícil delinear quando um pesquisador está "fazendo taxonomia" e quando está "fazendo biologia evolutiva", disse Baum.

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Classicamente, um taxonomista se dedica à taxonomia examinando as várias características de um organismo ou grupo de organismos, comparando-os com exemplos conhecidos e, então, se garantido, reatribuindo nomes ou atribuindo novos. Um taxonomista pode pegar um conjunto de espécimes e separar espécies potencialmente diferentes, como descreve o Secretariado da Convenção sobre Diversidade Biológica do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente.

O investigador verificaria então se esses grupos já tinham nomes, às vezes lendo descrições de espécimes centenárias ou comparando com amostras de museus e herbários. Eles olhariam para as características externas e internas e talvez até analisassem o DNA. Caso essas comparações não mostrem correspondências, o taxonomista redigirá uma descrição e atribuirá um novo nome de espécie de acordo com as complicadas regras da nomenclatura taxonômica. Então, o achado seria publicado.

Esse trabalho pode envolver um pouco de descoberta evolutiva, além de apenas nomear. Na prática, os taxonomistas estão fazendo biologia evolutiva, disse Baum. "Eles estão reconstruindo a história evolutiva. E assim, o tempo todo, descobrem novas relações evolutivas entre os organismos."

A interdependência do campo com a teoria da evolução também significa que a taxonomia, por sua vez, deve responder às descobertas evolutivas. Então, agrupamentos e nomes podem mudar, às vezes dramaticamente.

Os répteis, por exemplo, originalmente abrangiam lagartos, cobras, tartarugas e crocodilos. Os pássaros foram considerados distintos. Com o tempo, no entanto, os cientistas descobriram que os crocodilos eram mais parentes dos pássaros do que os outros répteis. (Isso foi descoberto primeiro por meio de estudos morfológicos, mas depois bem confirmado por meio de análise molecular, disse Baum.) Isso deixou os taxonomistas em um dilema sobre a que o agrupamento "réptil" deveria se referir, já que um de seus membros principais era agora visto como mais intimamente relacionado com um estranho, Baum disse.

"Se a taxonomia não reflete a história evolutiva adequadamente, e as pessoas presumem que sim, então elas tendem a cometer erros ..."

- botânico David Baum

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Os taxonomistas poderiam ter reservado o termo "réptil" para se referir aos membros não-crocodilos (cobras, lagartos e tartarugas), já que os crocodilos eram mais próximos dos pássaros. Em vez disso, os cientistas expandiram os répteis para agora incluir pássaros.

Expandindo ainda mais, os cientistas finalmente aceitaram que um grupo de dinossauros, os terópodes, são mais estreitamente relacionados aos pássaros do que a quaisquer outros répteis. (A evidência disso foi construída ao longo dos anos, começando com o Archaeopteryx na década de 1860 e continuando com a descoberta de muitos dinossauros com penas na década de 1990.)

Novamente, os taxonomistas poderiam ter restringido o termo "dinossauros" àqueles dinos dos quais os pássaros não descendem. Mas os pesquisadores optaram por manter o agrupamento de todos os dinossauros anteriormente reconhecidos, como Dinosauria, enquanto reconheciam os pássaros como descendentes de um ramo de dinossauros..

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Ao responder a descobertas evolutivas como essa, a taxonomia faz mais do que mudar a nomenclatura: ajuda os cientistas a evitar erros, disse Baum. "Se os pássaros fossem mantidos taxonomicamente separados dos crocodilos, os biólogos tenderiam a fazer suposições de que a anatomia e a fisiologia dos crocodilos seriam semelhantes às dos lagartos, em vez de olhar para os pássaros", disse ele. "Se a taxonomia não reflete a história evolutiva de maneira adequada, e as pessoas presumem que sim, então tendem a cometer erros de inferência. Eles tendem a tirar conclusões precipitadas."

Quem inventou a taxonomia?

A evolução nem sempre desempenhou esse papel na taxonomia, no entanto. O sistema hierárquico de classificação de hoje se originou com Charles Linnaeus, um botânico sueco do século 18. Lineu não subscreveu a teoria de Darwin - em parte pela razão perdoável de que ainda não havia sido inventada. Portanto, o primeiro grande marco na evolução da taxonomia moderna, disse Baum, veio com a incorporação da teoria da evolução. "Desde Darwin, havia uma intenção de refletir a história evolutiva no sistema taxonômico."

Exatamente como fazer isso, entretanto, permaneceu obscuro até meados do século XX. Então, cientistas alemães como Willi Hennig mostraram que "se você deseja refletir a história evolutiva, então deve apenas dar nomes a ... esses grupos que vêm de um ancestral comum", disse Baum.

Hoje, esses "grupos monofiléticos", ou grupos que descendem de um ancestral comum, governam como os taxonomistas delineiam táxons, com grupos se ramificando da árvore da vida de seus ancestrais comuns. É por isso que cada gênero em uma família deve compartilhar um ancestral comum e assim por diante. "Assim como em uma árvore normal, imagine agarrar um galho e dizer: 'Bem, tudo o que está neste galho, vamos dar um nome", disse Baum. Esse é um grupo monofilético.

Outros eventos importantes na própria evolução da taxonomia serviram para reforçar os insights de Darwin e Hennig. O advento da análise de DNA ajudou os cientistas a medir com mais precisão como os organismos relacionados são, e os saltos no poder computacional desde então aceleraram essas descobertas genéticas, disse Baum.

O problema com a taxonomia clássica

Mas no meio desta era computacional brilhante e moderna, a taxonomia retém traços de suas raízes centenárias - que alguns cientistas, incluindo Baum, chamam de bagagem.

Os nomes binomiais, para começar, surgiram da mentalidade pré-darwiniana de Linnaeus. Para Linnaeus, Baum disse: "Os gêneros foram o que Deus criou e, após a criação, houve alguns rearranjos que geraram diferentes espécies do gênero. Portanto, gênero era o tipo - 'gênero' significa 'tipo' em latim - [ e] espécies eram a variedade, a modificação disso. "

Assim, o próprio sistema de nomenclatura que nos dá o Homo sapiens e o Tiranossauro rex reflete uma visão criacionista, disse Baum.

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"Uma classe de caracóis não pode ser comparada de forma significativa com uma classe de peixes."

- filogeneticista Ronald Jenner

Para Baum e outros, a "bagagem" da taxonomia pesa sobre todo o sistema de classificação, principalmente por causa das classificações. A informação importante em taxonomia, argumentam esses cientistas, é que os grupos delineados compartilham um ancestral comum, não se contam como gênero, filo, família ou ordem. Essas classificações sugerem uma equivalência entre táxons que não corresponde à realidade, disse Baum.

Um filo, por exemplo, poderia ter uma gama de diversidade e linha do tempo de divergência evolutiva muito diferente do que outro, apesar de ambos serem filos, escreveu Christie Wilcox em Quanta. "As classificações não significam nada específico ou uniforme em todos os grupos de vida", escreveu ela.

"Uma classe de caracóis não pode ser comparada de forma significativa com uma classe de peixes", disse o filogeneticista do Museu de História Natural de Londres, Ronald Jenner, ao Quanta.

Um sistema alternativo poderia apenas classificar os organismos por seus grupos monofiléticos - os táxons aninhados que compartilham ancestrais comuns - sem atribuir nomes de classificação. "Você ainda teria o Mammalia. Simplesmente não seria uma questão, o Mammalia é uma ordem, é um filo, é outra coisa?" Disse Baum. "Você ainda pode ensinar a um aluno que estes são os grandes grupos que você precisa entender, sem sugerir que eles têm alguma comparabilidade - você sabe, esta família e aquela família têm algo em comum como famílias.

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Um grande passo em direção a tal reforma taxonômica chegou recentemente, com a última versão da publicação PhyloCode em 2019. Este projeto visa "redesenhar o sistema nomenclatural para que você possa decidir o nome correto de um táxon [grupo de organismos relacionados] independente da classificação, "Baum disse. Sob esse sistema, "Mammalia" pode ser definida não como uma classe, mas como todos os organismos que compartilham um ancestral comum mais recente com humanos e ornitorrincos, disse Baum. O nome Mammalia ainda se referia a um grupo com um ancestral comum, mas não haveria classificação como "classe", sugerindo incorretamente que o grupo era semelhante em tamanho ou diversidade a outras classes.

Construir este sistema alternativo, entretanto, exigirá um enorme banco de dados de definições filogenéticas - definições de grupos que estão intimamente relacionados. Esse é um projeto enorme e contínuo, disse Baum. PhyloCode permanece controverso entre biólogos e taxonomistas, e o esforço continuará ao lado das classificações, definições e batalhas nomenclaturais tradicionais que ocuparam os taxonomistas por séculos. Então, pelo menos por enquanto, os cientistas ainda recorrem à forma tradicional de taxonomia para atribuir às espécies recém-descobertas seus nomes e suas manchas na árvore da vida.

Recursos adicionais:

• Encontre informações taxonômicas sobre organismos norte-americanos no Sistema Integrado de Informações Taxonômicas do governo dos EUA.
• Leia sobre "vândalos" taxonômicos na Smithsonian Magazine.
• Saiba mais sobre o projeto PhyloCode da International Society for Phylogenetic Nomenclature.