Diversidad biológica y clasificación
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Diversidad Biológica y Clasificación
La taxonomía es la rama de la biología relacionada con la identificación y los nombres de los organismos. El filósofo griego Aristóteles fue quien aparentemente comenzó
la discusión sobre la taxonomía. Al naturalista británico John Ray se le atribuye la revisión del concepto acerca de como nombrar y describir los organismos. En el siglo XVIII, el
botánico suizo, Carolus Linneus clasificó todos los organismos conocidos en dos grandes grupos: los reinos Plantae y Animalia. Robert Whittaker en 1969
propuso cinco reinos: Plantae, Animalia, Fungi, Protista, y Monera. Se propusieron otros esquemas proponiendo mas reinos, sin embargo la mayor parte de los biólogos
emplean el de los cinco reinos. Estudios recientes sugieren que se deben emplear tres dominios : Archaea, Bacteria,
y Eukarya e incluir un nuevo reino el de las archibacterias.
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Note el incremento de inclusiones de los grupos taxonómicos "altos". Los Reinos abarcan muchas mas criaturas que los géneros.
Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update/. Note la similar distribución numérica de los reinos animal y vegetal..
Linneo trató de clasificar todas las especies conocidad en su tiempo (1753). La clasificación jerárquica Linneana se basó en la premisa que la especie era la menor unidad y
que cada categoría (o taxon) se encuentra comprendida en una categoría superior.
Clasificación linneana del ser humano:
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Reino Animal
Phylum: Cordados
Clase: Mamíferos
Orden:
Primates
Familia:
Hominidae
Género: Homo
especie: sapiens
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Linneo también desarrolló el concepto de nomenclatura binomial,
de manera tal que los científicos que hablan y escriben en diferentes idiomas puedan comunicarse claramente al respecto de nombres de especies. Por ejemplo Hombre en inglés es
Man, Herr en alemán, Ren en chino, y Homo en Latín. Linneo impuso el Latín, que por aquella época era el lenguaje de los hombres cultos. Si un científico hoy por hoy menciona
Homo, los científicos saben a que organismo/taxón se refiere esa palabra.
La construcción de árboles filogenéticos
La taxonomía es una parte de una gran división del la biología llamada
sistematica. La determinación de la filogenia es uno de los objetivos de la sistemática. Esto se realiza por medio de la construcción de árboles filogenético, que, en un
sentido representan hipótesis evolucionarias y tratan de definir grupos monofiléticos. Para construirlos, se deben tener datos que provienen de las características usadas en la
clasificación. Existen muchos métodos de clasificación, entre ellos: el tradicional , la fenética, y la cladística. Difieren en la manera
que valuan ciertos caracteres. Veamos como la clasificación tradicional trata los reptiles, aves y mamíferos.
Clasificación
tradicional
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Los datos usados en la sistemática tradicional enfatizan tanto el
antecesor común (monofilésis) y como a el peso de la divergencia entre grupos.
Los datos tradicionales, desde el punto de vista lineeano, son que las
aves tiene plumas, los reptiles escamas y los mamíferos pelos. Usando esto, como mayor característica se construye una clasificación como en (a). Los fósiles, evidencias de vidas
pasadas no se incluyen en esta clasificación.
Dado que todos estos grupos tienen huevos con amnios, o una
modificación de el, deberían unirse en un taxón superior. Linneo colocó a cada uno de estos grupos en una clase separada dentro del Phylum Chordata. Un caracter primitivo es uno
presente en el antepasado común y en todos los miembros del grupo, tal como el huevo con amnios.
Un caracter derivado es el que se encuentra en un linaje particular
dentro de un grupo mas grande. En nuestro ejemplo, pelos y plumas pueden considerarse como caracteres derivados. La obervación tradicional de nuestro ejemplo es que aves y
mamíferos evolucionaron de los reptiles debido sus únicos caracteres derivados.
Cladística y
Cladogramas
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La cladística es un tipo de sistemática desarrollada por Willi Hennig,
tratando de conseguir un método mas objetivo de clasificar organismos. Los cladistas agrupan individuos basándose en que comparten caracteres derivados (durante el proceso
evolutivo si alguien adquiere un nuevo carácter que se transmite a sus descendientes, dos grupos que comparten este caracter derivado guardan un parentesco mas estrecho entre sí,
que un grupo que carezca de ellos) y no en las similaridades generales de los potenciales miembros de un grupo. En el ejemplo superior, el huevo con amnios se usa para unir al
grupo que comparte un antecesor común, dado que NO está presente en un grupo que no comparte este linaje. El uso de ls plumas y el pelo para separar aves y reptiles de mamíferos
NO es un factor en las hipótesis cladísticas, o cladograma, dados que son caracteres únicos en un taxón del grupo.
Este dendograma traza el linaje de las aves desde sus antepasados los
dinosaurios. Los nodos o puntos de ramificación señalan la aparición de una línea que reune una nueva serie de caracteres derivados (novedades evolutivas). En este cladograma los
Therapoda proceden de un dinosurio precursor que ya poseía huesos huecos y tres dedos. Siguen siendo dinosaurios, un subgrupo de Saurischia. Cada línea o clado se incluye en otro
mayor (rectángulos de color que representan "conjuntos anidados" ), por ello las aves son manirraptores, tetanuros y dinosurios terópodos. Modificado de:(Investigación y Ciencia,
El orígen de las aves y su vuelo, K. Padian y L.M Chiappe, Abril 1998 .
Un interesante y ameno relato respecto aporte al tema de si las aves
se originan o no de los dinosaurios se encuentra en Investigación y Ciencia, El orígen de las aves y su vuelo, K. Padian y L.M Chiappe, Abril 1998 .
El valor de la cladística consiste en la generación de hipótesis
múltiples (cladogramas alternativos) que pueden evaluarse con datos adicionales, todo en un contexto parsimonioso (el menor número de etapas es considerada la más correcta). Una
cuestión importante....¿es la evolución siempre parsimoniosa?
El rigor cladista introducido en la sistemática es útil para que la
sistemática tradicional observe sus clasificaciones subjetivas con una nueva luz . En el diagrama inferior, los caracteres derivados compartidos se indican como marcas que cruzan
la línea. El clado de los mamíferos esta unído por el pelo, el clado lagartija, paloma, ratón-chimpancé por garras o uñas, etc.
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Clasificación cladista
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El ejemplo superior, tratado cladísticamente produce una clasificación
muy diferente. Note que los cocodrilos tienen mas en común (en sentido cladístico) con las aves que con otros reptiles.
Aves y cocodrilos
forman un clado, o grupo monofilético unido por caracteres derivados compartidos que no estan presentes en otros grupos. Si construimos un grupo linneano de este cladograma,
tendremos una clase de aves y cocodrilos, una segunda clase de lagartos, vívoras y tortugas y una tercera clase de mamíferos.
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Una de las aplicaciones mas interesantes de la cladística es la
cuestión de los pandas. Se pensó en un principio que era un oso, pero por sus carcters cercanos a los mapaches hizo que se los coloque cercanos a ellos. El panda menor vive en la
misma región de China que el panda gigante pero tiene grandes similaridades con los mapaches, mientras que los estudios de hibridización de ADN sugieren que el panda gigante esta
en el clado de los osos y el panda menor en el clado de los mapaches. Ambos comparten un antecesor común, como lo indica los caracteres derivados que comparten, además de los
otros caracteres derivados de la evolución convergente (adaptaciones a su única fuente de energía: el bambú). El diagrama superior muestra esta divergencia del antecesor común, e
intenta además mostrar el tiempo al cual ocurrió esa divergencia.
Fenética
La fenética es un proceso por el cual los taxones se agrupan basados
en el número de sus similaridades (o diferencias, dependiendo del coeficiente numérico empleado). Los características de las especies se dividen en caracteres unitarios, se les
asigna números y se los codifica como más, ménos o cero. Los datos son procesados matemáticamente usando un algoritmo que genere una matriz de acuerdo al número de similaridades
(o diferencias según el caso) que comparten. La clasificación fenética esta plagada de problemas , pero resulta útil como intento de objetivizar el proceso de clasificación. Con
este sistema se da igual peso a un carácter, sin tomar en cuenta cualquier evaluación subjetiva, así el hecho de que los lagartos rengan cinco dedos los hace mas parecidos a los
humanos que a las serpientes. No se hace diferencia entre homología y analogía, los fentistas sostienen que si se toman en cuenta suficientes caracteres los problemas
desaparecen.
Taxonomía
Molecular
Las técnicas bioquímicas resultan hoy por hoy muy importantes en la
sistemática evolutiva con dos grandes ventajas:
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los resultados son objetivos y medibles
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pueden compararse organismos muy diferentes
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Con el desarrollo de las técnicas de secuenciación de los aminoácidos
de las proteínas y los nucleótidos del ADR y el ARN es posible comparar al mas básico de los niveles: el gen.
Una manera de comparar secuencia grandes del genoma es por medio de la
hibridación ADN-ADN, basándose, entre otros, en el temperatura de disociación de las cadenas originales y de los híbridos entre las especies a comparar.
Nomenclatura
El nombre de las epecies sigue una serie de reglas dadas por , el
Código Internacional de Nomenclatura Botánica (International Code of Botanical Nomenclature, ICBN, enlace para una versión en línea) para las plantas, y el Código de
Nomenclatura Zoológica ( International Code of Zoological Nomenclature, ICZN) para los animales.
Algunas reglas generales de nomenclatura:
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Todas las taxas o categorías deben pertenecer a un grupo
taxonómico superior. A menudo un organismo recién descubierto es la única especie de un solo género, dentro de una sola familia.
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El primer nombre válido y efectivamente publicado tiene la
prioridad. Esta regla ha causado numerosos cambios de nombres, especialmente con organísmos fósiles: Eohippus (el pequeño "caballo del alba") es inválido, siendo la
desiganción oficial Hyracotherium (la "bestia hiracoidea") . Sin embargo, algunas veces los nombres pueden ser conservados si los sistemáticos lo
acuerdan.
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Todas las taxas deben tener un autor. Cuando ud. vé un nombre
científico como Homo sapiens L, la L es por Linneo, que fue el primero en describirlo y darle nombre. En muchos casos se escribe el apellido con detalle
p.ej.Libopollis jarzenii Farabee et al.( un pólen fósil descripto por el autor en orginal de estas páginas), o Leptodactyllus chaquensis Cei
(nuestra rana común, descripta por el Dr. Cei, científico de origen italiano de gran influencia en el desarrollo de la biología en nuestro país).
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La clasificación de los organismos
TAXONOMÍA deriva del griego, taxis:
significa orden y nomos: ley u norma. Es la parte de la ciencia que se ocupa de la ordenación y clasificación, como así también de las bases, principios y leyes que
regulan dicha clasificación. Se dice que una determinada categoría taxonómica es NATURAL cuando todos los grupos taxonómicos que la forman están relacionados
filogenéticamente. Lo cual no siempre concuerda con los sistemas de clasificación.
Categorías
taxonómicas: son los distintos
niveles de jerarquías en un sistema de clasificación.
La especie es
considerada por el Código Internacional de Nomenclatura como la categoría taxonómica básica. Hasta avanzado el S. XIX se consideraba a la especie como "grupos de
individuos con características morfológicas propias que se diferencian de otros grupos próximos", en lo que se reconoce como especie morfológica. Linneo
concibió a la especie como inmutable y expresó que "hay tantas especies como formas distintas fueron creadas al principio". Luego de Darwin y Mendel es claro que esta
teoría fijista no se ajusta... y que las especies pueden variar con el tiempo.
El concepto de especie biológica se define como el conjunto de poblaciones formadas por individuos que tienen el potencial para cruzarse entre ellos y producir
descendencia fértil, y que se encuentran aislados de otros grupos próximos; esta definición también es conocida como especie sexual.
El problema aparece cuando se
consideran organismos que dependen casi exclusivamente de la reproducción asexual, como los procariotas y protistas, o cuando existen poblaciones que se solapan entre si y
presentan cierto grado de reproducción entre ellas. Para esto se desarrolló el concepto evolutivo de especie, que incluye, además de las actuales, a todas las poblaciones
anteriores que sucesivamente dieron origen a una especie determinada actual.
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El grupo argentino Les Luthiers que mezcla con maestría música y humor, empleando instrumentos informales , remeda en solfa lo confuso que puede
resultar un determinado criterio de clasificación y los equívocos que pueden surgir.
Y dice el narrador:
Muchos especialistas sostienen que algunos animales son sensibles a la música, Mastropiero entre ellos.
Entre los especialistas.
Tal vez la experiencia mas fascinante de Mastropiero sobre los sonidos que emiten los distintos animales, fue la que realizo con un rebaño de ovejas,
en la hacienda de su amigo Gustav Schafterfen.
Allí comprobó que el 37% de los ovinos estudiados proferían un sonido que se iniciaba con un ataque bilabial nasal laringeo, similar a una M, seguido
por una reiteración en staccato de un sonido de E abierta gutural con resonancias palato-alveolares, o sea M-E-E-E-E-E.
El restante 63% reemplazaba el ataque bilabial nasal, por un ataque bilabial fricativo laringeo, B-E-E-E-E-E. Además, del total de ovejas que emitían
B-E-E-E-E-E un 12% también podía emitir M-E-E-E-E-E, y las llamo ovejas de balido mixto, ambivalentes o ambibalantes.
Por otra parte, si bien algunas B-E-E-E-E-E podían M-E-E-E-E-E, ninguna M-E-E-E-E-E podía B-E-E-E-E-E, salvo QU-E-E-E-E-E estuviera en la proximidad de
una B-E-E-E-E-E ambibalante, en cuyo caso dicha M-E-E-E-E-E no hacia ni M-E-E-E-E-E, ni B-E-E-E-E-E, sino que guardaba un respetuoso silencio. Pero lo
que mas asombro a Mastropiero, fue que en medio del rebaño, había una oveja que no balaba como las demás y que cada vez que lo veía corría hacia el
profiriendo un extraño: U-U-U-U-U.
Mastropiero creyó encontrarse ante un hallazgo científico, grande fue su desilusión al descubrir de que no se trataba de una simple
oveja, sino de la hermana de Gustav Schafterfen.
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Les Luthiers y una peculiar forma de clasificar ovejas
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La
diversidad de la vida
El botánico
sueco, Linneus, intentó clasificar todas las especies conocidas en su tiempo (1753) en categorías inmutables. Muchas de esas categorías todavía se usan en biología
actual. La clasificación jerárquica Linneana se basaba en la premisa que las especies eran la menor unidad, y que cada especie (o taxón) estaba
comprendida dentro de una categoría superior o género.
Los nombres científicos de plantas y
animales se escriben con estas dos palabras: género y especie, Linneus también denominó a este concepto nomenclatura binomial, y eligió
el latín, en ese entonces el lenguaje de los "hombres cultos" en todo el mundo, para escribirla, con el objeto de asegurar que todos los científicos entendieran la
nomenclatura. Actualmente se sigue utilizando el latín por ser una lengua muerta.
Ejemplo de la clasificación taxonómica del ser humano:
Reino: Animal |
Phylum: Cordados |
Clase: Mamíferos
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Orden: Primates
Familia: Hominidae
Género: Homo
especie: sapiens
Reinos
y Dominios
Desde la época de
Aristóteles los organismos vivos se reunían en solo dos reinos: Animal y Plantas. Dada la ambigüedad de algunos organismos unicelulares,
Ernst Haeckel (S. XIX) creó el tercer reino Protista, para incluir aquellos organismos unicelulares con aspectos intermedios entre plantas y animales.
El cuarto reino establecido
es Monera, que abarca bacterias y algas verde-azuladas, la característica principal de este reino es la presencia de células procariotas: sin núcleo celular
definido ni organelas. Los organismos de los reinosAnimal, Planta y Protistas están formados por células eucariotas, es decir con
núcleo rodeado por membranas y orgánulos celulares.
R. H. Whittaker en 1969 separó a
todos los hongos de las plantas en el quinto reino: Fungi, poseen células eucarióticas, tienen núcleos y paredes celulares pero carecen de pigmentos
fotosintéticos. En 1978 Whittaker y Margulis conservaron estos mismos 5 reinos pero incluyeron a las algas en las Protistas, denominándolo Protoctista
La mayoría de los biólogos actuales
reconocen estos cinco reinos: Moneras, Protistos, Hongos, Plantas y Animales, que se
basan en la organización celular, complejidad estructural y modo de nutrición.
En 1977 Carl Woese propuso una
categoría superior a reino: DOMINIO, reconociendo tres linajes evolutivos;ARCHEA, BACTERIA y EUKARYA. Las características para separar estos dominios
son el tipo de célula, compuestos que forman la membrana y estructura del ARN.
Bajo el microscopio todas las
bacterias aparecen similares, además la escasez de fósiles ha dificultado el establecimiento de las relaciones evolutivas entre ambos grupos. La evidencia presentada
por la biología molecular sugiere que los primitivos procariotas se separaron en dos grupos muy temprano en el desarrollo de la vida en la tierra, los descendientes de
estas dos líneas son las Eubacterias y las Arqueobacterias consideradas el sexto Reino.
DOMINIOS: Caracteres que los definen
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BACTERIA
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ARCHEA
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EUKARYA
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Células
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procariotas
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eucariotas
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Núcleo con
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no
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SI
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Membranas lipídicas
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enlazados por ester,
no ramificados
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enlaces eter, ramificado
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enlazados por éster,
no ramificados
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organelas
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no
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SI
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ribosomas
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70S
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80S
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Versión simplificada y modificada
del Árbol filogenético Universal establecido por Carl Woese y su discípulo Gary Olsen que muestra los tres Dominios. El término "dominio"
refiere a un nuevo taxón filogenético que incluye tres líneas primarias: Archaea, Bacteria y Eucaria. En línea descendente siguen seis Reinos
I-Moneras, II-Arqueobacterias (obviamente separadas de Moneras), III-Protistas, IV-Hongos, V-Plantas y VI-Animales.
Se representa en este esquema
una raíz única que tiene en su base a LUCA, último antepasado común universal de las células modernas, equivale a lo que es Lucy en el árbol
evolutivo de Homo sapiens, es decir, no la primera célula, sino una célula ya evolucionada, con todas las características de sus futuros descendientes: los
actuales procariotas y eucariotas.
Pero bien podríamos colocar en la
base un manojo de raíces o nube difusa para representar a la "Comunidad ancestral común de células primitivas" a partir de la cual divergieron ramas que
dieron orígenes a los tres dominios actuales y además surcar la grafica con enlaces transversales entre ramas para indicar la existencia de una transferencia
horizontal de genes.
En realidad al Árbol filogenético Universal cabría agregarle: "del mundo celular" ya que no incluye a virus, viriones...
Los Virus , las partículas subvirales, viroides, virusoides, ARNs satelites, los priones y¿....?, son entidades no celulares que poseen rasgos atribuibles a lo que se entiende por vida, poseen individualidad y
entidad biológica y se deben incluir por lo tanto entre las formas que hacen a la diversidad de la vida. Pretender que no son seres vivos sería paradojal, ya que en muchos
casos debemos asegurarnos que estén muertos.........Y
al final...
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La clasificación
de 5 reinos de Whittaker, con las modificaciones de Margulis y la consideración de tres Dominios, incorporando a Archea con el 6º reino Arqueobacterias es la
clasificación que mayor difusión ha alcanzado a la fecha ¿?, y es la que usaremos en estos hipertextos.
Otros muchos autores han realizado (y
continúan haciéndolo) diversas propuestas, en base a avances bioquímicos, moleculares, etc. pero aún no son ampliamente aceptadas por la comunidad científica en
general.
Cronología de
las clasificaciones
Este tema es solo para aquellos
interesados en la sucesión de la historia y para mostrarles la diversidad de pensamientos con respecto a un tema...
Clasificación tradicional:
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Reino Animalia
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Reino Plantae
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Tres Reinos: Sistema de Haeckel (1894)
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Reino Protistas
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protists atípicos
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Protozoa
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Protophyta
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Reino Planta
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Reino Animal
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Sistema de Copeland: cuatro Reinos (1956)
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Reino Mychota
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Reino Protoctista
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Reino Plantae
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Reino Animalia
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Whittaker: Cinco Reinos (1969)
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Reino Monera
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Reino Protista
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Reino Plantae
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Reino Fungi
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Reino Animalia
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Esquema de Margulis: dos dominios y 5 reinos (1988-1996)
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Dominio Prokarya
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Dominio Eukarya
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Reino Protoctista
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Reino Fungi
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Reino Plantae
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Reino Animalia
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Cuatro Subdominios (Mayr 1990)
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Dominio Prokaryota
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Subdominio Eubacteria
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Subdominio Archaebacteria
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Dominio Eukaryota
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Subdominio Protista
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Subdominio Metabionta
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Reino Metaphyta (Plants)
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Reino Fungi
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Reino Animalia
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Tres Dominios (Woese 1990)
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Dominio Bacteria
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Dominio Archaea
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Dominio Eucarya
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Suprareinos y Seis Reinos (Cavalier-Smith 1998)
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Superreino Prokaryota
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Superreino Eukaryota
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Reino Protozoa
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Reino Animalia
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Reino Fungi
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Reino Plantae
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Reino Chromista
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