Evolução e Filogenia dos Insetos

Prof. Cristiano Lopes Andrade

Universidade Federal de Viçosa

Setor de Entomologia

BAN 160 – Entomologia Geral

Resumo

• Objetivos instrucionais• Evolução• Filogenia• Evolução dos insetos

– Quando surgiram?– Quem são os ancestrais?– Como evoluíram?

• Filogenia dos insetos– Como as ordens de insetos se relacionam?

• Por há tantas espécies de insetos?• Por algumas ordens de insetos são mais diversas que

outras?

Objetivos InstrucionaisAo final desta aula você será capaz de...

• Entender– Os princípios básicos de Evolução e Filogenia

• Explicar– Os principais eventos na evolução dos insetos– Porque os insetos são tão diversos

• Inferir– Porque há grupos de insetos mais diversos que outros

O que é Evolução?

• Evolução significa mudança (mudança de características herdáveis em uma população de organismos)

• É uma teoria que explica...– A mudança dos organismos com o passar do tempo– A complexidade, similaridade e diferenças dos seres vivos– A diversidade da vida

Alfred Russem Wallace Charles Robert Darwin

O que é Filogenia? Parte 1• Evidências apontam que todos os organismos vivos são

geneticamente relacionados• Isto é, quaisquer duas espécies atuais teriam pelo menos um

ancestral em comum

Filogenia ~ Genealogia

Árvore filogenética proposta por Haeckel em 1866

Manuscrito de Darwin, 1837

Ernst Haeckel

• Definição: Conjunto de hipóteses sobre as relações evolutivas de um grupo de organismos

• Assume que: Organismos que compartilham características surgidas recentemente seriam mais próximos evolutivamente

O que é Filogenia? Parte 2

Polietina Schnabl & Dziedzicki (Diptera, Muscidae)

Como e por que reconstruir a filogenia?

• Reconstruir a filogenia é possível pelo estudo:– das similaridades e diferenças entre organismos– da sequência de eventos na evolução dos organismos

• Por que estudar filogenia?– Entender como os organismos evoluíram– Entender como uma determinada característica evoluiu– Entender o surgimento e extinção de alguns organismos – Propor um sistema de classificação (taxonômico) mais

eficiente e sólido

Filogenia de Erotylidae (Insecta: Coleoptera)

Um exemplo...

Então vocês já sabem...

...o que é Evolução

...o que é Filogenia

Agora tem que aplicar isso aos insetos, respondendo:

– Quem são os ancestrais dos insetos?– Quando os insetos surgiram?– Por que são tão diversos?

Quando os insetos surgiram?

Rhyniognatha hirstiTillyard

Insetos Mandíbulas dicondílicas

Asas Entognatha

...há 420 milhões de anos!!!

Quem são os ancestrais dos insetos?

Fóssil: Wingertshellicus backesiBriggs & Bartels, 2001 (Crustacea)

Grupo vivente: Xenocarida

Cephalocarida

Remipedia

Arthropoda

Mandibulata

Hexapoda

Pancrustacea

Filogenia de Arthropoda

Regier et al. 2010. Arthropod relationships revealed by phylogenomic analysis of nuclear protein-coding sequences. Nature, 463: 1079–1083.

Insecta

Insetos são crustáceos!!!

Como os insetos evoluíram?

• Exposição das mandíbulas• Surgimento das mandíbulas dicondílicas• Evolução das asas

– asas permitem explorar novos ambientes– asas se correlacionam com baixa extinção

• Evolução da dobradura das asas sobre o abdômen• Evolução da metamorfose

– Diminuição da competição intra-específica?• Irradiação adaptativa

Filogenia dos insetos: grandes grupos e eventos

Insecta

Pterygota

Palaeoptera Neoptera

Exopterygota Endopterygota

Asas não dobram Asas dobram sobre o abdômen

Metamorfose “simples” Metamorfose “complexa”

ArchaeognathaZygentoma

Surgimento das asas

Ephemeroptera Odonata

Polyneoptera Paraneoptera

Exposição das mandíbulas

DicondyliaMandíbulas dicondílicas

Mandíbulas monocondílicas

Dobradura das asas

Asas não dobram sobre o abdômen

Asas dobram sobre o abdômen

Evolução da metamorfose

Amarelo: proninfa, protolarva e larva

Verde: ninfa e pupa

“Hemimetábolo”

Holometábolo

ExopterygotaMetamorfose “simples”

Polyneoptera

Filogenia dos insetos: Polyneoptera

DermapteraZoraptera

Notoptera

Grylloblattodea Mantophasmatodea

IsopteraMantodea Blattodea

Dictyoptera

Orthoptera Phasmatodea Plecoptera Embioptera

?

??

?

Expansão das veias anais das asas

ExopterygotaMetamorfose “simples”

Paraneoptera

Filogenia dos insetos: Paraneoptera

Thysanoptera

Psocodea

Psocoptera Phthiraptera

Hemiptera

Sternorrhyncha Auchenorrhyncha

?

Heteroptera

Redução ou perda dos palpos labiais

EndopterygotaMetamorfose “complexa”

Filogenia dos insetos: Endopterygota

HymenopteraColeoptera Neuroptera StrepsipteraMegaloptera Raphidioptera

DipteraMecoptera Siphonaptera

Trichoptera Lepidoptera

Por que há tantas espécies de insetos?

• Idade do grupo: insetos surgiram há muito tempo...• Altas taxas de especiação• Características peculiares

– Exoesqueleto– Metamerismo e apêndices: possibilidades de especialização– Vôo: explorar novos ambientes– Larvas dos Holometabola: explorar diferentes recursos

• Pequeno tamanho corporal e populações grandes• Baixas taxas de extinção

Grimaldi & Engel (2005) Evolution of the Insects

Grimaldi & Engel (2005) Evolution of the Insects

~80% dos insetos são holometábolos...

Por que algumas ordens de insetos são mais diversas que outras?

Isso vocês tem que pensar e responder...

Tchau...