Tradicionalmente, considerava-se que os artrópodes teriam tido origem nos anelídeos, por causa da semelhante segmentação do corpo. No entanto, estudos genéticos recentes mostraram que não é assim e que os filos mais próximos dos artrópodes são os Onychophora e os Tardigrada, formando um grupo monofilético: os Panarthropoda. Além disso, parece aceitável que estes filos e os restantes Ecdysozoa formam um clado monofilético. Os anelídeos, por outro lado, têm características embrionárias em comum com os moluscos e são atualmente classificados no clado Trochozoa (ou Lophotrochozoa, juntamente com os rotíferos e outros animais antes considerados pseudocelomados).
As relações internas de Arthropoda também são controversas. Parece
haver consenso de que os animais possuidores de mandíbulas formem um
grupo monofilético, os Mandibulata. No entanto, as relações dentro de
Mandibulata ainda não estão muito claras, havendo duas hipóteses
alternativas: - Atelocerata: (Crustacea, (Myriapoda, Hexapoda)) -
Pancrustacea: (Myriapoda, (Crustacea, Hexapoda)). Por esta razão, se
adotou aqui a classificação em cinco sub-filos, que é a mais aceita.
A subdivisão dos artrópodes em grupos que possam igualmente ser considerados clados é também contenciosa. Alguns autores consideram que os Hexapoda e os Myriapoda formam o clado Uniramia, com apêndices não divididos e que seriam um "clado-irmão" dos crustáceos,
mas a filogenia destes grupos ainda não está bem estabelecida, pelo que
se adotou aqui a classificação em cinco sub-filos, que é a mais aceita.
Como já foi referido, foram encontrados fósseis de artrópodes do período Cambriano, mas há indicações de que formas ainda mais antigas, pertecentes à “Biota Vendiana”, como os "Vendiamorfos" e os "Anomalocaridídeos" podem ter sido antepassados dos artrópodes atuais.
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