Unidad 1

Conceptos generales sobre evolución

Comencemos repasando algunos conceptos….

• Genotipo: constitución genética de un organismo respectode una característica. Conjunto de genes que determinanlas características hereditarias de un organismo.

• Fenotipo: conjunto de caracteres desarrollados por elindividuo.

• Variabilidad fenotípica: diferencia que existe entre losindividuos de una misma especie (debido a la variabilidadgenética y por vivir en ambientes diferentes).

•Acervo genético: suma total de genes y de sus diversos alelos en una población de organismos de una misma especie.

•Eficacia biológica: contribución de descendientes a la siguiente generación.

• Viabilidad: capacidad de sobrevivir de un individuo.

• Fertilidad: capacidad de producir descendientes.

Teorías científicas

Proposiciones fundamentales con muy amplio poder explicativo, muy cuidadosamente formuladas y reiteradamente puestas a

prueba.

¿A que llamamos evolución?

• La evolución biológica puede ser considerada un

cambio en cualquier atributo de una población en el

transcurso del tiempo. Es un proceso en marcha

(Krebs, 1986).

• (Lat. e: fuera + volvere: girar) Cambios en el

reservorio genético de una generación a la siguiente

como consecuencia de procesos como la mutación, la

selección natural, el apareamiento no aleatorio y la

deriva genética (Curtis, 2006).

Afecta a todos los aspectos da la vida de los seres vivos: morfológicos, fisiológicos, de

conducta y ecológicos.

Existieron y existen diferentes lineas de pesamiento sobre la evolución

Fijismo o creacionismo

• Según el fijismo, tanto la naturaleza como las especies vivas son una realidad definitiva y acabada: los seres vivos son formas inalterables, siendo hoy tal y como fueron diseñadas desde su comienzo.

• Esta teoría predominó durante siglos, apoyándose en la interpretación literal del GÉNESIS.

• Sin embargo exitía algo que no podían explicar: los

restos fósiles.

•El descubrimiento de fósiles habían llevado a pensadores de muchas culturas a intuir la idea de evolución.

•C. Linné (uno de los principales partícipes de el fijjísmo) sostenía que los fósiles serían restos de los animales que perecieron en los diluvios bíblicos o bien caprichos de la naturaleza.

•Otra respuesta fue la creación de una nueva teoría “El catastrofismo”.

• Se habrían producido catástrofes geológicas que producían extinciones, tras las cuales se producían nuevas creaciones: la última fue el diluvio universal.

• Los fósiles eran causados por la vis plastica (fuerza

moderadora).

• Caprichos de la naturaleza (ludus naturæ), piedras que simulaban seres vivos, quimeras imposibles.

Catastrofismo

Lamarkismo

1809: Las formas de vida no habían sido creadas ypermanecían inmutables como se aceptaba en sutiempo, sino que habían evolucionado desde formasde vida más simples.

Cuando una especie cambia (situación, clima, hábito) recibe influencias que cambian poco a poco la consistencia y las proporciones de sus partes, de su forma, sus facultades y hasta su misma organización.

La herencia de los caracteres adquiridos se daría tras largotiempo de estar sometidos a parecidas circunstancias yafectarían al conjunto del los individuos del grupo.

Las circunstancias (necesidad), crea los hábitos y los hábitosproducen las modificaciones como resultado del uso o desusode determinado órgano y los medios de la naturaleza seencargan de fijar esas modificaciones.

La vida experimenta en su evolución un incremento en sucomplejidad y esta complejidad se encuentra condicionadapor las diferentes circunstancias a las que los organismos hanestado expuestos.

Primera ley: En todo animal que no ha traspasado el términode sus desarrollos, el uso frecuente y sostenido de un órganocualquiera lo fortifica poco a poco, dándole una potenciaproporcional a la duración de este uso, mientras que el desusoconstante de tal órgano lo debilita y hasta lo hace desaparecer.

Segunda ley: Todo lo que la naturaleza hizo adquirir o perder alos individuos por la influencia de las circunstancias seconserva por la generación en los nuevos individuos, con tal deque los cambios adquiridos sean comunes a los dos sexos.

Leyes Lamarckeanas:

Barrera de Weismann: es la imposibilidad de transferencia deinformación entre la línea somática y la germinal. Ellamarckismo fue desechado considerándolo erróneo.

La teoría no fue tenida en cuenta en el momento de suformulación, siendo rescatada por los evolucionistas y el mismoDarwin para intentar cubrir el vacío que la selección naturaldejaba al no proponer la fuente de la variabilidad sobre la queactuaría la selección.

Sin embargo…

Darwinismo

El Origen de las Especies, publicado en 1859, explica el mecanismo de la evolución -al que llama Selección

Natural- basándose en un parentesco entre todas las formas biológicas. Existiría una fuente de diversidad

biológica que produciría cambios genéticos, posteriormente estas nuevas formas serían

seleccionadas por la naturaleza mediante el proceso de la selección natural.

¿Cuáles eran las evidencias hacían pensar en evolución?

Viaje del H.M.S. Beagle

Partió desde Inglaterra en 1831 en un viaje que duró 5 añospasando por costas de Sudamérica, Galápagos, Tahití, NuevaZelanda, Australia, Tasmania, isla de Keeling, Mauricio, Brasil ylas Azores.

Eso le llevó a buscar causas que pudieran explicar dicho fenómeno.

La selección natural puede ser expresada como la siguiente ley general:

Existen organismos que se reproducen y la progenie hereda características de sus progenitores, existen variaciones de características si el medio ambiente no admite a todos los

miembros de una población en crecimiento. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (según lo determine su medio ambiente) morirán con mayor probabilidad. Contrariamente, aquellos miembros

con características mejor adaptadas sobrevivirán más probablemente.”

•No es sinónimo de evolucionismo ni de la actual teoría de la evolución

•El aporte clave es el concepto de selección natural consideradodeterminante para explicar la causa de la evolución.

•Su teoría difería de teorías previas en que él imaginaba a la evolución como un proceso doble, que dependía:

•Del proceso de selección natural por el cual algunos organismos más adaptados sobreviven, y estas adaptaciones eran heredables entre los descendientes.

•De la existencia , en los efectos de sus variaciones heredables, dejaban más progenie que otros.

Ejes teóricos de la teoría de Darwin

• Transformismo: las especies van cambiando sus características a lo largo del tiempo gradualmente (actualmente llamado evolucionismo).

• Diversificación: debido a la adaptación a ambientes o modos devida diferenciados, ramificándose Especies relacionadas aancestro común filogenia.

• Selección natural: mecanismo de evolución.

Objeciones a la teoría de Darwin

Ahora si, como ocurre un mismo proceso según Lamark y Darwin??

Neodarwinismo o T. sintética de la

Evolución

Los fenómenos evolutivos se explican básicamente por medio delas mutaciones (las variaciones accidentales de que hablabaDarwin) sumadas a la acción de la selección natural.

Sustituye el viejo concepto de herencia a través de la mezcla desangre en el concepto de herencia a través de los genes de laspartículas.

Formulado en la década del 30 y el 40 por científicos como G.Simpson, Mayr, Huxley y Dobzhansky. Es el intento de fusionar eldarwinismo clásico con la genética moderna.

Variación genética(mutaciones, recombinación)

+ Variantes genéticas(antiguas y nuevas)

Variantes desfavorables (menos aptas)

Variantes favorables (más aptas)

Menos reproducción Más reproducción

Eliminación Multiplicación

PROCESO ALEATORIO

Independiente de la

utilidad adaptativa

PROCESO DIRECCIONAL

Dependiente de la utilidad

adaptativa

Puntos básicos de la teoría moderna:

Se basa en cuatro procesos básicos de la evolución

Mutación

Recombinación genética

Selección natural

Aislamiento reproductivo

a) Cambios en las mutaciones es especie - dependiente.

b) Las mutaciones ocurren al azar.

c) La “lucha por la vida”, es la selección natural del más fuerte o adaptado a las condiciones ambientales.

d) El aislamiento geográfico o sexual impide que las características derivadas se mezclen con las características del tipo primitivo.

Dentro de la T. S. de la Evolución existen diferentes corrientes del pensamiento

• GRADUALISMO: evolución gradual y continua en el tiempo.

• EQUILIBRIO PUNTUADO: largos períodos de “estabilidad” cortados por períodos breves de cambios bruscos.

• SALTACIONISMO: gran cambio producido por macromutación puede originar una nueva especie en una única generación

Modelo de Equilibrio puntuado(o de equilibrios intermitentes)

• Ritmo al que evolucionan las especies

“La mayor parte del tiempo de existencia de una especie éstapermanecería estable o con cambios menores (periodos deestasis), acumulándose cambio evolutivo durante el procesode especiación (formación de una especie nueva)”.

No se discute el carácter gradual del cambio evolutivo, sino que se niega la uniformidad de su ritmo.

Las diferencias entre la "teoría sintética" y la "teoría del equilibriopuntuado" se refieren no solo al tiempo (rápido o lento) de laevolución, sino también al modo en que ésta se despliega.

Puntuacionistas son partidarios de una evolución en mosaico, es decir ramificada.

Neodarwinistas defienden que laevolución se desarrolla en eltiempo, básicamente, según unpatrón lineal o filogenético.

Se observa a menudo mediante el registro fósil que las especiespermanecen estables durante un tiempo para luegodesaparecer o transformarse de forma aparentemente brusca.

Gradualistas: explican estehecho por las imperfeccionesdel registro geológico.

Puntacionistas: consecuenciadirecta del modo en que lasespecies evolucionan,haciendo relativamenteimprobable la fosilización delas formas de transición.

Saltacionismo

• Es lo mismo saltacionismo que equilibrio puntuado?

• Gran cambio producido por macromutación puedeoriginar una nueva especie en una única generación.

• El Saltacionismo está prácticamente abandonadocomo hipótesis evolutiva, salvo en algunos casosparticulares como la poliploidía en los vegetales.

¿Qué otras evidencias tenemos hoy sobre la existencia de la evolución?

• 1. Embriológicas.

• 2. Morfológicas (anatomía comparada).

• 3. Paleontológicas.

• 4. Biogeográficas.

• 5. Relacionadas con biología molecular.

1. PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS

•Estudio comparado del desarrollo embrionario de seres vivos para deducir parentescos evolutivos.

•Cuanto mayor es el parentesco entre sp., más largo es el período

de desarrollo embrionario afines.

•Ej.: en los embriones de vertebrados se observa una gran semejanza morfológica en las primeras etapas de desarrollo, lo que estaría a favor de la teoría de un antepasado común en los mamíferos.

2. ANATOMÍA COMPARADA (pruebas morfológicas)

• Estas pruebas se basan en el estudio comparado de la morfología de los órganos de seres vivos o fósiles.

• Tres tipos de órganos:

– Órganos Homólogos

– Órganos Vestigiales

– Órganos Análogos

Órganos homólogos

Aspecto diferente, funciones distintas, pero la mismaestructura básica, lo que indica que los seres vivosque lo poseen descienden de antepasados comunes.

ÓRGANOS ANÁLOGOS

• Tienen funciones similares pero no presentan ninguna semejanza estructural.

• Por ejemplo, las alas de vertebrados (como aves o murciélagos) son modificaciones de sus extremidades anteriores, mientras que las de los insectos son expansiones de su pared corporal.

• Por tanto, no se supone un mismo origen.

ÓRGANOS VESTIGIALES

• Órganos homólogos que no desempeñan ninguna función (su función principal se ha perdido durante la evolución).

• Su presencia indica la existencia de un antepasado para el cual estos órganos eran necesarios. Habrá una relación evolutiva entre los organismos con esos órganos, habrán evolucionado a partir de antecesores comunes.

• Ejemplos en el hombre: Coxis, muelas del juicio, apéndice, carne de gallina,

• Por ejemplo, en el esqueleto de una serpiente o enel de una ballena existen huesos homólogos a los dela cadera de otros vertebrados, que indican queestos organismos han evolucionado a partir deantepasados cuadrúpedos

• El coxis es un hueso corto, impar, central ysimétrico, compuesto por cuatro o cinco piezassoldadas (vértebras coccígeas) en forma detriángulo. Es la última pieza ósea de la columna.

• Los científicos mantienen que el coxis es el vestigio de la cola de nuestros antepasados

Las muelas del juicio fueron útiles en el pasado

pues aportaban potencia masticatoria cuando aún no

preparábamos los alimentos y éstos estaban más duros.

Lo más probable es que con el paso de miles de años ningún ser humano posea al final estas muelas.

Apéndice

El apéndice no parece tener función alguna. Parece ser vestigios de un ciego mayor encargado de digerir celulosa, encontrado en nuestros ancestros herbívoros.

El Repliegue semilunar es un engrosamiento de la conjuntiva en el ángulo interno del ojo y oculto en gran parte por los párpados. Es un vestigio de la membrana nictitante (tercer párpado) presente en animales inferiores y se trata de una telilla o párpado accesorio que tiene por objeto proteger al globo ocular por debajo de los párpados principales.

3. Pruebas paleontológicas

FÓSILFÓSILFÓSILFÓSIL (del latín fossile, lo que se extrae de la tierra) son restos o señales de la actividad de organismos pretéritos. Dichos restos, se encuentran conservados en las Rocas Sedimentarias Rocas Sedimentarias Rocas Sedimentarias Rocas Sedimentarias .

Se puede determinar la edad aproximada de esas rocas sedimentarias, por tanto, pueden conocer la edad de los fósiles y ordenarlos. Así se construye lo que conocemos como Registro Fósil.Registro Fósil.Registro Fósil.Registro Fósil.

UTILIDAD del REGISTRO FÓSIL

• Determina en qué momento aparecieron sobre la Tierra algunas sp.

• Creciente complejidad y diversidad de los organismos a medida que se asciende de los estratos más antiguos a los más modernos (lento despliegue evolutivo)

• Formas de transición o eslabones pérdidos(Archaeopteryx = origen reptiliano de las aves)

• Series filogenéticas (reconstrucción del proceso evolutivo de un organismo) en las que se observan modificaciones graduales en las estructuras de los fósiles

ESLABONES PERDIDOS

• ArchaeopteryxArchaeopteryxArchaeopteryxArchaeopteryx (tiene plumas y pico como las aves y cola,dientes y garras en las alas como los reptiles). Parece laprueba evidente de que las aves aparecieron por evolución dereptiles.

SERIES FILOGENÉTICAS

Series filogenéticas Series filogenéticas Series filogenéticas Series filogenéticas (reconstrucción del proceso evolutivo de un organismo). Con ello podemos rastrear los cambios graduales sufridos por una sp. desde un antepasado primitivo hasta su forma actual.

Las series filogenéticas más estudiadas son las de los cráneos de los homínidos (antepasados del ser humano actual) y la serie evolutiva del caballo.

SERIE FILOGÉNETICA DEL CABALLODesde el primitivo Eohippus (también llamadoHyracotherium) hasta el moderno Equus, se apreciandiversos cambios que afectan principalmente alaumento del tamaño, al número de dedos de las patasy a la dentición.

HyracotheriumEl HyracotheriumHyracotheriumHyracotheriumHyracotherium parece ser el

antepasado evolutivo de los

actuales caballos. Tenía el

tamaño de un zorro, 4 dedos en

las patas delanteras y tres en las

traseras y dentadura de filófago

4. Pruebas biogeográficas

• Cuando más alejadas se encuentren dos regionesmás diferentes serán sus sp. animales y vegetales.

• Así, Australia presenta una flora y una fauna muypeculiar (mamíferos marsupiales como el koala o elcanguro, únicos en el mundo), revelan la existenciade una barrera geográfica para su dispersión,produciéndose una evolución independiente de la sp.autóctonas que se han adaptado a las condicionesreinantes

Caparazones de las distintas especies de tortugas gigantes de las islas Galápagos

Darwin concluyó que

las diferencias entre

unas tortugas y otras

que vivían en otras

islas se debían a que,

a partir de un

antepasado común,

fueron evolucionando

para adaptarse al

Medio.

Los pinzones de DarwinLas diferencias más importantes entre las especies se

encuentran en el tamaño y forma del pico. Losdistintos tipos de pico están plenamente adaptados alas diferentes fuentes de alimento.

5. Pruebas relacionadas con la biología molecular.

• Estas pruebas ponen de relieve la similitud a nivelmolecular de organismos diferentes y se basan en lacomparación de secuencias de proteínas y del ADNentre sp. distintas.

• También se ha comprobado que, en sp. con un altogrado de parentesco evolutivo, determinadasproteínas presentan las mismas secuencias deaminoácidos.

Microevolución

“Ocurrencia de cambios a pequeña escala en las frecuenciasalélicas de una población, (en uno o unos pocos genes) a lolargo de unas pocas generaciones. También se conoce comocambio debajo del nivel de especies”

Se deben a mutación, selección natural, flujo genético y deriva génica.

Normalmente, los ejemplos de evolución observables sonejemplos de microevolución; por ejemplo, las cepas debacterias con resistencia a antibióticos, aparición de nuevasrazas geográficas o subespecies.

Melanismo industrial en Biston

betularia (microevolución)

Son los cambios evolutivos por encima del nivel deespecies, como la génesis de especies y grupostaxonómicos.

Por ej.: la aparición de especies dentro de sus grupostaxonómicos, de tendencias evolutivas, adquisición decaracterísticas anatómicas que caracterizan los grupossuperiores, etc.

Macroevolución

• Es la evolución de grupos por encima del nivel deespecie. Utiliza los mismos mecanismos que lamicroevolución, pero la velocidad y cantidad(muchos genes o genomas completos) es másgrande.

• Los vegetales marinos pueden sufrir procesos deespeciación y microevolución, pero también demacroevolución al ocupar zonas semi acuaticas oterrestres.

Como la microevolución se puede observar directamente,algunos creacionistas admiten que ocurre, pero tienden a negarla macroevolución y la especiación.

Neodarwinismo

Ultradarwinismo “mucha microevolución”

Naturalismo

Microevolución y macroevoluciónsimultanea.

Existencia de procesos como laselección de especies que en la queespecies enteras desplazan a otras.

Megaevolución

Cada ecoespecie es un linaje que ocupa una zona adaptativa, onicho ecológico, mínimamente diferente de la de cualquier otrolinaje, y que evoluciona separadamente.

Cuando una población se cambia con éxito de una zonaadaptativa a otra.

No todos los grupos de una población contienen los genesadaptados para que se produzcan estos cambios, la mayor partede intentos no tienen éxito.

Dado lo poco probable de éste proceso, la idea ha quedado en desuso.

Zona adaptativa 1 Zona adaptativa 2

SP. A

El proceso evolutivo y la fe