ADN. Lineas evolutivas Homologias/Analogias Mecanismos de Evolución Viviane Jerez Departamento de...
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ADN. Lineas evolutivas Homologias/ Analogias Mecanismos de Evolución Viviane Jerez Departamento de Zoologia Email: [email protected]
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ADN. Lineas evolutivas
Homologias/Analogias
Mecanismos de Evolución
Viviane Jerez
Departamento de Zoologia
Email: [email protected]
ESPECIACION
Cambio Evolutivo
Variación y Evolución
Cambio Microevolutivo
Deriva Génica
Cambio Macroevolutivo
Biodiversidad
Valoración
Registro fósil
Extinción
Macro Histórica
Contemporánea
Rol del Hombre como
agente evolutivo
Hechos y Teorias
Lamarck Darwin – Wallace
Neodarwinismo
Variabilidad
Diversidad genética y
ecológica Fuentes de Variabilidad
Mutaciones
Intra e Interespecifica
Adaptación
Mecanismos / Selección Natural
ESPECIES
La Biodiversidad actual y pasada estructurada en cinco Reinos, se subdivide en tres categorías de acuerdo a su grado de complejidad:
Arqueobacterias Procariontes
Eubacterias
Organismos uni y pluricelulares Eucariontes
Análisis de ADN demuestran que corresponden a tres lineas evolutivas de separación muy antigua.
REINOS: MONERA PROTISTA ANIMALIA PLANTAE FUNGI
EVIDENCIAS PALEONTOLOGICAS
Los organismos que actualmente construyen estromatolitos corresponden a bacterias cianofíceas: fotosintéticas
Las evidencias más antiguas de actividad biológica son los estromatolitos, formaciones rocosas que tienen aproximadamente 3500 m.a.
La fotosíntesis es una novedad evolutiva. Se supone que los primeros organismos tendrían que haber sido arqueobacterias quimiosinteticas.
CO2 + H2O C6H12O6 + O2
Fotosintesis: Fotón de luz
Quimiosíntesis:
CO2 + H2O C6H12O6 + O2
Sulfuro de hidrógeno
Ambos procesos son muy similares en sus productos finales y solo difieren en la fuente de energía
Evidencias actuales: humeros o surgencias hidrotermales que existen en zonas de actividad volcánica en el piso oceánico.
Riftia pachyptila
Quimiosíntesis:
CO2 + H2O C6H12O6+ SO4
H2S
APORTES DE LA ANATOMIA COMPARADA A LA TEORIA
EVOLUTIVA
HOMOLOGIAS / ANALOGIAS
La Evolución trabaja modificando estructuras preexistentes: Carácter primitivo Carácter derivado
El aguijón de avispas y abejas es un ovipositor modificado y no es una nueva estructura.
Patas en insectos: pata caminadora – patas especializadas
Otras evidencias de Evolución son la presencia de:
Organos Vestigiales,
Organos Atávicos
Organismos Pancrónicos
ANALOGIAS
“ Las similitudes entre características morfológicas conducen a inferencias erróneas acerca de la historia evolutiva de un linaje o grupo de organismos”.
Las semejanzas estructurales se denominan analogías o caracteres análogos, y se trata de adaptaciones adquiridas de forma independiente.
Las homologías morfológicas no siempre revelan las reales relaciones de parentesco entre los organismos.
Cathartidae Accipitridae
ORDEN FALCONIFORMES
Sudamérica Holartica - Paleartica
Aguilas
Gavilanes
Cóndores
Buitres
“ Parecidos pero no emparentados ”.............. Evidencias de ADN
Estudios de ADN determinaron que los cóndores y buitres son formas convergentes con las águilas, gavilanes.
Ambas familias provienen de linajes muy divergentes
Según al ADN, los Cathartidae estarían emparentados con las cigueñas y pelícanos
Genes Hox: Todos los animales comparten un grupo de genes vinculados a la morfogénesis del adulto a lo largo del eje anteroposterior.
En vertebrados, 39 genes hox están organizados en cuatro grupos cromosómicos.
Los apéndices de insectos y vertebrados no comparten posición, estructura ni morfogénesis. Sin embargo, los genes que regulan el proceso de su desarrollo en ambos grupos, son similares.
Genes homólogos, procesos homólogos
El código genético es homólogo entre todos los seres vivos.
Los genes Hox son homólogos entre todos los animales
El desarrollo de caracteres similares en organismos no emparentados está regulado por genes idénticos o similares.
¿ HOMOLOGÍAS O ANALOGIAS? Nuevas evidencias
Manchas oculares
Ojos
Ommatidios
En todos estos organismos, los genes que ordenan el comienzo de la construcción del ojo parecen ser genes homólogos.
En resumen:
Homologías:
Las homologías nos permiten determinar que las características de los organismos han sido modificadas a partir de sus ancestros.
Esta conclusión nos lleva a cuestionar la hipótesis de un “designio superior de creación”.
EL MECANISMO DE LA EVOLUCION
Selección Natural en acción:
¿Qué dice la teoria?
“ ¿Cuales son los factores necesarios para que la selección natural pueda resultar en evolución?
¿ Cuáles son las unidades de selección?
PROCESOS BIOLOGICOS
CAUSAS PROXIMAS
FUNCIONALES
CAUSA ULTIMA
EVOLUTIVA
¿COMO? ¿PORQUÉ?
PROPUESTAS EVOLUTIVAS
1) TRANSFORMISMO. Jean Baptiste Lamarck
2) EVOLUCIONISMO. Charles Darwin
¿ Causas que pueden explicar la formación de nuevas especies?
Lyell: geólogo inglés, planteaba que los agentes geológicos remodelaban continuamente la superficie de la tierra provocando incluso la extinción de especies
Owen: Observó a través de los fósiles que habían formas mas antiguas (primitivas) y que existía una especialización creciente para modos de vida diferentes.
.
Lamarck y el Transformismo:
La producción de un nuevo órgano es el resultado de una necesidad provocada por cambios del ambiente.
Resultado: adaptación a nuevas condiciones de vida.
El desarrollo alcanzado por los órganos es directamente proporcional a su uso.
Resultado: modificación del organismo
Las especies cambian pero sin dividirse, generando nuevas especies
Los mecanismos propuestos por Lamarck son inexactos, pero la idea que las especies se transforman con el tiempo y que todos los seres vivos están unidos por su historia, ha constituido el punto de origen de una teoría de la evolución
CHARLES DARWIN Y ALFRED WALLACE
Proponen un mecanismo para la transformación gradual de las especies:
La Selección Natural, selecciona ciertas variaciones individuales al interior de una población, favoreciendo la sobrevivencia del más apto.
• Las especies se originan de otras preexistentes (descendencia con modificación) a partir de un ancestro común.
El concepto darwiniano de “evolución” postula que la actual diversidad de especies se ha producido por “descendencia con modificación” a partir de un origen común.
El principal mecanismo de cambio evolutivo, es la selección natural y la que explica las adaptaciones exhibidas por los organismos vivos.
RESUMEN SELECCIÓN NATURAL
Los organismos varían y sus variaciones se transmiten (en parte) a la descendencia.
Los organismos producen mas descendencia que los que pueden sobrevivir. (Crecimiento exponencial)
Los descendientes que varían en la dirección favorecida por el medio sobrevivirán y se reproducirán. La variación favorable se repartirá entonces en las poblaciones por selección natural.
RESULTADO: Los individuos con mejor fitness producirán mayor número de descendientes y su frecuencia aumentará en la siguiente generación.
¿Cuál de estos individuos tiene mayor “fitness” = adecuación
biológica?
A
B
C
Todos los aspectos del ciclo de vida de un organismo están sujetos a “Selección Natural” incluyendo:
- Viabilidad: Huevos y Embriones
- Longevidad: Intervalo entre el nacimiento y la muerte del individuo
- Fertilidad: Capacidad de producir hijos durante el período de vida
Algunos individuos están mejor adaptados a soportar los cambios, por lo tanto la Selección Natural resultará en un distinto grado de sobrevivencia y reproducción entre los individuos presentes en la población.
¿Sobre quienes actúa la selección natural?
¿ Genes ........Individuos ............ Poblaciones................. Especies?
¿ Cuales son las unidades de selección?
Selección de: se refiere al gen, al individuo o al grupo que es objeto de selección
Selección para: se refiere a un carácter o propiedad especial favorecida por la selección.
El término unidad se considera inadecuado y se sugiere utilizar la palabra “blanco”.
Genetistas: el blanco de la selección es el gen y consideran a la evolución como un cambio en frecuencias génicas
Naturalistas: el blanco de la selección es el individuo; la evolución debe ser considerar el cambio adaptativo y el origen de la diversidad
El término unidad se considera inadecuado y se sugiere utilizar la palabra “blanco”.
Genetistas: el blanco de la selección es el gen y consideran a la evolución como un cambio en frecuencias génicas
Naturalistas: el blanco de la selección es el individuo; la evolución debe ser considerar el cambio adaptativo y el origen de la diversidad
ADAPTACION SOBREVIVENCIA
REPRODUCCION
CAMUFLAGE
EVOLUCION ¿ADAPTACION?
Se entiende por Adaptación, a un rasgo heredable que le confiere algún tipo de ventaja a sus portadores y que es mantenido por la selección natural
¿ COMO ACTUA LA SELECCIÓN NATURAL?
SELECCIÓN ESTABILIZANTE
SELECCIÓN DIRECCIONAL
SELECCIÓN DISRUPTIVA
SELECCIÓN
ESTABILIZANTE:
Los factores ambientales favorecen algunos rasgos característicos en una población y que le permiten a los individuos adaptarse a ese medio ambiente en particular.
La Selección Natural favorece a la media o promedio; los individuos que exhiben variaciones extremas en una característica pueden ser eliminados.
El resultado es un proceso de adaptación
SELECCION DIRECCIONAL:
Ocurre cuando los factores ambientales favorecen nuevos rasgos o modifican algunos rasgos antiguos y en este caso la selección favorece a un extremo de la curva.
La Selección artificial es selección direccional.
Criadores de granjas lecheras escogen a los descendientes de las vacas que dan más leche
SELECCION NATURAL EN ACCION:
En Galápagos existen 13 especies de pinzones. La forma del pico depende de su régimen alimenticio.
¿ Cómo afectan los cambios climáticos a las poblaciones de pinzones ?
Las islas son afectadas por la corriente del Niño en sus regímenes de pluviosidad: períodos normales y períodos de sequía
Peter Grant (1973) estudió la población de de Geospiza fortis (granívora) en un islote de 40 hectáreas (Gran Daphne) :
Captura y marcaje
Entre 1977 y 1990 censaron todos los individuos de la población
Hipótesis: Las variaciones climáticas en la isla, modifican el alimento disponible y tienen diversas consecuencias sobre la población local de G. fortis
Objetivo: Observar los efectos de la Selección Natural
1977: Período de sequíaPoca productividad de vegetales.
Resultado: Alta mortalidad en la población = 15% de sobrevivencia
1982: Nuevo período de sequía < fecundidad y > mortalidad de tallas pequeñas.
Consecuencia de la sequía es la escasez de granos
Sobrevivientes: La selección favoreció pinzones de gran tamaño = Pico más grande
Interpretación: En las estaciones normales, los pinzones comen granos pequeños y cuando estos, se acaban comen granos grandes
.
La oferta de granos pequeños siempre es mayor y existe una alta preferencia por su consumo.
En tiempos de sequía la selección favorece a las aves que tienen un pico mas grande y mas sólido, que les permite aprovechar el único recurso disponible: granos grandes. Este carácter también va asociado al tamaño del ave.
El resultado es una selección direccional (diferencial)
La selección se desplazó entonces a aves más grandes con un pico fuerte.
La selección direccional actúa en la cola derecha de la distribución de la longitud del pico. Las curvas grandes y pequeñas representan las medias poblacionales antes y después de la selección.
S: Selección direccional
Se modifica la varianza y el promedio de la distribución del carácter
Se reduce la varianza y en la siguiente generación los descendientes presentaran el promedio del nuevo carácter siempre que este sea heredado = pico grande.
RATONES FOSORIALES: ¿Porqué han desarrollado dientes incisivos tan grandes?
Spalacopus cyanus. Especie endémica de Chile distribuido entre Caldera y Curicó. Fosorial, se alimenta de bulbos de plantas anuales y en sus túneles guarda alimento y cuida las crías.
En los roedores cavadores de túneles ( fosoriales), los incisivos muestran un alto grado de desarrollo, expresado en dientes más grandes y gruesos, carácter relacionado a su vez con una especialización para cavar suelos duros = ……………………………> Adaptación
Es posible que la selección del carácter “incisivos grandes y gruesos” por su versatilidad funcional haya permitido la expansión y diversificación ecológica de los roedores.
Les ha permitido el acceso a items alimentarios duros como es el caso de cortar árboles y ramas para la construcción de diques ( castores o coipos); permite alimentarse de variados tipos de semillas y en este caso la excavación de galerías subterráneas.
SELECCIÓN DISRUPTIVA:
Se produce cuando se favorecen los extremos de una población y se elimina a los individuos con una condición promedio.
La Selección Disruptiva resulta en cambios evolutivos
La pesca del salmón Oncorrhyncus nerka con redes de enmalle, permite capturar peces de talla media lo que ha favorecido la supervivencia de los pequeños peces oceánicos de tres años y los grandes de cuatro años.
La pesca constituye un factor selectivo y tiene la posibilidad de modificar poblaciones.
La selección puede modificar los caracteres del ciclo biológico de una población en pocas generaciones.
Se postula que la selección natural favorecerá aquellos rasgos morfológicos, fisiológicos o ecológicos de las plantas, que sirvan para atraer a aquellos visitantes florales que polinizan más eficientemente.
“Principio del polinizador más eficiente"
El papel de los polinizadores como agentes selectivos de muchos caracteres reproductivos de las plantas está en la actualidad universalmente aceptado por la comunidad científica.
Modelo para estudiar la evolución adaptativa en la naturaleza
¿Darwinismo y Revolución científica?
> Aceptación de evolución de la descendencia a partir de un ancestro común.
> Sustituye el concepto de creación especial (sobrenatural) por el de evolución gradual.
> Sustituye el modelo de evolución en linea recta (ortogenesis) por el de una descendencia ramificada.
