Genética y EvoluciónGenética y Evolución

• Concepto y Significado de la evolución.• Factores de evolución y cambios

evolutivos.• Especiación. • Mecanismos de aislamiento.• Adaptación y cambios no heredables en • Adaptación y cambios no heredables en

el fenotipo.• Variaciones heredables.• Naturaleza de los clines y de los

ecotipos

• Bateson en 1902 definió Genética como la ciencia que estudia la herencia y la variación.

• La Herencia es lo que se transmite de padres a hijos y determina la semejanza padres a hijos y determina la semejanza entre ellos y entre todos los individuos de una misma especie.

• La Variación son las diferencias que hacen que dos individuos de la misma especie, ya sean emparentados o no, sean semejantes, pero no iguales.

• Hoy sabemos que el material responsable dela Herencia es el ADN y que el ADN secaracteriza por ser lo suficientementeestable como para reproducir, generacióntras generación, las características de cadaespecie. Pero que también es capaz de sufrirmodificaciones, generando la fuente de todaVariación o sea, las alternativas de losVariación o sea, las alternativas de loscaracteres.

• Entonces, en los individuos de una generaciónse producen cambios genéticos, los que pormedio de la Reproducción, previa Meiosis, setransmiten a la descendencia produciendoVariabilidad Genética.

• Reproducción

Cambios VariabilidadGenéticos Meiosis

EVOLUCIÓNSelección Selección

NaturalAdaptación

Especiación

• Charles Darwin (1809-1882) fue unnaturalista británico que publicó en 1859 sulibro: “El origen de la especies por mediode la selección natural o la preservaciónde las razas favorecidas en la lucha porla vida” . Este libro proporcionó unla vida” . Este libro proporcionó unaplastante respaldo a la teoría de laevolución, tan controvertida en ese momento.Su pensamiento estuvo inspirado en la teoríade ThomasThomas MalthusMalthus,, economista inglés quepublicó un ensayo sobre el principio de laspoblaciones en 1798.

La teoría de Darwin tiene dos componentes: ▪El primero es que todos los seres vivos que hay sobre la tierra descienden, con modificaciones, de una o pocas formas simples originales. (El primer ancestro primordial data de entre unos 3500 a 4000 millones de años).▪ El segundo componente de la teoría es que los organismos se adaptan a su ambiente por los organismos se adaptan a su ambiente por medio del proceso de selección natural. Lo que puede resumirse en :

• 1- La variación es una característica inherente entre los individuos de las poblaciones.

• 2- Todo grupo de organismos produce un exceso de descendientes.

• 3- Sólo sobrevivirán los más eficaces.

Portada de “El Origen

de las Especies”

1859

Charles Darwin1809-1882

Caricatura de Darwin

ridiculizando su Teoría de la

Evolución1870

Evolución

Concepto: Son las transformaciones que sufren las especies a través del tiempo.

Las especies eran concebidas antes de Darwincomo grupos de organismos morfológicamentesimilares. El moderno concepto biológico desimilares. El moderno concepto biológico deespecie significa grupos de organismos quepueden aparearse entre sí y producirdescendencia fértil.Las Poblaciones Naturales son conjuntos deindividuos de la misma especie que conviven enel mimo nicho ecológico.

cambios

espacio

tiempo

Para que haya “Evolución” debe haberPara que haya “Evolución” debe haber“Variabilidad”

La variabilidad es la fuente detransformaciones que desencadenan elmecanismo evolutivo, y tiene su origen en loscambios numéricos, estructurales eintragénicos.

Fuentes de Variabilidad Genética:

1. Mutaciones: son cambios a nivel molecular,en la secuencia de las bases nitrogenadasdel ADN.

2. Aberraciones cromosómicas: cambios en la2. Aberraciones cromosómicas: cambios en laestructura de los cromosomas. Pueden serDeficiencias, Delecciones, Duplicaciones,Inversiones y Translocaciones

3. Variaciones Numéricas: cambios en el nºcromosómico del genoma. Pueden serAneuploides y Euploides.

Diagrama que muestra como interaccionan las mutaciones y la selección natural para originar cambios en las poblaciones de organismos

• La Selección Natural es un proceso quepermite la reproducción diferencial degenotipos en respuesta a factoresambientales, privilegiando un genotipo sobreotros. Es una cuestión de éxito reproductivoo sea de capacidad de dejar mayordescendencia. Tiende a producir poblacionesde individuos mejor adaptados a su ambientedescendencia. Tiende a producir poblacionesde individuos mejor adaptados a su ambientey su consecuencia es la Evolución.

• La Selección Artificial es la que practican losmejoradores de animales y vegetales, actúasiguiendo las mismas reglas.

• La Selección Natural actúa frente a la variabilidad genética por medio de tres factores:

• 1- Factores Climáticos (temperatura, humedad, luz,…)

• 2- Factores Edáficos (condiciones de suelo)• 3- Factores Bióticos (acción de otros • 3- Factores Bióticos (acción de otros

organismos)• Los tipos de Selección Natural pueden ser: a) Selección Direccionalb) Selección Diversificadorac) Selección Estabilizante

• Selección Direccional: Actúa eliminandocontinuamente individuos de uno de losextremos de la distribución fenotípica, yfavoreciendo al grupo del otro extremo. Demanera que la descendencia tiende adesplazarse al extremo favorecido. Noconserva la variabilidad. Lleva a la adaptación.Ejemplos: en las jirafas el largo del cuello esconserva la variabilidad. Lleva a la adaptación.Ejemplos: en las jirafas el largo del cuello esdeterminante para la alimentación, en losciervos la rapidez para huir del enemigodetermina la supervivencia, en los animalespredatores la rapidez para cazar a la víctimapermite la alimentación.

• Selección Diversificadora: Favorece a losindividuos de ambos extremos de la distribuciónfenotípica a expensas de los intermedios. Si hayflujo génico entre los extremos seleccionadossuelen mantenerse los niveles de variabilidad.Tiende a mantener el mismo valor medio de ladistribución fenotípica. Ejemplos: en los pájarospinzones de Camerún hay individuos con pico largo epinzones de Camerún hay individuos con pico largo eindividuos con pico corto, no aparecen losintermedios, esto se relaciona con su alimentaciónque puede ser de semillas pequeñas o grandes. Otroejemplo: en los salmones los machos que consiguenfecundar los huevos de las hembras son los grandesy los pequeños, los intermedios no. Es por una razónde fuerza y por agilidad.

• Selección Estabilizante: Actúa eliminando continuamente los individuos de ambos extremos de la distribución, el resultado es el aumento de la frecuencia de los fenotipos intermedios, que son los mas comunes. Favorece a un solo fenotipo por lo que tiende a disminuir la variabilidad. En ambientes estables favorece a fenotipos bien a disminuir la variabilidad. En ambientes estables favorece a fenotipos bien adaptados. Mantiene la media de la población. Ejemplos peso de animales vivíparos al nacer, se ven favorecidos los de peso intermedio, pues los muy chicos son débiles y los grandes pueden tener problemas en el parto.

El proceso de Especiación• La evolución va acompañada de la formación

de nuevas especies o especiación. Seentiende por especiación la multiplicación deespecies en el espacio.Puede ocurrir:Puede ocurrir:

• 1- Un ambiente ocupado por la especie E, porcambios genéticos aparecen nuevaspoblaciones E1, E2, E3, E4. Actúa la selecciónnatural y desaparecen las poblaciones nuevas,sólo queda la original.E E1 E2 E3 E4

• 2-Un ambiente con su población original “E” queproduce E1, E2, E3. La selección natural nopermite que prosperen E1 ni E3 y E2 es masadaptada que la original. Entonces terminadesapareciendo la original y quedandofinalmente solo E2.E E1 E2 E3 E4

3- Una última situación es que sea un ambiente3- Una última situación es que sea un ambientegrande que se encuentra subdividido. Seproducen poblaciones nuevas y donde prosperanalgunas, otras se pierden, quedando poblacionesdiferentes en las distintas zonas.

E E1 E2 E3 E4 E E1 E2 E3 E4

E E1 E2 E3 E4

• La especiación es siempre consecuencia de laevolución. Pero la evolución no trae siemprecomo consecuencia la especiación.

Supongamos una población E de la que através de miles de años, surgen E1, E2, E3, E4.Se van perdiendo todas menos E3. Luego deSe van perdiendo todas menos E3. Luego deE3 surgen E5, E6, E7. De ellas solo quedará E6.O sea que la especie E se ha modificado, perosigue siendo una única especie. Huboevolución pero no especiación. Esto se llamaevolución anagenética.

• Podría ocurrir también, que de E surjan E1,E2, E3, E4. Con el tiempo quedan conviviendoE1 y E3. Estas posteriormente dan lugar a E5,E6 y a E7, E8 respectivamente. Se pierdenalgunas, otras siguen su evolución. Esto esespeciación. La especiación en este caso esespeciación. La especiación en este caso esla divergencia de una especie para dar lugar aformas distintas que existensimultáneamente. Este proceso deramificación se denomina evolucióncladogenética.

Barreras de aislamiento• Para que exista especiación debe 1º haber

cambios genéticos que produzcan diferenciasy 2º que halla barreras o mecanismos deaislamiento.Las barreras pueden darse por:Las barreras pueden darse por:

A) Las especies son incompatibles.1- Porque no coinciden:

a- aislamiento geográfico o ecológico.b- aislamiento temporal (época de

reproducción).

2- Las especies coinciden, pero hay:a- aislamiento de origen sexual o etológico

(no hay atracción, especies diferentes).b- aislamiento mecánico. Existe voluntad

de apareamiento pero hay impedimentos físicos.

c- aislamiento porque la gameta masculina c- aislamiento porque la gameta masculina no alcanza la femenina.

d- aislamiento por falta de viabilidad del cigoto.

B) Las especies son compatibles, se cruzan y dejan descendencia, pero ésta es infértil.

Selección sexual. Pavo real

Comportamiento reproductivo de algunas especies

Selección altruista. En Selección sexual. Pavo real macho desplegando su cola

Flujo genético. Los leones machos al alcanzar la madurez sexual abandonan el grupo en el que nacieron y se establecen en

otra manada para aparearse

Selección altruista. En insectos sociales prevalece

la preservación de la especie sobre la del individuo

Adaptación• Es el ajuste de los genotipos de una población

a las exigencias de la Selección Natural. Más adaptada será la que deja mayor número de descendientes viables.

NacerNacerCrecerDesarrollar (madurez sexual)Reproducir (meiosis gametas)Dejar descendencia viableMorir

Biston betularia forma typica

Ejemplo de Adaptación por mutaciones favorables

Biston betularia forma carbonaria

Ambas formas de Biston betularia posadas sobre árbol de tronco claro

Darwin encontró en las islas Galápagos 14 subespecies de pájaros pinzones, que solo difieren enla forma del pico, cada una de ellas adaptada a un tipo de alimentación y que vivían en unhabitat diferente en las diversas islas.

Adaptación y cambios no heredables en el fenotipo

• Hacia fines del siglo XIX hubo investigadores que probaron experimentalmente la respuesta de las distintas especies ante hábitats diferentes y sacaron las siguientes conclusiones:

• Cada especie posee características particulares que • Cada especie posee características particulares que le permiten colonizar aéreas diferentes.

• A diferentes ambientes los seres vivos manifiestan un desarrollo diferente. Por ejemplo, si se traslada una especie vegetal a un ambiente con mayor altitud los tallos se acortan, los entrenudos se encuentran mas próximos y la cantidad de flores se hace menor. Si se la traslada a su lugar de origen estas modificaciones desaparecen.

• Esto se debe a que se trata de genotipos Plásticos,con capacidad de modificar el fenotipo antecambios del ambiente. La extraordinariavariabilidad que permite un desarrollo flexible solopuede darse si el genotipo es lo bastante flexiblepara que el individuo se adapte. Hay ejemplos deespecies vegetales como Polygonum anphibium quepresentan 3 formas diferentes según crezcan en unambiente húmedo, acuático o xerófito. Si sepresentan 3 formas diferentes según crezcan en unambiente húmedo, acuático o xerófito. Si secultivan las 3 formas en un mismo ambienteresponden de igual manera, esto se debe al genotipoplástico que origina modificaciones no heredables.

• La plasticidad de un genotipo es un carácterheredable. No son heredables los cambiosfenotípicos originados por la plasticidad.

Variaciones heredables• En aquellas especies que se encuentran cubriendo

amplias regiones la selección natural actúadistribuyéndolas en un gran número de razasgenéticamente diferentes. Surgen comoconsecuencia de las modificaciones de la frecuenciade los alelos.

• Las variaciones pueden ser continuas desde un• Las variaciones pueden ser continuas desde unextremo al otro de la distribución, respondiendo auna continua modificación de un factor de laselección natural y en este caso se habla de Clines .O pueden ser variaciones discontinuas lo que originapoblaciones aparentemente inconexas y sedenominan Ecotipos .

Adaptación de las plantas cultivadas

• Las plantas cultivadas tienen los mismosrequerimientos que las plantas de poblacionesnaturales con la diferencia que en la naturaleza laselección se halla dirigida en forma accidentalmediante la única intervención de las fuerzasmediante la única intervención de las fuerzasnaturales; mientras que en plantas cultivadas laselección es orientada en una dirección determinadaAdemás a la selección natural le lleva muchos añosconseguir el genotipo que mejor se adapta ypresentan genotipos más plásticos, en cambio elhombre selecciona en un corto plazo y con ungenotipo mas restringido.

Bibliografía• C. PETIT. G PREVOST. Genética y Evolución. Ed. Omega. Barcelona.

1970

• DODSON. Evolución. Proceso y Resultado. Ediciones Omega.

Barcelona. 1963

• LACADENA, J. R. Genética. 1980. A.G.E.S.A. España.

• PIERCE, B. Genética. Un enfoque conceptual. 2005. Ed.

Médica Panamericana.

• PUERTAS, M. J. Genética. Fundamentos y perspectivas. 1992. • PUERTAS, M. J. Genética. Fundamentos y perspectivas. 1992.

Interamericana. McGraw-Hill.

• SÁNCHEZ-MONGE, E. Y N. JOUVE. 1989. Genética. Ed. Omega.

Barcelona.

• SINNOTT, W. E. L. C. DUNN Y T. DOBZHANSKY. 1977. Principios de

Genética. Ed. Omega. Barcelona.

• SRB, A. M.; R. Q. OWEN Y R. S. EDGAR. Genética general. 1968.

Omega.

• TAMARIN, R. Principios de genética. 1996. Reverté S. A.