Departament de Ciències Experimentals Biología 2n

1/8

Tema 6. Genètica i evolució

Problema 1.- Llegiu el text següent, que correspon a una de les obres de Charles Darwin:

COMPTE!! No us el preneu després com a característic de Darwin!!!!!!!

Pels fets als que m'he referit en el primer capítol, crec que no hi ha dubte que l'ús en els nostres animals domèstics enforteix i augmenta certes parts i el desús les disminueix, i que aquestes modificacions s'hereten. (...) A l'Amèrica del Sud, un rosegador excavador, el tuco-tuco o Ctenomys, mostra hàbits més subterranis que el talp; em va assegurà un espanyol n'havia caçat amb freqüència, que molt sovint eren cecs. Un que vaig conservar viu, certament ho era. La causa, com va demostrar la dissecció, havia estat la inflamació de la membrana nictitant. Com la inflamació freqüent dels ulls ha de ser perjudicial per a qualsevol animal i com que els ulls no son, certament, indispensables per als animals amb hàbits subterranis, una reducció de la mida dels ulls, juntament amb l'adhesió de les parpelles i la pell sobre aquests, podria en aquest cas constituir un avantatge. I, si fos així, la selecció natural constantment contribuiria als efectes del desús.

a) Creieu que alguns dels postulats del text són propis del lamarquisme? Expliqueu-ho. b) Com explicaria avui en dia el neodarwinisme la ceguesa del Ctenomys? c) Comenteu altres dos casos on quedi reflectida l'actuació de la selecció natural.

Problema 2.- Observeu els gràfics següents que representen la teoria darwinista de l’evolució, la teoria lamarckiana i el creacionisme. Indiqueu quin és cadascú i raoneu el perquè.

Problema 3.- El warfarin és una substància anticoagul·lant que s’ha utilitzat com a raticida. Quan es va començar a utilitzar, l’any 1953, el warfarin era un raticida molt eficient. No obstant, ara moltes rates en són resistents. Expliqueu com pot ser que les rates hagin arribat a ser resistents al warfarin. Responeu en termes evolutius. La resistència al warfarin és deguda a un gen que té dos al·lels, un que produeix resistència (l’animal és resistent) i l’altre que no en produeix (l’animal és sensible). Es van efectuar diversos encreuaments entre rates i es van obtenir els següents resultats: Progenitor Femella Progenitor mascle Descendents Resistent

Resistent 4 femelles (3 resistents i 1 sensible) i 5 mascles (4 resistents i 1 sensible)

Sensible Resistent 4 femelles (3 resistents i 1 sensible)

i 6 mascles (2 resistents i 4 sensibles) 2a) Raoneu si l’al·lel que produeix resistència al warfarin és dominant o recessiu. 2b) Raoneu si aquest gen és autosòmic o lligat al sexe.

Tema 5. La genètica mendeliana

2/8

Problema 4.- Hi ha diverses evidències que posen de manifest l’evolució de les espècies.

A) Els dibuixos següents mostren diverses fases del desenvolupament embrionari en diferents vertebrats. Expliqueu, utilitzant com a base els dibuixos, en quin sentit es poden utilitzar les característiques dels embrions per explicar el grau de parentesc evolutiu de les diferents espècies de vertebrats.

B) Hi ha evidències o proves de l’evolució de caràcter bioquímic. Expliqueu-les.

Problema 5.- En una mostra de closques del cargol Cepea nemoralis n’hi ha 863 de trencades pels ocells per menjar-se’ls (486 amb franges i 377 de llises) i 560 de senceres amb l’organisme viu (264 amb franges i 296 de llises). A) Quina varietat està més ben adaptada a aquest lloc? En quin sentit variaran les proporcions? Justifiqueu la resposta. B) Anomeneu altres mecanismes responsables del canvi de les freqüències gèniques a les poblacions.

Problema 6.- Text adaptat de “El país” del dimecres 7 de maig de 1997: “ En 1859 Charles Darwin conmocionó a la sociedad de su época ligando el origen del ser humano con el del resto de especies. A pesar de que sus afirmaciones fueron entendidas por los científicos, para el gran público las ideas de Darwin se resumían en que la especie humana provenía del mono. Pocas veces en la historia de la ciencia se ha simplificado y distorsionado más una teoría tan rica y compleja como la que propuso Darwin.

Juan Luís Arsuaga i Ignacio Martínez

Departament de Ciències Experimentals. Biología 2n batxillerat

3/8

A) Tal com s’afirma a l’article, resulta habitual al llenguatge col·loquial sentir l’afirmació de què l’espècie humana prové dels micos actuals, com el ximpanzé o l’orangutan. Discuteix la validesa d’aquesta afirmació.

B) La principal aportació de Darwin a la teoria de l’evolució és el concepte de la selecció natural. Explica el seu significat.

C) Les aus aquàtiques que neden per la superfície de l’aigua i utilitzen les potes per impulsar-se mostren una membrana interdigital desenvolupada que fa més eficaç el desplaçament de l’au per l’aigua. Com s’explica actualment l’origen d’aquesta membrana?

D) Com explicaria Lamarck el cas de l’apartat C?

Problema 7.- Escherichia coli és un bacteri sensible a l'estreptomicina. És a dir, que si s’afegeixen unes gotes d’aquest antibiòtic a un medi de cultiu, els bacteris moren. Però com en altres éssers vius, hi ha casos de mutacions. Una d’aquestes mutacions converteix el bacteri portador en resistent a l’estreptomicina

A) Què són les mutacions i com s'originen? Expliqueu les diferències entre els efectes de l'aparició d'una mutació en un organisme procariota i en un d'eucariota. (1 punt)

B) En un laboratori es van fer multiplicar bacteris de l'espècie descrita, en un medi de cultiu líquid normal (sense estreptomicina). Després d'unes hores s'hi va fer un recompte de microorganismes, els resultats del qual es mostren a la taula A.

Es van agafar 2 mil·lilitres d’aquest medi. Un es va col·locar en un medi amb estreptomicina i l’altre en un medi sense estreptomicina. Transcorregudes 48 hores es va fer un recompte de microorganismes en aquests medis, els resultats del qual es mostren a les taules B i C

Taula A: medi de cultiu inicial sense estreptomicina bacteris sensibles a l'estreptomicina: 2.000 milions de bacteris bacteris resistents a l'estreptomicina: 20 bacteris

Taula B: medi de cultiu amb estreptomicina bacteris sensibles a l'estreptomicina: 0 bacteris bacteris resistents a l'estreptomicina: 1.750 milions de bacteris

Taula C: medi de cultiu sense estreptomicina bacteris sensibles a l'estreptomicina: 2.000 milions de bacteris bacteris resistents a l'estreptomicina: 20 bacteris

Interpreteu, en termes de selecció, els resultats d’aquest experiment.

C) A partir de l’exemple de l’enunciat es podria pensar que les mutacions apareixen degut a la necessitat de sobreviure. Utilitzeu el mecanisme que proposa el neodarvinisme per discutir la validesa d’aquesta opinió.

D) Quin era el problema que es volia investigar? Quines són les variables dependent i independent?

Tema 5. La genètica mendeliana

4/8

Problema 8.- Observeu els dibuixos que segueixen. Es tracta d’un grup d’ocells anomenats certioles que habiten les illes de Hawaii. A cada illa es troba una espècie diferent. Es tracta d'un exemple utilitzat eficaçment en la captura d’insectes i en la succió de nèctar floral. Becs menors però més robustos, són utilitzats per altres espècies per esmicolar grans i llavors. A la resta del món els ocells d’aquest gènere formen un grup relativament homogeni, sense diferències acusades en la forma del bec. 1a) Elaboreu una taula on es classifiquin els diversos exemplars de la figura, en funció dels dos grans tipus de bec 1b) Si alguna de les 8 espècies representades al dibuix fos capaç d’arribar a una altra illa de l’arxipèlag, podria reproduir-se amb les certioles pròpies d’aquella illa? Per què? 2) Cóm creieu que pot explicar-se aquesta diversificació en els becs dels ocells esdevinguda a Hawaii i la relativa homogeneïtat pel que fa a la forma del bec de les certioles de la resta del món? Coneixeu algun exemple semblant? Expliqueu-lo. Problema 9.- Dos esquelets de balenes primitives de fa uns 47 milions d'anys, poden servir per aclarir com aquests animals van colonitzar el medi marí. Els fòssils indiquen que les balenes van evolucionar a partir d’avantpassats primitius dels quals també es van originar els hipopòtams. Diverses proves bioquímiques (moleculars, genètiques i d'altres) ja havien indicat aquest fet però faltava trobar les proves paleontològiques. Adaptació de la notícia apareguda a EL PAIS (3 /10/ 01).

A) Expliqueu dues d’aquestes proves bioquímiques a les que fa referència el text. Per què aquestes proves constitueixen una evidència del parentiu evolutiu entre les balenes actuals i els hipopòtams?

B) Responeu breument: a) Quins arguments faria servir en Lamarck per explicar la desaparició de les extremitats de les balenes primitives?

b) Quins arguments faríem servir actualment?

Departament de Ciències Experimentals. Biología 2n batxillerat

5/8

Problema 10.- En aquesta fotografia familiar pot observar-se que els tres fills s’assemblen entre ells i que també s’assemblen als pares. Els gats, comparteix

moltes característiques amb els humans, però fa milions d’anys que s’han separat dels humans. La gallina és un parent encara més llunyà.

1) Els gats, les gallines i els humans comparteixen diverses característiques des del punt de vista bioquímic. Enumereu 5 d’aquestes característiques

2)

a) Creieu que podem dir que totes les cèl·lules del nostre organisme són clòniques? Expliqueu-ho

b) Per què una neurona i una cèl·lula muscular son tant diferents entre si? Expliqueu-ho

Problema 11.- A les selves tropicals la majoria de les flors propaguen el pol•len mitjançant insectes o d'altres animals pol•linitzadors. La forma de les flors evidencia una evolució conjunta amb la d'aquests insectes. Així, la flor de l'orquídia Vanilla planifolia emmagatzema el nèctar en una mena de tub allargat de manera que, l'única espècie que pot arribar-hi, l'abella Melipone yucatanica -de llengua allargassada-, en fer-ho, queda impregnada de pol•len.. A) Com explicaríeu des del punt de vista evolutiu la forma de la flor? B) A Catalunya hi ha vint espècies del gènere Ophrys que són pol•linitzades cadascuna per una sola espècie d'insecte. Aquestes relacions tan estretes es consideren arriscades per les espècies que intervenen. Quin perill hi ha en aquesta relació tan dependent planta–insecte? Com podria afectar a l’ecosistema la desaparició d'una d'aquestes espècies? C) La majoria de les plantes, encara que tinguin els dos sexes en un mateix exemplar, tenen una fecundació encreuada, evitant l'autofecundació. Quins avantatges i inconvenients trobes en aquest fet?

Problema 12.- Els dos dibuixos mostren la transformació soferta per un bosc a causa de la implantació humana. S'hi ha establert una població de papallones que mostra dos fenotipus ben diferenciats pel que fa al color del cos (papallones fosques i clares). Aquestes papallones acostumen a reposar sobre els troncs dels arbres del bosc, on poden ser vistes pels seus depredadors. Al costat dels dibuixos s'indiquen les freqüències fenotípiques i genotípiques per al caràcter "color del cos" en cada situació (A, B, C i D). També s'indiquen les freqüències al·lèliques.

a) Quin tipus de relació al·lèlica mostra el gen que controla el color del cos d'aquestes papallones? Justifiqueu-ho i expliqueu quines poden ser les causes dels canvis que s'observen en les freqüències al·lèliques.

b) En el bosc representat a la situació D, pot arribar a desaparèixer algun al·lel? I en el bosc representat a la situació C? Expliqueu-ho.

Tema 5. La genètica mendeliana

6/8

c) Creieu que aquesta situació té alguna relació amb el procés d'evolució de les espècies? Justifiqueu-ho.

Problema 13- Observeu el dibuix, mostra els resultats d'un experiment.

A) El cap del laboratori diu a l’estudiant de doctorat: "Clonar un conill!… Només a un insensat com a tú se li acudiria clonar un conill, sabent com són de prolífics els conills!!!"Creieu que l'estudiant realment ha obtingut aquests conills per clonació? Raoneu la resposta.

B) L'ovella Dolly es va obtenir per clonació, transferint el nucli d'una cèl·lula epitelial d'una ovella a un òvul sense nucli d'una altra ovella. Tot i això, el Dr. Ian Wilmut, el creador de l’ovella Dolly, diu que "Dolly no és una fotocòpia genètica de cap ovella ja que les seves cèl·lules tenen gens procedents de dues ovelles diferents”.Creieu que l'afirmació del Dr. Wilmut té a veure amb que no tot del DNA d'una cèl·lula es troba al

nucli?. A quins orgànuls de les cèl·lules hi ha DNA? Raoneu la resposta.

(Adaptat de Quino)

Departament de Ciències Experimentals. Biología 2n batxillerat

7/8

Problema 14- A la sisena edició de l’obra L’origen de les espècies, Charles Darwin escriu sobre el cas dels insectes que obtenen protecció dels depredadors per la seva semblança amb el seu entorn (fulles, branques, etc.):

Aquesta adaptació comença amb una semblança, petita i accidental, amb un objecte que es troba habitualment en l’ambient dels insectes, com pot ser una fulla o una branqueta. Posteriorment, qualsevol variació que millori, d’alguna manera, aquesta semblança i que ajudi al camuflatge dels insectes, tendiria a ser preservada mentre que les variacions que la disminuïssin serien eliminades.

1. Quan Charles Darwin analitzava els fenòmens d’adaptació de les espècies, sempre ho feia a partir de la idea de la selecció natural. Creu que el concepte de selecció natural està present en aquest text? Expliqueu-ho. 2. Darwin no va poder explicar, tal com ho fem en l’actualitat, la gran diversitat existent entre els individus d’una mateixa espècie. a) Quines són les idees actuals sobre l’origen d’aquesta variabilitat? b) Quin és el paper de la variabilitat en el procés d’adaptació de les espècies? Expliqueu-ho a través d’un exemple (diferent del dels insectes esmentats en l’enunciat) . Problema 15- L’esquema següent representa un exemple de selecció natural:

Responeu raonadament les qüestions següents: A) Quin caràcter és el que se selecciona? Per què? Com influirà aquesta selecció en les freqüències dels al·lels del gen que controla aquest caràcter? B) Esmenteu altres mecanismes evolutius que fan variar les freqüències gèniques i no són la selecció natural.

Problema 16- Comenteu la següent situació tot fent referència al concepte biològic d'espècie: Seria possible obtenir descendència a partir dels espermatotzous del mamut i els òvuls de l'elefanta? Justifiqueu la resposta.

Tema 5. La genètica mendeliana

8/8

Problema 17- El gràfic següent mostra un possible arbre evolutiu per explicar l’origen de les dues espècies d’elefants que viuen en l’actualitat : l’elefant africà (Loxodonta) i l’elefant asiàtic (Elephas). a)Quants milions d’any fa que Mammut es va començar a separar de la branca que va conduir als elefants actuals? Què va succeir fa aproximadament uns 10 milions d’anys? b)Loxodonta i Elephas són dues espècies que s’han originat a partir d’un precursor comú gràcies a un procés anomenat especiació.. Descriviu breument les diferents etapes del procés d’especiació