Evolución y Especiación Evolución y Especiación

Material de apoyo para el curso de Biología Material de apoyo para el curso de Biología de XI añode XI año

- Curso lectivo 2016 - - Curso lectivo 2016 -

Empecemos por repasar algunos viejos Empecemos por repasar algunos viejos conceptos:conceptos:

¿Qué es un gen? y ¿Qué es un alelo? ¿Qué es un gen? y ¿Qué es un alelo?

Un gen es una pequeña porción de ADN (material Un gen es una pequeña porción de ADN (material genético) que, junto con otras, se halla dispuesta en genético) que, junto con otras, se halla dispuesta en un orden fijo a lo largo de un cromosoma y que un orden fijo a lo largo de un cromosoma y que determina la aparición de los caracteres hereditarios determina la aparición de los caracteres hereditarios en los seres vivos. en los seres vivos.

En cambio un alelo es cada una de las formas En cambio un alelo es cada una de las formas alternativas que puede tener un gen, nosotros los alternativas que puede tener un gen, nosotros los mamíferos, que en su mayoría somos diploides mamíferos, que en su mayoría somos diploides (tenemos dos series de cromosomas), por lo tanto (tenemos dos series de cromosomas), por lo tanto tenemos dos alelos de cada gen, uno que procederá tenemos dos alelos de cada gen, uno que procederá del padre y el otro que procederá de la madre. Cada del padre y el otro que procederá de la madre. Cada par se ubica en igual lugar del cromosoma.par se ubica en igual lugar del cromosoma.

Entonces, ¿qué es el Entonces, ¿qué es el acervo genéticoacervo genético??(también llamado pool, poza, bolsa, banco)(también llamado pool, poza, bolsa, banco)

• Es la Es la totalidadtotalidad de los alelos y sus de los alelos y sus proporciones en una población. proporciones en una población.

Entendiendo como población al conjunto de individuos que pueden reproducirse entre sí y pueden reproducirse entre sí y que por lo tanto comparten su acervo genéticoque por lo tanto comparten su acervo genético.

Por lo tanto: ¿Cómo se llama un cambio en el Por lo tanto: ¿Cómo se llama un cambio en el acervo genético que se fija a través del acervo genético que se fija a través del tiempo?tiempo?

¡EVOLUCIÓN!¡EVOLUCIÓN!

ENTONCES:ENTONCES:• Evolución genéticaEvolución genética: es un cambio en el acervo

genético y como sabemos que esto funciona a nivel de poblaciones, otra definición es que es un cambiocambio genéticogenético en unaen una poblaciónpoblación.

Microevolución:Microevolución: son los cambios evolutivos que ocurren para la aparición de nuevas especies, a pequeña escala, dentro de una población.

Macroevolución:Macroevolución: son los cambios evolutivos que ocurren a gran escala, como la génesis de grupos taxonómicos y la aparición de mamíferos y aves a partir de los reptiles.

Recordemos, que considerando esto, tenemos Recordemos, que considerando esto, tenemos dos dos tipos de evolucióntipos de evolución::

Como ya tenemos claro que la macroevolución se da como resultado de Como ya tenemos claro que la macroevolución se da como resultado de extinciones, y que estas han sido originadas por situaciones que provocan la extinciones, y que estas han sido originadas por situaciones que provocan la desaparición de todos los individuos y además, que estas ocurren entre desaparición de todos los individuos y además, que estas ocurren entre cientos y miles de años y que están documentadas en el registro fósil, cientos y miles de años y que están documentadas en el registro fósil, entonces; vamos a enfocarnos en los procesos microevolutivos y las fuerzas entonces; vamos a enfocarnos en los procesos microevolutivos y las fuerzas que los producen.que los producen.

Tenemos dos formas básicas de evolución: Tenemos dos formas básicas de evolución:

1.1.Evolución convergenteEvolución convergente (se da cuando (se da cuando especies diferentes, que son sometidas especies diferentes, que son sometidas a a presiones de selección similarespresiones de selección similares al al pasar del tiempo tienen estructuras o pasar del tiempo tienen estructuras o comportamientos parecidos)comportamientos parecidos)

Las ballenas son similares a los tiburones Las ballenas son similares a los tiburones en su forma aerodinámica, pero las aletas deen su forma aerodinámica, pero las aletas delas ballenas ocultan remanentes de un tetrápodo.las ballenas ocultan remanentes de un tetrápodo.

2. 2. Evolución divergenteEvolución divergente (ocurre cuando una población se aísla del (ocurre cuando una población se aísla del resto de la especie y debido a resto de la especie y debido a presiones selectivas particularespresiones selectivas particulares, , comienza a seguir un curso evolutivo diferente).comienza a seguir un curso evolutivo diferente).

El oso pardo se difundió por el hemisferio norte hasta la tundra. El oso pardo se difundió por el hemisferio norte hasta la tundra. Durante las glaciaciones una población se separó del grupo y bajo la Durante las glaciaciones una población se separó del grupo y bajo la presión selectiva de ese ambiente hostil, evolucionó originando el presión selectiva de ese ambiente hostil, evolucionó originando el oso polar.oso polar.

Veamos ahora (hablando de microevolución), cuáles son Veamos ahora (hablando de microevolución), cuáles son los mecanismos o fuerzas elementales de la evoluciónlos mecanismos o fuerzas elementales de la evolución

MutacionesMutaciones

Desplazamiento Desplazamiento genético al azargenético al azar

Deriva genéticaDeriva genética

Migración genéticaMigración genética

Reproducción Reproducción sexualsexual Selección naturalSelección natural

EVOLUCIÓN

• 1. 1. MutacionesMutaciones: producen nuevos alelos y nuevos genes.: producen nuevos alelos y nuevos genes.

– Son aleatoriasSon aleatorias– No pueden predecirse con anticipaciónNo pueden predecirse con anticipación– Crean Crean variación genéticavariación genética– Pueden ser beneficiosas, neutras o dañinas para los Pueden ser beneficiosas, neutras o dañinas para los

individuos que las heredan individuos que las heredan

2. 2. Desplazamiento genético al azarDesplazamiento genético al azar: :

- También se le llama - También se le llama flujoflujo genéticogenético - Se da cuando hay movimiento de alelos entre individuos de una - Se da cuando hay movimiento de alelos entre individuos de una población a otra, es decir son cambios en las frecuencias alélicas población a otra, es decir son cambios en las frecuencias alélicas que ocurren por azar y que son porcentualmente pocoque ocurren por azar y que son porcentualmente poco significativas: ¿recuerdan el experimento de los lanzamientos de significativas: ¿recuerdan el experimento de los lanzamientos de monedas? monedas? Se registraron cambios pero no se alejaban mucho del Se registraron cambios pero no se alejaban mucho del 50:5050:50, vean este ejemplo: , vean este ejemplo:

Al reproducirse los escarabajos, acabaron Al reproducirse los escarabajos, acabaron en la descendencia más genes marrón que en la descendencia más genes marrón que genes verde, simplemente por el azar. En el genes verde, simplemente por el azar. En el diagrama de la derecha, los genes marrón diagrama de la derecha, los genes marrón están presentes con una frecuencia están presentes con una frecuencia ligeramente superior en la descendencia ligeramente superior en la descendencia (29%) que en la generación parental (25%).(29%) que en la generación parental (25%).

Veamos estos otros dos ejemplos:Veamos estos otros dos ejemplos:

Como podemos apreciar en Como podemos apreciar en ambos casos se da un cambio en ambos casos se da un cambio en las frecuencias alélicas, debidas las frecuencias alélicas, debidas totalmente al azartotalmente al azar

3. 3. MigraciónMigración genéticagenética : aumenta la variabilidad genética ya : aumenta la variabilidad genética ya que es el intercambio de genes entre poblaciones que es el intercambio de genes entre poblaciones diferentes.diferentes.

4. 4. DerivaDeriva genéticagenética : :

-Sucede cuando algunos individuos de cada generación pueden dejar unos Sucede cuando algunos individuos de cada generación pueden dejar unos pocos descendientes más (y genes, claro) que otros individuos. Los genes de la pocos descendientes más (y genes, claro) que otros individuos. Los genes de la siguiente generación serán los genes de los individuos «afortunados», no siguiente generación serán los genes de los individuos «afortunados», no necesariamente los más sanos, ni los «mejores». necesariamente los más sanos, ni los «mejores».

-Como la deriva genética actúa de una forma no calculada o predecible, a Como la deriva genética actúa de una forma no calculada o predecible, a diferencia de la selección natural diferencia de la selección natural nono generagenera adaptacionesadaptaciones..

La deriva genética, se da en virtud de dos fenómenos:La deriva genética, se da en virtud de dos fenómenos:

A) A) El efecto «fundador»El efecto «fundador»: : que es cuando una población de seres vivos queda que es cuando una población de seres vivos queda aislada y disminuye su variabilidad genética debido a que sus miembros aislada y disminuye su variabilidad genética debido a que sus miembros empiezan a cruzarse entre sí y llega un momento que los descendientes son empiezan a cruzarse entre sí y llega un momento que los descendientes son diferentes de la población original, ya que al existir cruces entre parientes diferentes de la población original, ya que al existir cruces entre parientes empiezan a salir genes que estaban ocultos. Ej. aves que se pierden en islas empiezan a salir genes que estaban ocultos. Ej. aves que se pierden en islas oceánicas, los Amish de Estados Unidos. Este aislamiento puede originar nuevas oceánicas, los Amish de Estados Unidos. Este aislamiento puede originar nuevas especies cuando pasan miles de años.especies cuando pasan miles de años.

Como apreciamos en estos ejemplos gráficos, el proceso es muy Como apreciamos en estos ejemplos gráficos, el proceso es muy claro: se pierde variación genética porque los individuos se claro: se pierde variación genética porque los individuos se reproducen entre sí. reproducen entre sí.

B) B) El efecto «cuello de botella»El efecto «cuello de botella»: : ocurre cuando una población de ocurre cuando una población de seres vivos es casi exterminada por un parásito, un depredador o seres vivos es casi exterminada por un parásito, un depredador o por el hombre y quedan unos pocos individuos que son lospor el hombre y quedan unos pocos individuos que son losprogenitores de toda la población. Veamos ejemplos:progenitores de toda la población. Veamos ejemplos:

Vamos con otro ejemplito, para que quede claro…Vamos con otro ejemplito, para que quede claro…

5. 5. SelecciónSelección oo reproducciónreproducción sexualsexual: : es otra fuerza que aumenta la es otra fuerza que aumenta la variabilidad genética ya que los hijos son una mezcla de los padres y en la meiosis variabilidad genética ya que los hijos son una mezcla de los padres y en la meiosis se da el proceso de recombinación genética que permite mezclar aun más los se da el proceso de recombinación genética que permite mezclar aun más los genes de cada progenitor; además la selección hace que muchos organismos sean genes de cada progenitor; además la selección hace que muchos organismos sean capaces de hacer cualquier cosa por sexo: los pavos reales mantienen capaces de hacer cualquier cosa por sexo: los pavos reales mantienen complicadas colas, los elefantes marinos luchan por los territorios, las moscas de complicadas colas, los elefantes marinos luchan por los territorios, las moscas de la fruta realizan danzas y algunas especies hacen regalos para convencer. Después la fruta realizan danzas y algunas especies hacen regalos para convencer. Después de todo, ¿qué grillo mormón hembra podría resistirse al regalo de un jugoso de todo, ¿qué grillo mormón hembra podría resistirse al regalo de un jugoso paquete de esperma? El macho de araña de espalda roja va todavía más lejos: se paquete de esperma? El macho de araña de espalda roja va todavía más lejos: se arroja literalmente a las fauces de la muerte para conseguir aparearse.arroja literalmente a las fauces de la muerte para conseguir aparearse.

6. SelecciónSelección naturalnatural: como este es el concepto que mejor manejamos, ensayaremos un resumen ultra simple, a ver cómo nos va…

Imaginemos una población de abejones

A)Hay diversidaddiversidad dede caracterescaracteres, las frecuencias alélicas son variadas, en este caso algunos abejones son verdes y otros son cafés.

B) Hay reproducción diferenciada, es decir, como el ambiente no puede sustentar un crecimiento poblacional ilimitado, no todos los individuos consiguen reproducirse en todo su potencial. En este ejemplo, los pájaros tienden a comerse los abejones verdes, que logran sobrevivir y reproducirse con menos frecuencia que los cafés.

C)Hay transmisióntransmisión dede loslos caracterescaracteres genéticosgenéticos, es decir los abejones cafés supervivientes tienen bebés abejón café debido a que este carácter tiene una base hereditaria

y al final D) tenemos evoluciónevolución porpor selección selección naturalnatural, ya que el carácter más ventajoso, es decir el color café, que permite al abejón tener más descendientes, se vuelve más frecuente en la población. Si este proceso continúa, finalmente todos los individuos de la población serán cafés.

Al final para los que les gustan las definiciones: Al final para los que les gustan las definiciones: la la selecciónselección naturalnatural es la supervivencia y es la supervivencia y reproducción del más apto o adaptadoreproducción del más apto o adaptado

¡Muy bien! Ahora nos toca ir sobre nuestro siguiente tema la: ¡Muy bien! Ahora nos toca ir sobre nuestro siguiente tema la:

ESPECIACIÓNPrimero, repasemos conceptos: especieespecie se define como aquellos seres vivos con características similares y que pueden cruzarse entre sí ydejar descendencia fértil. A veces seres de diferentes especies pueden cruzarse pero los hijos híbridos son estériles, por ejemplo: el mulo es estéril debido a que es producto del cruce de caballo y burro

Entonces, la especiaciónespeciación es un proceso mediante el cuál una población de una determinada especie da lugar a otra u otras poblaciones, aisladasaisladas reproductivamente de la población anterior y entre sí, que con el tiempo irán acumulando otras diferencias genéticas.

¿Notaron la palabra resaltada en color blancocolor blanco? Espero que sí, esto quiere decir que para que se formen nuevas especies, es importante que haya aislamientoaislamiento reproductivoreproductivo,, pues resulta sucede y pues resulta sucede y acontece que este aislamiento puede ser acontece que este aislamiento puede ser pre-cigóticopre-cigótico o o post-post-cigóticocigótico. . (Yo supongo que todos recuerdan que era «cigoto», (Yo supongo que todos recuerdan que era «cigoto», pero por sí acaso)pero por sí acaso)

Estas son formas de aislamientos PRECIGÓTICOS (impiden que el óvulo sea fecundado):

- Aislamiento ECOLÓGICO: vivir en distinto hábitat

- Aislamiento ESTACIONAL: por madurez sexual en distinta época (flores)

- CONDUCTUAL: variaciones en el comportamiento sexual (estímulos visuales, olfativos, táctiles) (insectos)

- MECÁNICO: tamaño incompatible de genitales (razas de perros)

- GAMÉTICO: por incompatibilidad de gametos (peces)

En los mecanismos POSTCIGÓTICOS, estos actúan tras la formación del cigoto, suelen interferir en el desarrollo del individuos o lo hacen estéril (mulas), híbridos poco viables que mueren pronto (algunas ranas) y poca posibilidad de cruce, solo dos o tres generaciones (algodón).

Bueno, vamos aterrizando para llegar al final, la Bueno, vamos aterrizando para llegar al final, la especiaciónespeciación puede ser puede ser alopátricaalopátrica oo geográficageográfica que se produce cuando la población de una misma que se produce cuando la población de una misma especie queda aislada y dividida físicamente por barreras geográficas (ríos, especie queda aislada y dividida físicamente por barreras geográficas (ríos, montañas…), en este caso las poblaciones divididas irán adquiriendo montañas…), en este caso las poblaciones divididas irán adquiriendo distintas mutaciones en sus genes y con el paso del tiempo llegarán a distintas mutaciones en sus genes y con el paso del tiempo llegarán a producir razas distintas que se convertirán en especies distintas; y la producir razas distintas que se convertirán en especies distintas; y la especiaciónespeciación simpátricasimpátrica, que ocurre cuando una especie, pese a ocupar un , que ocurre cuando una especie, pese a ocupar un mismo territorio geográfico se diversifica en dos subpoblaciones debido a mismo territorio geográfico se diversifica en dos subpoblaciones debido a mecanismos que impiden el cruce como: mecanismos que impiden el cruce como:

-la existencia de diferentes hábitats en un mismo territorio con diferencias en la temperatura, la luz o la humedad.

- diferencias de comportamiento durante el cortejo.

-variación de los órganos reproductores.

- modificación en los cromosomas que afecta a la información genética

Y ahora si terminando, son factores que determinan la especiación: el aislamientoaislamiento, que puede ser por fenómenos migratorios o por barreras geográficas, un ejemplo son los pinzones de Darwin:

Chicos: aquí Chicos: aquí se aplican se aplican todas las todas las formas de formas de aislamiento aislamiento que vimos que vimos antes…antes…

Otra forma es la variabilidadvariabilidad intraespecíficaintraespecífica, que son variaciones que se dan dentro de la misma especie debido a las mutaciones y lareproducción sexual; por ejemplo los seres humanos tienen mucha variabilidad en sus características.

Esta diversidad les permite adaptarse a los cambios del ambiente y ser más resistentes, ya que los organismos muy puros tienden a ser más débiles.

Otro factor generador de especiación es la competenciacompetencia que es producida por la lucha por el acceso a los recursos disponibles como pareja, alimento, luz, espacio, esta lucha puede darse entre seres de la misma especie o entre diferentes especies. La competenciagenera formación de individuos con características diferentes para no coincidir en la alimentación o en el hábitat.

La radiaciónradiación adaptativaadaptativa, se explica fácilmente ya que ocurre cuando a partir de una especie común se forman varias especies, por ejemplo este del gráfico es un ejemplo de este fenómeno para los mamíferos o para la gran diversificación de los apéndices bucales en los insectos.

Finalmente, el último mecanismo es la convergenciaconvergencia adaptativaadaptativa, consiste en cómo los organismos repiten fórmulas o estructuras que han probado tener éxito evolutivo. Vemos en uno de los casos como tres especies (una extinta, pertenecientes a clases taxonómicas diferentes comparten un diseño aerodinámico exitoso) o como otras tres también de taxones diferentes (anfibio, reptil, mamífero), comparten un diseño de ojo adaptado a sus necesidades.

Bueno, jóvenes, hemos llegado al final de este interesante tema, espero que lo hayan disfrutado…

Ahora, solo falta ponerle un poquito para el examen…

¡¡Recuerden Recuerden que la fuerza que la fuerza está con está con ustedes!ustedes!