Variabilidad, evolución y adaptación de los seres vivos

1. Variabilidad, evolución y adaptación de los seres vivos Profesor José De La Cruz Martínez Departamento de Química y Biología Liceo Polivalente José De San Martín

2. Objetivo : Comprender y valorar los fundamentos de la evolución y adaptación a distintos ambientes, y la diversidad biológica como resultado

3. La vida en nuestro planeta comenzó con unos pocos organismos procariontes muy simples. A partir de estos surgieron todas las demás especies conocidas. ¿Cuál es el origen de la diversidad? ¿Como ha llegado a ser tan amplia?. La teoría de la evolución trata de explicar estas y otras preguntas procurando descifrar los mecanismos que han llevado a esta enorme biodiversidad.

4. Ante el echo de la evolución se pueden distinguir diferentes respuestas para el origen de la biodiversidad

5. Aristóteles (384-322 a. C. ) Pensaba que los organismos forman parte de una “escalera de la naturaleza” creada por la divinidad, donde cada especie es parte de una progresión, desde lo imperfecto a lo mas perfecto

6. Postura creacionista (fijismo) Características: • Las especies no cambian a lo largo del tiempo • Promulga un origen separado de las especies • Se basan en creencias religiosas

7. “Y vivió Adán ciento treinta años, y engendró un hijo a su semejanza, conforme a su imagen, y llamó su nombre Set.Y fueron los días de Adán después de que engendró a Set, ochocientos años, y engendró hijos e hijas.Y fueron todos los días que vivió Adán novecientos treinta años; y murió.

8. Algunos científicos consideraban que todas las formas de vida existentes habían sido creadas por Dios. A esta línea de pensamiento se le conoció como Fijismo • Entre los naturalistas que seguían esta línea se encontraba Carl von Linné, conocido como Linneo (1707-1778) • Linneo propuso un método de clasificación de los seres vivos, vigente hasta nuestros días, compuesto de diferentes categorías, basadas en el grado de semejanza

10. Orden Carnívoros • Familia Canidee • Perro • Familia Felidae • Gato • Orden Primates • Familia Pongidae • Chimpancé • Familia Hominadae • Humano Clase Mamíferos

11. Contradicciones del Fijismo • Los registro fósiles indican que la Tierra es mas antigua de lo que dice la Biblia • No es científico. Se basa en la fe, no en pruebas científicas

12. ¿Qué es evolución? • La evolución es el proceso de transformación de los seres vivos a través de las generaciones. Fotos de Kawésqar : 1860, 1915 y de Aleyén Neculpan 2012, primer Kewésqar en ir a la universidad

13. La evolución no ocurre durante la vida de un individuo, sino que en las poblaciones a lo largo de muchas generaciones • Las poblaciones van cambiando en el transcurso del tiempo.

14. Una prueba importante de la evolución a gran escala se desprende del análisis del registro fósil está dada por la secuencia de aparición de ciertos grupos de organismos que permite deducir un orden evolutivo para esos grupos: primero peces, luego anfibios, luego reptiles y finalmente aves y mamíferos.

15. Las similitudes que expresan homologías son poco explicables en términos de su funcionalidad. La pata del caballo, el ala del murciélago, las aletas de una ballena están constituidas sobre la base de un mismo patrón, que incluye los mismos huesos en posiciones relativas similares.

16. El desarrollo embrionario en diferentes organismos, muestra gran similitud en estados tempranos de desarrollo

17. Mas evidencias de la Evolución

18. Transformismo • Uno de los primeros y más connotados representantes de esta teoría transformista fue el naturalista francés Jean Lamarck quien propuso en 1809: • El cambio se produce por un deseo interno de mejorar • Las especies tienen un origen separado • Propone el llamado principio del uso y del desuso de los órganos, perfeccionándolos o atrofiándolos

19. El ejemplo más explicado por el Lamarkismo es el origen del cuello en las jirafas • Según Lamarck : las jirafas inicialmente tendrían el cuello corto. Este se les habría estirado al alargarlo para comer hojas de los arboles .los descendientes habrían heredado esta característica

20. Al Fijismo se le opuso el Transformismo, cuya versión más moderna es el Evolucionismo • Los seres vivos cambiaban a lo largo del tiempo a partir de otros preexistentes, dando lugar a especies nuevas, diferentes y cada vez mas complejas

21. Postura Evolucionista • El cambio se produce por selección natural • Define un origen común de las especies • Tiene como principal defensor a Charles Darwin

22. Darwin en las galápagos • Darwin noto que en ambientes similares no siempre eran habitados por organismos del mismo tipo • Los pinzones de las Galápagos son diferentes en cada isla, conservando eso sí rasgos comunes

23. Darwinismo y sus principios básicos • El mundo no es estático, sino que cambia. Las especies cambian continuamente , aparecen unas y se extinguen otras • La Evolución es un proceso gradual, continuo existe una gran variabilidad entre las especies pero de manera continua • Los organismos semejantes esta emparentados y descienden de un antepasado común • El mecanismo de la Evolución es la Selección Natural

24. Selección Natural • La capacidad reproductiva de los organismos determina una tendencia de aumento permanente en el número de individuos de la población

25. La Selección Natural consta de 2 partes: • Producción de Variabilidad: Darwin no sabia el origen, pero se daba cuenta que en cada generación se produce una gran descendencia , con pequeñas diferencia entre ellos ( Mendel publica su obra en 1965) • La Selección: A través de la lucha por la supervivencia de esa variabilidad

26. Mecanismo de la selección natural • La mayoría de las especies tiene una gran capacidad para generar descendencia y cada individuo presenta pequeñas diferencias (Variabilidad) • La disposición de los recursos como alimento, espacio, pareja son escasos y solo unos pocos llegan a sobrevivir y menos a reproducirse

27. ¿Que individuos se reproducirán? • Aquellos que tengan dentro de esa variabilidad inicial una combinación de caracteres idónea para hacer frente al ambiente, entonces los individuos que se reproduzcan harán que sus características (genes) idóneas en la siguiente generación sea más frecuente, mientras que las combinaciones menos idóneas serán menos frecuentes

28. Transmisión diferencial de frecuencias genéticas • Hay variación de • ciertas características 3. Hay Herencia 2. Hay reproducción diferenciada 4. Resultado final

29. Variabilidad genética: origen e importancia genética • Actualmente observamos dos factores que producen la variabilidad genética • Las mutaciones genéticas (variabilidad en los genes) • Las recombinaciones genéticas en los organismos de reproducción sexual

30. La existencia de variabilidad génica es una condición necesaria para que haya evolución. Si para un gen solo hay homocigotos, las frecuencias alélicas no podrían variar de una generación a otra con lo que la respuesta a posibles cambios ambientales seria nula provocando la extinción de dicha información: Considerando dos caracteres en ratas de laboratorio determine el genotipo y fenotipo del cruzamiento AA L1L2 x AA L2 L2 : - “A” pelaje negro (dominante) o “a” blanco. - L1 orejas largas (dominante); L2 orejas cortas.

31. Neodarwinismo, teoría sintética de la evolución

32. Neodarwinismo: • El proceso evolutivo se basa en los principios de variabilidad de la descendencia y de la selección natural • El origen de la variabilidad son las mutaciones (crean nuevos alelos) y las recombinaciones genéticas ( crean nuevas combinaciones de genes) • Lo que evoluciona son las poblaciones, no los individuos. Las poblaciones perduran y cambian a medida que cambian las frecuencias génicas de las poblaciones, mientras que los individuos mueren con el mismo genotipo que nacieron

33. Población mendeliana (panmítica): “Conjunto de individuos que se pueden cruzar entre ellos al azar (todos con la misma probabilidad de reproducirse) y comparten el mismo número de genes” • Equilibrio de Hardy-Weinberg: Situación hipotética que supone que si sobre las poblaciones no existiera ningún tipo de presión, las frecuencias génicas y las frecuencias genotípicas no varían • No obstante en los sistemas naturales “ reales” existen factores que alteran ese equilibrio y explican porque la frecuencia de los genes puede cambiar

34. Los factores que hacen variar las frecuencias génicas de una población son: • La selección natural • Las mutaciones • Las Migraciones • La deriva genética • Para que una población llegue a generar una especie diferente ha de estar aislada de las otras poblaciones

35. Factores que alteran el equilibrio genético • Selección natural: Consiste en la eliminación de los individuos menos aptos, de los individuos con menos eficacia biológica • Aunque la Selección natural actúa durante toda la vida del individuo, existen dos grandes momentos donde se eliminan genes de la población • Primeras fases de la vida (eliminación de gametos, cigotos, larvas, individuos jovenes) • Época de reproducción ( no todos los individuos que llegan al estado adulto se reproducen)

36. Mutaciones: Origen a nuevos alelos en poblaciones mediante cambios espontáneos en el material genético • Ej: Si tenemos dos alelos p y q, en un momento determinado con frecuencia 0.7 y 0.3 al aparecer una mutación, aparece un nuevo alelo r. En las siguiente generación las frecuencias de los alelos se alterarán por ejemplo a p (0.6), q(02) y r(0.2)

37. Migraciones: Con las migraciones se altera el equilibrio de los genes porque la composición génica de los individuos que se incorporan no tiene por que ser igual a los de la población que los recibe • Las migraciones son más importantes cuando: • Mas pequeña es la población de origen • Mayor es el tramo de las migraciones

38. Deriva génica • Los cambios se deben a que el número de individuos reproductores que forman la siguiente generación resulta inferior al necesario para que las frecuencias génicas estén bien representadas • Efecto fundador: Unos pocos llegan a un nuevo territorio y se instalan. La siguiente generación tendrá las características propias de ese pequeño grupo. Cuanto más pequeño sea el grupo, más influirán sus características y por tanto, más diferente será su descendencia

41. La teoría de la evolución de Darwin se considera como el mayor principio unificador de la biología • Su teoría difería de teorías previas en que él imaginaba a la evolución como un proceso doble, que dependía de la existencia de variaciones heredables entre los organismos, y del proceso de selección natural por el cual algunos organismos, en virtud de sus variaciones heredables, dejaban más progenie que otros. • Una debilidad central de la teoría de Darwin, que permaneció sin resolver durante muchos años, fue la ausencia de un mecanismo válido para explicar la herencia

42. La teoría de Darwin • Los organismos engendran organismos similares; en otras palabras, hay estabilidad en el proceso de la reproducción • En la mayoría de las especies , el número de individuos que sobreviven y se reproducen en cada generación es pequeño en comparación con el número total producido inicialmente. • En cualquier población dada ocurren variaciones aleatorias entre los organismos individuales, algunas de las cuales son hereditarias, es decir, que no son producidas por el ambiente.

43. La interacción entre estas variaciones hereditarias, surgidas al azar, y las características del ambiente determinan en grado significativo cuáles son los individuos que sobrevivirán y se reproducirán y cuáles no. Algunas variaciones permiten que los individuos produzcan más descendencia que otros. Darwin llamó a estas características variaciones "favorables" y propuso que las variaciones favorables heredadas tienden a hacerse cada vez más comunes de una generación a otra. Este es el proceso al que Darwin llamó selección natural .

44. Dado un tiempo suficiente, la selección natural lleva a la acumulación de cambios que provocan diferencias entre grupos de organismos.

45. Las bases genéticas de la evolución • La reproducción sexual es el factor más importante que promueve la variabilidad genética en las poblaciones • La amplitud de la variabilidad genética en una población es un determinante principal de la capacidad para el cambio evolutivo • Los biólogos evolutivos proponen que los genes estructurales existentes en la actualidad tuvieron sus comienzos en muy pocos protogenes

46. Evolución por selección natural según el modelo de Darwin

47. Tipos de selección natural • Las tres categorías principales son: • La selección normalizadora , en la cual se eliminan los fenotipos extremos de la población • La selección disruptiva , en la que se seleccionan los fenotipos extremos a expensas de formas intermedias • La selección direccional , en la que uno de los extremos es favorecido, empujando a la población a lo largo de una vía evolutiva particular.