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TEMA 11
PRINCIPIOS BÁSICOS DE EVOLUCIÓN
Introducción
Charles Darwin (1809-1882)
explicar el origen de la biodiversidad
“evolución”  cambios graduales hereditarios en las características de
las poblaciones/especies en el transcurso del tiempo
Población  grupo de individuos de una misma especie que viven en una
misma zona geográfica (mismo espacio) y en el mismo tiempo
Especie  grupo/s de individuo/s (población/es) semejantes (con
estructura, funciones y comportamientos similares) y que pueden
reproducirse entre sí dando lugar a descendientes fértiles
Ideas evolutivas predarwinianas
Aristóteles (384-322 a.C.)
- organismos ordenados en una “escala de la naturaleza”
(desde el más simple al más complejo)
- los seres vivos (imperfectos) “avanzan hacia un estado más perfecto”
FIJISMO
= las especies son inmutables
Los seres vivos son formas inalterables (creados de forma independiente)
siendo hoy tal y como fueron diseñadas desde su comienzo
Creacionismo
Linneo
s. XVIII
Catastrofismo
Cuvier
s. XVIII-XIX
Ideas evolutivas predarwinianas
EVOLUCIONISMO
J.B. Lamarck
(1744 – 1829)
= las especies cambian a lo largo del tiempo
Teorías evolutivas (s. XIX)
 Ley del uso y desuso
 Cambio ambiental 
modificaciones (adaptaciones)
 Heredabilidad de
los caracteres adquiridos
 Tendencia a la complejidad y perfección
 Las formas simples surgen
por generación espontánea
Ideas evolutivas predarwinianas
La teoría de Lamarck tuvo gran
aceptación…
pero se EQUIVOCÓ al suponer
que las características adquiridas
son heredables
Ejem.: Los cambios obtenidos en una
operación de cirugía estética… No se
heredan a los descendientes!!
1.
Cambio ambiental: la sequía
escasez de hojas en los árboles
provoca
2.
Las jirafas estiran su cuello para alcanzar
las hojas de los árboles situadas a más
altura = el uso del órgano lo desarrolla (el
cuello se alarga)
3.
Los descendientes heredarían el carácter
de un cuello algo más largo
4.
Continúa el proceso y la adaptación (cuello
largo) estará presente en todos los
individuos de la población
Darwin y la Teoría de la Selección Natural
Charles Darwin
Los viajes de Darwin
(1809-1882)
El viaje a bordo del Beagle, lo
inició en 1831 y le llevaría
durante 5 años por todo el
mundo. En la expedición reunió,
catalogó y comparó miles de
plantas y animales que serían
esenciales para el desarrollo de
su teoría.
mecanismo funcional de la evolución  selección natural
variabilidad de los caracteres heredables
organismos mejor adaptados  mayor probabilidad de sobrevivir
progenitores de la generación siguiente
resultado  las poblaciones cambian con el tiempo
Darwin y la Teoría de la Selección Natural
Charles Darwin
On the Origin of Species by Means of
(1809-1882)
Natural Selection, or the Preservation
of Favoured Races in the Struggle for
Life (1859; El origen de las especies
por medio de la selección natural, o la
preservación de las razas favorecidas
en la lucha por la vida)
The Origin of Species (6ª Ed., 1872)
A.R. Wallace
(1823-1913)
Estudio de la flora y fauna de Malasia
La evolución ocurre por selección natural
“Contribuciones a la teoría de
la selección natural” (1871)
Darwin y la Teoría de la Selección Natural
1.
Cambio ambiental: la sequía provoca escasez de hojas en los árboles
2.
Existen, en
(variabilidad)
3.
No hay alimento para todas, en consecuencia, la selección natural actúa y
permite sobrevivir en mayor número a los más aptos, es decir, a las jirafas de
cuello largo que alcanzan las hojas de los árboles
4.
Sus descendientes continuarán heredando los cuellos largos
5.
Con el tiempo, todas las jirafas de la población presentarán el cuello largo
(adaptación)
un
principio,
jirafas
con
diferentes
longitudes
de
cuello
Darwin y la Teoría de la Selección Natural
Ideas y conceptos en los que se apoyó Darwin
1.
Variación
* Los individuos de una población presentan variabilidad en la combinación de rasgos
que los definen
** ¿Cuál es el origen de la variabilidad entre los individuos de una población?
2.
Herencia
* La variación necesaria para la evolución debe ser heredable
** ¿Cómo se transmiten los caracteres de una generación a la siguiente?
3.
Selección
* La selección artificial (criadores y agricultores) como modelo
4.
Tiempo
* El actualismo de Charles Lyell = Principios de Geología (1830)
El ritmo lento de los procesos geológicos indica que la Tierra es extremadamente antigua
5.
Adaptación
* “modificación evolutiva que mejora las oportunidades de supervivencia y éxito
reproductivo de la población en un ambiente dado”
* Ideas de Thomas Malthus (Ensayo sobre la población, 1798) = la lucha por la existencia
Teoría Sintética de la evolución
(síntesis moderna o neodarwinismo)
Teoría darwiniana clásica + genética
(principios de herencia mendeliana
Fundadores de la Teoría Sintética (1930-1950):
El genetista norteamericano Theodosius Dobzhansky,
El genetista y estadista Ronald Fisher,
El genetista británico J.B.S. Haldane,
y estructura ADN)
Genética
clásica
Genética
molecular
Gregor Mendel
Watson, Crick.
(1822-1884)
s. XX (1953)
El genetista norteamericano Sewell Wright,
El biólogo británico Julian Huxley,
El biólogo norteamericano Ernst Mayr,
El paleontólogo norteamericano G.G. Simpson,
El botánico norteamericano G.L. Stebbins,
Pruebas de la evolución:
El registro paleontológico / La anatomía comparada
La biología del desarrollo (embriología) / La biogeografía
La biología molecular (sistemática y filogenia)
Teoría Sintética de la evolución
(síntesis moderna o neodarwinismo)
VISTA
Variation – Inheritance – Selection – Time - Adaptation
1.
Variación
-
origen de la variabilidad:
* Mutaciones al azar  nuevos alelos
* Reproducción sexual:  nuevas combinaciones alélicas
a) meiosis = recombinación genética y segregación cromosómica
b) fecundación (unión aleatoria de gametos)
2.
Herencia
-
transmisión de los caracteres
3.
Selección
-
selección natural como mecanismo evolutivo adaptativo
4.
Tiempo
-
permite un cambio evolutivo gradual y lento
“tasa de cambio evolutivo” depende del organismo
5.
Adaptación
-
supervivencia y éxito reproductivo
Teoría Sintética de la evolución
(síntesis moderna o neodarwinismo)
Gradualismo
Equilibrio puntuado
Cambios evolutivos en las poblaciones
población en equilibrio genético
frecuencias alélicas y genotípicas no cambian de generación en generación
NO existirán cambios evolutivos
Condiciones para el equilibrio genético:
1.Ausencia de mutaciones
2.Ausencia de migración (flujo génico)
3.Ausencia de selección natural
4.Apareamiento al azar (panmixia; población panmíctica)
5.Tamaño poblacional grande  “ausencia” de deriva genética
Principio de Hardy-Weinberg (1908)
Microevolución
“pequeños cambios (frecuencias alélicas o genotípicas) de una generación a
otra que afectan gradualmente a las poblaciones”
Procesos microevolutivos
1.Mutaciones
2.Migración (flujo génico)
3.Selección natural
4.Apareamiento no aleatorio (ausencia de panmixia)
5.Deriva genética
Microevolución
1. Mutaciones
- desviaciones muy pequeñas en las frecuencias alélicas
- principal fuente de la variabilidad  nuevos alelos
2. Migración
de individuos reproductivos entre poblaciones
 flujo génico
- incrementa la variabilidad intrapoblacional
- disminuye la diferenciación entre poblaciones
4. Apareamiento no aleatorio
a) Endogamia
- NO cambia las frecuencias alélicas totales
- SÍ aumenta la homocigosidad
en todos los loci
b) Apareamiento selectivo
- NO cambia las frecuencias alélicas totales
- SÍ aumenta la homocigosidad
(loci específicos)
 depresión endogámica
Microevolución
5. Deriva genética
•cambios en las frecuencias alélicas (importantes en poblaciones
pequeñas) por circunstancias aleatorias o fortuitas
-disminuye la variabilidad intrapoblacional
-incrementa la diferenciación entre poblaciones
- cuando una población pasa por un cuello de botella
- cuando ocurre el efecto fundador
Microevolución
3. Selección natural
* individuos de una población mejor adaptados a un ambiente tienen
mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse
Sin selección
 cambio evolutivo adaptativo
control
poligénico
- disminuye la variabilidad intrapoblacional
- incrementa la diferenciación entre poblaciones
Microevolución
3. Selección natural  a) selección estabilizadora
* Poblaciones bien adaptadas a un ambiente estable
Selección estabilizadora
Ejems.:
-los fósiles vivos (p.e. celacanto)
-el peso del ser humano al nacer
Microevolución
3. Selección natural  b) selección direccional
* Poblaciones en ambientes que cambian en una misma dirección
Selección direccional
Ejems.:
-el aumento de la capacidad craneal en el linaje humano
-la longitud del cuello de la jirafa
Microevolución
3. Selección natural  c) selección disruptiva
* Poblaciones en ambientes heterogéneos (cambios extremos)
Selección disruptiva
(caso especial de selección direccional con más de una tendencia)
Ejem.:
- el mimetismo de las mariposas Papilio dardanus. Coexisten con otras
especies de mariposas tóxicas y presentan morfologías similares a ellas,
con lo que evitan ser comidas por los pájaros
Macroevolución
“grandes cambios que dan lugar a la aparición de las principales
características que definen a los diferentes grupos taxonómicos
(especies, géneros, familias, órdenes, clases,...)”
evolución de una nueva especie a partir de otra ancestral
Especiación
concepto biológico de especie  una o varias poblaciones cuyos
miembros pueden reproducirse entre sí y dar una descendencia fértil
es decir, existe aislamiento reproductivo con otras especies
Aislamiento
Especiación
reproductivo + Divergencia genética
 Especiación
Mecanismos de aislamiento reproductivo
Mecanismo
Modo de acción
Barreras precigóticas
-Aislamiento temporal
-Aislamiento espacial
(ecológico)
-Aislamiento conductual
(etológico)
-Aislamiento mecánico
(impiden la fecundación)
-se reproducen en distintos momentos
-ocupan diferentes hábitats
-Aislamiento gamético
Barreras postcigóticas
-Inviabilidad híbrida
-Esterilidad híbrida
-Colapso híbrido
-tienen distintos comportamientos de cortejo
-presentan diferencias estructurales en sus órganos
reproductores
-forman gametos químicamente incompatibles
(afectan a la viabilidad o la fertilidad del híbrido)
-el híbrido muere en una fase temprana del desarrollo
embrionario
-el híbrido sobrevive pero no puede reproducirse
-la descendencia de los híbridos no puede reproducirse
Especiación alopátrica
Aislamiento geográfico  grupo de individuos (población) se separa
geográficamente del resto de la especie
Especiación simpátrica
Aislamiento NO geográfico  se origina una nueva especie en la misma
zona geográfica que la especie progenitora
Relaciones interespecíficas
Ecología de comunidades  interacciones ecológicas entre especies
(beneficioso)
depredador
presa
parásito
hospedador
ecto-
Mutualismo obligado = Simbiosis
endo-
comensal
(perjudicial)
(sin efecto)