Download Evo teoria sintetica y genetica de poblaciones

¿Por qué todos deberíamos
saber de evolución?
Prof. Encargado : Dr. Hernán Cofré
¿Qué sabemos de la teoría sintética, síntesis
moderna o neodarwinismo? ¿Enseñamos este
contenido?
¿Qué dicen los libros de texto?
¿Cómo se integró el conocimiento genético
con la selección natural?
Charles Darwin
Gregor Mendel
Francis Galton
August Weismann
Thomas Morgan
Hugo de Vries
R. A. Fischer
Sewall Wright
J.B.S. Haldane
T. Dobzhansky
¿Cómo se integró el conocimiento genético con la selección
natural?
En 1920 – 1930 la genética mendeliana se había hecho popular y convertido en una disciplina
que se abocaba a problemáticas de la herencia, sin embargo, aun no tenía mucho que decir
en relación con la biología evolutiva.
GENETISTAS MENDELIANOS
NATURALISTAS (BIOMETRICOS)
Pensamiento tipológico. Las poblaciones naturales
son uniformemente de tipo silvestre
Pensamiento poblacional: las poblaciones
naturales son extremadamente variables
La variación es discreta: los cambios son discretos
y rápidos, la herencia es particulada.
La variación es continua, los cambios son
pequeños y continuos, la herencia es por mezcla.
La variación ocurre al azar
La variación es adaptativa, con influencia
ambiental directa y por herencia de caracteres
adquiridos
La variación geográfica es solo una respuesta
fenotípica y, por lo tanto, sin importancia
La variación geográfica es genotípicamente
importante.
Las especies son reales y discretas
Las especies son geográficamente variables;
pueden existir formas transicionales entre dos
especies
Las nuevas especies aparecen de improviso y “por
saltos”
Las especies aparecen gradualmente
¿Cómo se integró el conocimiento genético con la selección
natural?
En 1920 – 1930 la genética mendeliana se había hecho popular y convertido en una disciplina
que se abocaba a problemáticas de la herencia, sin embargo, aun no tenía mucho que decir
en relación con la biología evolutiva.
GENETISTAS MENDELIANOS
NATURALISTAS (BIOMETRICOS)
Pensamiento tipológico. Las poblaciones naturales
son uniformemente de tipo silvestre
Pensamiento poblacional: las poblaciones
naturales son extremadamente variables
La variación es discreta: los cambios son discretos
y rápidos, la herencia es particulada.
La variación es continua, los cambios son
pequeños y continuos, la herencia es por mezcla.
La variación ocurre al azar
La variación es adaptativa, con influencia
ambiental directa y por herencia de caracteres
adquiridos
La variación geográfica es solo una respuesta
fenotípica y, por lo tanto, sin importancia
La variación geográfica es genotípicamente
importante.
Las especies son reales y discretas
Las especies son geográficamente variables;
pueden existir formas transicionales entre dos
especies
Las nuevas especies aparecen de improviso y “por
saltos”
Las especies aparecen gradualmente
W. E. Castle (1867-1962), el primer mastozoólogo Mendeliano,
buscaba generar nuevas especies a partir de mutantes de especies
conocidas como había sugerido De Vries. Trabajó con cuis,
específicamente en la herencia del pelaje. El demostró que una vez
que se perdían ciertas versiones (alelos?) no volvían a aparecer en la
población (Darwin > De Vries).
S. Wright (1889-1988), norteamericano, fue un
niño prodigio en términos de sus habilidades
matemáticas. Hijo de familia de clase media
siempre estuvo rodeado de animales a los cuales
estudiaba. Conoció a WE Castle en una
conferencia y comenzó su trabajo en el lab con
cuis.
Su tesis doctoral en Harvard demostró
la existencia de multiples loci y alelos
que controlaban la herencia del color
del pelaje de los cuis. Sus investigaciones
estuvieron
centradas
en
el
entrecruzamiento, la deriva génica y los
cambios en poblaciones pequeñas. Sus
paisajes adaptativos fueron una gran
innovación en la visión de la selección
natural.
Sewall Wright
Uno de los primeros ingleses en estudiar las leyes de Mendel y
ponerlas a prueba en Mamíferos fue JBS Haldane (1892-1964).
Haldane fue un aristócrata que nunca tuvo un titulo académico, pero
que desde muy pequeño se interesó por la ciencia debido a la
influencia de su padre. A los 9 años asistió a una conferencia sobre
Mendel. Sus trabajos, al igual que los de S. W. mostraron el ligamiento
de genes en mamíferos, describiendo matemáticamente como calcular
la distancia entre los genes.
J.B.S. Haldane
Ronald Fischer (1890-1962), fue un dotado en términos matemáticos,
aunque sus intereses también incluían la astronomía y la biología.
Su trabajo en plantas de producción agrícola lo relacionó con la
pregunta sobre cuanto de la variabilidad de las poblaciones era dado
a la herencia y cuanto al ambiente (nature and nurture).
los genotipos
heterocigotos muchas veces mantenían la
mayor adaptación, por lo que eran los
También
demostró
que
responsables de la diversidad genética de la
población (polimorfismo).
R. A. Fischer
COMPARACIÓN ENTRE LOS PADRES DE LA GENETICA DE POBLACIONES
Wright
Haldane
Fisher
Siempre Cuis
Cuis, conejos, ratas,
mariposas
Plantas productivas
Muy paciente
Impaciente
paciente
PhD
Sin grado científico
PhD
Selección natural,
migración, deriva génica
Mutación y selección
natural
Mutación y selección
natural
Poblaciones pequeñas
con entrecruzamiento
Poblaciones infinitas
Poblaciones infinitas
Fisiólogo, genetista,
estadístico
Fisiólogo, bioquímico,
genetista y estadístico
Estadístico y genetista
Evolution in mendelian
population (1931)
Causes of Evolution
(1932)
The genetical Theory of
Natural Selection (1930)
El trabajo de Fisher, Haldane y Wright generó un entramado
teórica que dio cuenta del proceso de selección natural en
términos genéticos. Sin embargo, no fue tan significativo por
tres razones:
Muy teórico
Lenguaje matemático complejo
Muy especializado
En síntesis, una vez que se corroboraron los postulados de Mendel y
Morgan, en diferentes grupos de organismos en el laboratorio, y
que se desarrollaron los modelos matemáticos capaces de predecir
los cambios en los factores de Mendel, la pregunta que se quería
contestar ahora era:
¿Cambian las frecuencias de los alelos en las
poblaciones naturales? ¿Ocurre esto por selección
natural?
T. Dobzhansky
Dobzhansky llego en 1927 a trabajar con Drosophila al lab de
T. Morgan. El venía de una tradición naturalista heredada de
Chetverikov, la cual realizaba el estudio de las mutaciones en
poblaciones silvestre. Dobzhansky tuvo la genial idea de
llevar las moscas generadas por Morgan a la naturaleza. A
través de esta mezcla de aproximaciones fue capaz de revelar
genes escondidos en las poblaciones naturales al aparear
moscas de lab con las silvestres.
Taller 2: ¿Cambian realmente los genes en las poblaciones?
Actividad 1: Observa y describe el ambiente donde vive la mosca
Drosophila pseudoobscura. ¿Qué adaptaciones podrían ser
importantes para la sobrevivencia de esta especie en este
ambiente?
Lámina
1
Dobzhanski tomaba muestras de moscas de la fruta desde los
lugares que visitaba en terreno, las sacrificaba y usaba sus glándulas
salivales para cuantificar el número de re-arreglos genéticos
(cromosómicos) del cromosoma 3.
Por así decirlo esa era su forma de cuantificar los genes
que explicaban las diferencias fenotípicas que eran
propias de diferentes lugares o ambientes.
Lámina
2
Para ello viajó desde Canadá hasta México recolectando.
Actividad 2: Observa el cromosoma número 3 de
Drosophila pseudoobscura en la parte superior de la
lámina 2 (cromosoma estirado o lineal). Según se
sabía, algunas moscas naturalmente presentaban
versiones mutadas (cambiadas en su forma) de este
cromosoma. Dependiendo de la zona del cromosoma
donde se producía la mutación cromosómica, se les
denominaba a los individuos que la portaban de esa
misma manera. Así, se reconocían por ejemplo,
mutantes arrowhead, mutantes santa cruz,
mutantes chiricahua y mutantes tree line. Ahora
busquen cada uno de estos mutantes en la lámina 2 y
enciérrenlos en un círculo. Describa el mutante
chiricahua.
Actividad 3: Cuando T.
Dobzhansky encontró
estos diferentes mutantes
en las poblaciones
naturales él se preguntó,
¿Cambiará la proporción
de moscas mutantes
dentro de las poblaciones
a través del tiempo? Con
los datos de frecuencia de
genes obtenidos por
Dobzhansky que tienes en
la lámina 3, realiza
gráficos para cada uno de
los re-arreglos o
mutaciones cromosómicas
(chiricahua) y contesta
la pregunta que se hizo
TD.
Lámina
3
Actividad 4:
Con los datos obtenidos en el ejercicio anterior, ¿es posible proponer que
existen evidencias empíricas (reales, hechos) de evolución en las poblaciones
naturales? Explica. ¿Podemos inferir alguna correlación de este mutante con
alguna variable ambiental?
Según análisis estadísticos este cambio recurrente no es esperado por azar y se
asocia a los cambios en temperatura. Los individuos que tienen este arreglo
genético (mutantes chiricahua) casi desaparecen cada invierno y otoño y se
hacen mas frecuentes en el verano.
Otros aportes de TD fueron: en 1946 mostró la diferencia
adaptativa (con respecto a la T°) entre arreglos cromosómicos.
Evidenció que las
poblaciones tienen la
variación genética
suficiente para servir de
base para la evolución
por selección natural
(ejemplo: variación
conductual vs. selección
artificial).
An Experimental study of interaction between genetic drift and
natural selection
Dobzhansky & Pavlovsky (1956) Evolution 11:311-319
En esos momentos, la evidencia de la deriva era principalmente teórica
y se pensaba que deriva y selección eran procesos opuestos.
Evidencia de deriva. Dos
poblaciones hermanas
muestran cambios azarosos
de las frecuencias de sus alelos
% de PP
4000
20
¿Qué pasa aquí con el alelo PP?
¿Por qué hay diferencias en el resultado de ambos grupos de poblaciones?
¿Cuál fue el principal aporte de TD?
 Hasta ese momento los biólogos evolutivos NO
creían que hubieran cambios tan rápidos (como
los mostrados por TD) en las frecuencias alélicas o
de genes en las poblaciones naturales.
 Además, TD generó evidencia empírica del
proceso de selección natural en términos
genéticos.
 Junto a Mayr, Huxley y Simpson propuso una
síntesis moderna de la evolución, en la cual se
definió la evolución como "un cambio en la
frecuencia de un alelo dentro de una reserva
genética de una población".
CONSIDERACIONES DIDACTICAS
1.- En esta clase se han incorporado elementos históricos (curriculum
enriquecido!) para trabajar las preconcepciones de los estudiantes sobre la
teoría de la selección natural.
2.- El enfoque de enseñanza ha sido mas que nada la indagación estructurada
de un problema que se plantearon los investigadores de la nueva sintesis.
3.- Las preconcepciones que se trabajan son las dos principales:
Naturaleza de la ciencia y Evo y Pensamiento Teleológico. Específicamente, a)
que la teoría evolutiva es solo lo que propuso Darwin y Wallace, b) que NO
se puede registrar el cambio de la frecuencia génica de las poblaciones por
selección natural en poblaciones naturales y c) El cambio ocurre por necesidad
del ambiente.
4.- Limitaciones que hemos encontrado trabajando la actividad en la escuela
son: a) algunos estudiantes tiene problemas para ver el cambio a nivel
poblacional y piensan que cambian los cromosomas de los INDIVIDUOS, b)
algunos tienen problemas para graficar datos en frecuencia desde tablas.
5.- Los logros que hemos encontrado es que algunos de los estudiantes
reconocen en el ejemplo evidencias de evolución por selección natural.