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Biología Evolutiva
UNIDAD III:
1 – CAMBIO EVOLUTIVOENLAS POBLACIONES
MICROEVOLUCIÓN Y VARIABILIDAD GENÉTICA
SELECCIÓN SEXUAL Y SISTEMAS DE SELECCIÓN SEXUAL
Resumen de la clase
UNIDAD III: MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA
1.- Cambio evolutivo en las poblaciones
Microevolución cambio en las frecuencias génicas de las poblaciones.
Variabilidad genética. (contenidos desarrollados en Genética)
Ya visto en
genética y
biodiversidad
Importancia de la reproducción sexual.
Selección Natural. Adaptación biológica.
Coevolución.
Selección sexual, sistemas de selección sexual.
Clase de hoy
Población y acervo de genes
Población mendeliana: Comunidad de individuos de una especie que con
reproducción sexual dentro de la cual se produce apareamientos de los mismos.
Pool de genes de una población: La suma total de los genotipos de todos los
individuos de una comunidad reproductora o población mendeliana.
Los cambios evolutivos tienen lugar en las poblaciones y no en los individuos
La evolución consiste en cambios en las
frecuencias génicas de los alelos
Variabilidad genética y evolución
Experimentos con Drosophila serrata
Dos
poblaciones
Puras
Mixtas
(Sydney
Popondetta)
(Sydney X
Popondetta)
Son sometidas a dos ambientes nuevos con restricciones de:
1) Espacio
2) Alimento
Ayala, 1969
Variabilidad genética y eficiencia biológica
Relación variabilidad genética y eficiencia biológica
Mixta
Pura
Mixta
Pura
A MAYOR variabilidad
genética MAYOR eficacia
biológica
Variabilidad genética de diferentes grupos
Tipos de reproducción en seres vivos
Tipos de reproducción
Asexual
Sexual
Mixta
La sexuada es por lejos la más extendida en el reino animal
Diferencias entre los dos tipos de reproducciones
Diferencia entre sexual y asexual
Asexual
Sexual
1
8
1
4
1
2
1
1
Selección natural y adaptación biológica
Los 4 pilares de la teoría evolutiva son:
V = Variabilidad: todas las formas de vida varían genéticamente dentro
de una población, y la selección actúa sobre esta variabilidad genética.
H = Herencia: los caracteres genéticos se heredan de los progenitores y
se transmiten a la descendencia.
S = Selección: los organismos con rasgos favorables para su
supervivencia logran sobrevivir y transmitir sus genes a la siguiente
generación.
T = Tiempo: la evolución requiere tiempo; puede suceder en unas pocas
generaciones, pero los grandes cambios, como la especiación, a menudo
requieren largos periodos.
Concepto de selección natural
Es uno de los mecanismos básicos de la evolución, junto con la mutación, la
migración y la deriva genética.
La gran idea de Darwin de la evolución por selección natural es relativamente
sencilla, pero a menudo se entiende mal.
Para averiguar cómo funciona, imagina una población de escarabajos:
Hay diversidad de caracteres.
Por ejemplo, algunos escarabajos son verdes y otros son marrones.
Hay reproducción diferencial.
Debido a que 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 escarabajos verdes, que logran sobrevivir y reproducirse con menos frecuencia que
los marrones.
Hay herencia.
Los escarabajos marrones supervivientes tienen bebés escarabajo marrones debido a que este
carácter tiene una base genética.
Resultado final:
El carácter más ventajoso, el color marrón, que permite al escarabajo tener más descendientes,
se vuelve más frecuente en la población. Si este proceso continúa, finalmente todos los
individuos de la población serán marrones.
La selección natural según Darwin
“Como nacen muchos más individuos de una especie
que los que posiblemente pueden sobrevivir, habrá entre
ellos una recurrencia frecuente a la lucha por la
existencia, que permite que cualquier ser, aunque varíe
poco en cualquier manera que le sea beneficioso, bajo
condiciones de vida complejas y a veces cambiantes,
tendrá una mejor chance de sobrevivencia, y por lo tanto,
será naturalmente seleccionado. Dado el fuerte principio
de la herencia, cualquier variedad seleccionada tenderá
a propagarse en su forma nueva y modificada”
Darwin, 1859
Eficacia biológica
Es la capacidad de un genotipo determinado para dejar descendientes en la
siguiente generación en relación con la capacidad de otros genotipos de hacerlo.
Si los escarabajos marrones
sistemáticamente producen más
descendientes que los escarabajos verdes
debido a su color, podría decirse que los
escarabajos marrones tienen una
eficacia biológica más alta.
Es un concepto muy útil porque reúne en una sola idea todo lo que importa en la
selección natural (la supervivencia, encontrar pareja, la reproducción). El individuo más
apto NO es necesariamente el más fuerte, el más rápido ni el más grande.
La eficacia biológica de un genotipo incluye su capacidad de sobrevivir, encontrar una
pareja, producir descendientes y, en última instancia, dejar sus genes en la siguiente
generación.
Concepto erróneo sobre selección natural
Idea equivocada:
La evolución significa que la vida
cambió “por casualidad”.
Respuesta: Es cierto que la casualidad es un factor de la evolución, pero
también hay mecanismos evolutivos que no son aleatorios. La mutación
aleatoria es la fuente fundamental de variabilidad genética, pero la selección
natural, el proceso mediante el cual algunas variantes sobreviven y otras no,
no es aleatorio.
Conceptos erróneos sobre selección natural
Idea equivocada: La selección
natural implica que los
organismos "intentan" adaptarse.
Respuesta: La selección natural conduce a la adaptación, pero el proceso no
implica ningún “intento”.
La selección natural implica variabilidad genética y selección entre las variantes
presentes en una población. Un individuo, o tiene genes suficientemente buenos
para sobrevivir y reproducirse, o no los tiene, pero no puede conseguirlos
“intentándolo”.
Conceptos erróneos sobre selección natural
Idea equivocada: La selección
natural proporciona a los
organismos lo que "necesitan”.
Respuesta: La selección natural no tiene ni intención ni sentido común; no puede tener
conciencia de lo que «necesita» una especie. Si una población tiene la variabilidad genética que
permite a algunos individuos sobrevivir a un reto concreto mejor que otros, entonces esos
individuos tendrán más descendencia en la siguiente generación y la población evolucionará. Si
esa variabilidad genética no se encuentra en la población, puede que la población sobreviva aún
así (pero sin evolucionar mucho) o puede que se extinga. Pero la selección natural no le
concederá lo que “necesita”.
Conceptos sobre selección natural
Idea equivocada: La evolución es
como una subida por una escalera
de progreso; los organismos
siempre están mejorando.
Respuesta: Es cierto que la selección natural elimina los individuos que no son aptos en una situación
concreta pero, para la evolución, «suficientemente apto» es suficiente. Ningún organismo tiene que ser
perfecto. Por ejemplo, muchos taxones (como algunos musgos, protistas, hongos, tiburones, zarigüeyas y
cangrejos) han cambiado poco durante largos espacios de tiempo. No están escalando una escalera de
progreso, sino que son lo bastante aptos como para sobrevivir y reproducirse, y eso es todo lo necesario para
asegurar su existencia.
Otros taxones han cambiado y se han diversificado mucho, pero eso no significa que se hayan hecho
«mejores». Después de todo, los climas cambian, el curso de los ríos cambia, hay nuevos invasores con los que
competir... y lo que era «mejor» hace un millón de años puede que no sea «mejor» en la actualidad. Lo que
funciona «mejor» en un lugar puede no funcionar tan bien en otro. La eficacia biológica va unida al ambiente,
no al progreso.
Concepto de coevolución
El término coevolución se utiliza para describir los casos o procesos en los que dos
(o más) especies influyen mutuamente en su evolución.
Ejemplo:
Un cambio evolutivo en la forma de una planta podría afectar a la forma de un
herbívoro que come la planta, la cual a su vez podría afectar a la evolución de la
planta, la cual podría afectar a la evolución del herbívoro, y así sucesivamente.
Es probable haya coevolución cuando distintas especies tienen interacciones
ecológicas cercanas entre sí.
Depredador-presa
Parásito-hospedador
Estas relaciones ecológicas incluyen
Especies competidoras
Especies mutualistas
Ejemplo de coevolución: Acacia
Algunas especies centroamericanas de Acacia tienen
cuernos huecos y poros en la base de las hojas que
secretan néctar.
Estos cuernos huecos son el lugar de anidamiento
exclusivo de algunas especies de hormiga que beben
el néctar. Pero las hormigas no están simplemente
aprovechándose de la planta, también defienden a
su acacia de los herbívoros.
Sistema producto de coevolución: las plantas no habrían desarrollado espinas
huecas ni poros de néctar si su evolución no se hubiera visto afectada por las
hormigas y las hormigas no habrían desarrollado comportamientos de
defensa frente a los herbívoros si su evolución no hubiera estado afectada por
las plantas.
Coevolución: Caso de estudio
La trama:
En la mayor parte de las Montañas rocosas, las ardillas rojas son un importante
depredador de las semillas del pino torcido. Recolectan las piñas de los árboles y
las almacenan durante el invierno. Pero los pinos no están indefensos: las ardillas
tienen dificultades con unas piñas anchas y que pesan mucho, pero que tienen
pocas semillas.
Los piquituertos viven en estos lugares y también comen los piñones, pero las
ardillas llegan a ellos primero y las aves no comen tantos piñones como ellas. Sin
embargo, en unos pocos lugares aislados no hay ardillas rojas y los piquituertos
son el depredador de piñones más importante del pino torcido. De nuevo, los
árboles no están indefensos: los piquituertos encuentran más difícil obtener los
piñones de las piñas, que tienen escamas grandes y gruesas.
Pero las aves tienen una forma de contraatacar: los piquituertos con picos más
fuertes, más cortos y menos curvados son capaces de extraer mejor los piñones de
las piñas difíciles.
La escena está preparada y la pregunta es :¿ha habido coevolución?
Coevolución: Caso de estudio (cont.)
Si existe coevolución son necesarias pruebas que indiquen:
A ) la presa (árboles) ha evolucionado en respuesta al depredador (ardillas o aves)
B ) el depredador ha evolucionado en respuesta a la presa.
1.Debería haber diferencias geográficas en las piñas.
Si los árboles han evolucionado en respuesta a los depredadores de sus piñones, deberíamos
observar diferencias geográficas en las piñas: en los lugares en los que las ardillas son el
principal depredador de piñones, los árboles deberían tener defensas más fuertes frente a la
depredación de las ardillas y en los lugares en los que las aves son el principal depredador de
piñones, los árboles deberían tener mejores defensas frente a la depredación de las aves.
Piñas de pino adaptadas a
las ardillas: son más
fáciles de comer para los
piquituertos
Piñas de pino torcido
adaptadas a los piquituertos:
son más fáciles de comer
para las ardillas.
Esto resultó ser cierto. Donde hay
ardillas, las piñas son más pesadas y
tienen menos piñones, pero tienen
escamas más delgadas, como la piña de
la derecha. Donde hay sólo
piquituertos, las piñas son más ligeras y
tienen más piñones, pero tienen
escamas gruesas.
Coevolución: Caso de estudio (cont.)
2- Las diferencias geográficas en los depredadores deberían
relacionarse con diferencias en la presa.
Si los piquituertos han evolucionado en respuesta a los pinos, deberíamos
observar diferencias geográficas en las aves: en los lugares en los que las piñas
tienen escamas gruesas, las aves deberían tener picos más fuertes y menos
curvados (debajo a la izquierda) que en los lugares en donde las piñas tienen
escamas finas (debajo a la derecha).
Esto, también resulta ser cierto.
El pico de esta hembra
de piquituerto común
es MENOS curvado
El pico de este macho de
piquituerto común está
MÀS curvado
Por lo tanto, tenemos pruebas de que los árboles
se han adaptado a las aves (y las ardillas) y de
que las aves se han adaptado a los árboles. (Sin
embargo, hay que advertir que no tenemos
pruebas de que las ardillas se hayan adaptado a
los árboles.)
Carrera de armamentos coevolutiva: parece posible que este «mantenerse un
paso por delante» evolutivamente continúe sin fin
Coevolución: la carrera de armamentos
La coevolución depredador-presa puede conducir
a una carrera de armamentos evolutiva.
Muchos moluscos como los caracoles del género
Murex han desarrollado conchas duras y espinas
para evitar ser comidos por animales como los
cangrejos y los peces. Estos depredadores, a su vez,
han desarrollado pinzas y mandíbulas potentes que
compensan las gruesas conchas y espinas de los
caracoles.
Otro ejemplo son los insectos herbívoros y plantas
con defensas químicas
Selección sexual
La selección sexual es un «caso especial» de selección
natural.
La selección sexual actúa sobre la capacidad que tiene un
organismo para conseguir (por todos los medios
necesarios), o lograr copular con una pareja.
La selección sexual es lo bastante poderosa como para
producir caracteres que deterioran la capacidad de
supervivencia del individuo.
Por ejemplo, es probable que las aletas y las
plumas de la cola extravagantes y coloridas
atraigan a los depredadores, además de a los
miembros interesados del sexo opuesto.
Sistemas de selección sexual
Darwin distinguió dos formas de selección sexual:
1- la competencia entre los machos por acceder a las hembras (selección intrasexual)
2- la elección de macho que realizan las hembras (selección intersexual).
Esfuerzo somático
(crecimiento)
Recursos energéticos
Esfuerzo
reproductivo
Producción de
gametos
Cuidados parentales
Apareamientos
♀
♂
Anisogamia
La anisogamia conduce a una
diferencia fundamental entre
machos y hembras
Patrón estándar de comportamiento sexual:
los machos compiten y las hembras eligen
Las hembras realizan
normalmente una mayor
inversión parental inicial, lo
que las convierte en un
recurso escaso y valioso para
los machos, y ésto determina
que ellos tengan que competir
por aparearse con las hembras
y que ellas sean las que elijan
entre los machos.
Principio de Baterman: proporción de sexos