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EVOLUCIÓN:
CONCEPTOS GENERALES
¿ QUE SE ENTIENDE POR EVOLUCIÓN?
• ¿Es lo mismo evolución que adaptación?
• ¿Todos los organismos evolucionan?
• ¿Los seres humanos ya alcanzamos la perfección biológica?
PRIMEROS ANTECEDENTES
• ORÍGENES DE LA VIDA Y CONDICIONES PRIMITIVAS DE LA TIERRA
• FOTOSÍNTESIS COMO NOVEDAD EVOLUTIVA
• TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA
• TEORÍAS DE OPARIN
• EXPERIMENTO DE MILLER
• EVOLUCIÓN COMO PROCESO QUÍMICO
EVIDENCIAS DE LA EVOLUCION ORGANICA
1. ANATOMIA COMPARADA
Modificación de estructuras
homología
Semejanza entre estructuras
convergencia
Órganos homólogos.
Son los que poseen órganos y
estructuras
orgánicas
muy
parecidas anatómicamente, ya
que tienen el mismo origen
evolutivo, estos órganos han
sufrido una evolución divergente
como por ejemplo, la aleta de un
delfín y el ala de un murciélago.
Órganos análogos
Estos órganos desempeñan la misma función, pero tienen una constitución
anatómica diferente, como el ala de un insecto y el ala de un ave, y
representan un fenómeno llamado evolución convergente.
ÓRGANOS VESTIGIALES
Se trata de órganos
atrofiados, sin función
alguna en la actualidad,
pero que pueden ser
relacionarlos con sus
formas
evolutivas
pasadas, para identificar
su antigua función. Por
ejemplo, en los delfines
y en las focas.
OTROS EJEMPLOS DE ORGANOS VESTIGIALES
• Ojos sin funcionalidad en
animales de las cavernas
• Huesos pélvicos en algunas
ballenas y serpientes
• Huesos y músculos de la cola en
humanos
• Músculos erectores en la piel
2. EVIDENCIAS EMBRIOLÓGICAS
Se basan en el estudio del
desarrollo embrionario de los
seres vivos.
Aquella especies que tienen un
mayor parentesco evolutivo
muestran mayores semejanzas
en sus procesos de desarrollo
embrionario. Las similitudes en
las primeras etapas, muestran
un antepasado común.
EMBRIOLOGIA
• Ley de Haeckel: Ontogenia
recapitula Filogenia
• Hendiduras faríngeas en
vertebrados terrestres
3. EVIDENCIAS BIOQUÍMICAS
Unas de las evidencias más
importantes se basan en la
similitud a nivel molecular que
hay entre las proteínas o en los
ADN de diferentes organismos,
las que permiten determinar
un parentesco evolutivo entre
ellos.
GENETICA MOLECULAR
• Mayor similitud en secuencias de DNA entre formas relacionadas que
entre formas divergentes.
4. EVIDENCIAS TAXONÓMICAS
• Las especies se relacionan
unas con otras,
relacionándose
evolutivamente a través de
sus formas pasadas.
• Es la taxonomía la disciplina
encargada encargada de
describir el parentesco
evolutivo entre distintas
especies,
creando
los
llamados
árboles
taxonómicos.
6. EVIDENCIAS PALEONTOLÓGICAS
• El estudio de los fósiles sirve
para representar los cambios
que sufrieron las especies al
transformarse unas en otras.
• Existen muchas series de
fósiles de plantas y animales
que nos permiten reconstruir
cómo se fueron adaptando a
las condiciones del entorno.
REGISTROS OBTENIDOS DE LA
PALEONTOLOGÍA
• Ausencia de formas modernas en rocas antíguas
• Ausencia de formas antíguas en la vida moderna
• Formas intermedias
TEORÍAS EVOLUTIVAS
Teoría de la Evolución de Darwin: 4
premisas
• Los organismos sufren cambios graduales , por lo que permanecen con sus
estructuras anatómicas relativamente estables.
• En las poblaciones hay variabilidad individual que no es producto del efecto
del ambiente, y esta variabilidad es heredable.
• En la gran mayoría de las especies, el número de individuos que sobrevive y
que logra reproducirse es pequeño en comparación con el número de
individuos producto de la reproducción.
• Qué individuo sobrevivirá y cuál morirá, es determinado en gran medida por la
interacción entre el ambiente y las variaciones individuales producto del azar
En las islas Galápagos, en el
Océano Pacífico frente a
Sudamérica, Darwin encontró
diferencias entre los pájaros de
las islas del archipiélago,
diferenciando
13
especies
distintas de pinzones.
A partir de estas observaciones,
Darwin se dio cuenta que estas
diferencias podían deberse a
que cada especie vivía en un
medio natural distinto, con
distinta alimentación.
Darwin observó que las islas
estaban AISLADAS entre sí, pero
que
provenían
de
un
antepasado común.
Esto le hizo empezar a formular
sobre el origen de las especies y
la evolución de los organismo.
Su teoría sobre la EVOLUCIÓN la
plasmó en su libro: “EL ORIGEN
DE LAS ESPECIES” (publicado en
1871).
Causas fundamentales de la evolución
Variabilidad genética: dentro de una población existe un gran número
de genotipos diferentes, debido a mutaciones y recombinaciones
genéticas.
Selección natural: las combinaciones genéticas mejor adaptadas al
medio, sobreviven y se reproducen más eficientemente que las peor
adaptadas, que se eliminan. Hay que tener en cuenta que el medio puede
cambiar. Por tanto, son las poblaciones las que evolucionan a lo largo de
largos periodos de tiempo.
Según esta teoría los fenómenos evolutivos se explican básicamente por
medio de las mutaciones (las variaciones accidentales de que hablaba
Darwin) sumadas a la acción de la selección natural. Así, la evolución se
habría debido a la acumulación de pequeñas mutaciones favorables,
preservadas por la selección natural y por consiguiente, la producción
de nuevas especies.
La RESERVA DE VARIABILIDAD GENÉTICA es lo que
permite a los individuos irse acomodando y adaptando
a los cambios ambientales
Una población suficientemente diversa tiene más
probabilidad de sobrevivir y de que alguno de sus
indivduos esté adaptado a las nuevas condiciones
SELECCIÓN NATURAL
• Los organismos suelen producir más descendientes que los que
pueden sobrevivir y reproducirse.
• Los descendientes que sobreviven tienden a ser los mejor
adaptados.
• Los descendientes heredan los caracteres de los padres.
• Como consecuencia de las anteriores premisas, al cabo de muchas
generaciones, las estirpes mejor adaptadas se impondrán a las más
débiles o menos aptas.
El caso de la mariposa del abedul (Biston betularia).
Revolución Industrial (Manchester, 1850)
Es de color blanco y vive sobre el tronco de
los abedules, que suele estar cubierto de
líquenes blancos. Así, pasa inadvertida ante
sus depredadores: los pájaros.
Las que tienen una mutación que les
hace ser oscuras son presas fáciles.
Éstas son minoritarias.
Hacia 1850, en plena Revolución Industrial, la contaminación
atmosférica mató a muchos líquenes  los troncos de abedules
ya no tenían líquenes y mostraban su color oscuro…
Las mariposas blancas
dejaron de pasar
inadvertidas y fueron presa
fácil de las aves.
Tan sólo las mutantes
oscuras pasaban
inadvertidas en el nuevo
ambiente y se reproducían,
por lo que en 50 años, el
99% de la población era
oscura.
Un siglo más tarde, la calidad ambiental mejoró y la
contaminación
desapareció
de
la
zona.
Los líquenes volvieron a aparecer sobre los abedules, y la
situación cambió nuevamente, siendo otra vez las
mariposas blancas las que se encontraban en mayor
número.
Tipos de selección
TEORÍAS EVOLUTIVAS Y
ADAPTACIÓN
Otras teorías evolutivas
• LAMARCKISMO
• NEODARWINISMO
• SALTACIONISMO O DE LOS EQUILIBRIOS PUNTUADOS
• NEUTRALISTA.
LAMARCKISMO
• PRIMERA TEORIA CIENTÍFICA DE LA EVOLUCIÓN.
• PROPUESTA POR JAMES BAPTISTE DE LAMARCK A PRINCIPIOS DEL
SIGLO XIX.
• LOS ORGANISMOS SE ADAPTAN AL AMBIENTE EN EL QUE VIVEN, POR
TANTO ADQUIEREN UNAS MODIFICACIONES O CARACTERES
ADQUIRIDOS.
• LOS CARACTERES ADQUIRIDOS SON HEREDADOS POR LA
DESCENDENCIA.
EJEMPLO LAMARCKISMO
• LA JIRAFA ESTIRA SU
CUELLO PARA LLEGAR A
LAS PARTES MÁS ALTAS
DEL ÁRBOL, POR LO
TANTO EL CUELLO SE
ALARGA.
• ESTE RASGO LO
TRANSMITE A SU
DESCENDENCIA.
OBJECIONES AL LAMARCKISMO
• LOS CARACTERES ADQUIRIDOS NO PUEDEN PASARSE A LA
DESCENDENCIA.
• SÓLO PASAN DE GENERACIÓN EN GENERACIÓN LOS CARACTERES
HEREDABLES.
TEORIA SINTÉTICA O NEODARWINISMO
• PROPUESTA HACIA 1930 POR LOS GENETISTAS DE LA ÉPOCA.
• COMBINA LA SELECCIÓN NATURAL DE DARWIN CON LOS NUEVOS
DESCUBRIMIENTOS GENÉTICOS.
• LA EVOLUCIÓN ES PRODUCIDA POR CAMBIOS EN LA COMPOSICIÓN
GENÉTICA DE LAS POBLACIONES.
• ESTOS CAMBIOS SE PRODUCEN CUANDO LA POBLACIÓN ESTÁ
EXPUESTA A CAMBIOS EN LAS CONDICIONES AMBIENTALES.
• LOS CAMBIOS SE PRODUCEN POR MUTACIONES Y POR
RECOMBINACIÓN GENÉTICA
TEORÍA SALTACIONISTA
• PLANTAEADA POR ELDREDGE Y GOULD.
• SE OPONE AL GRADUALISMO DE DARWIN
• EXPLICARÍA LA FALTA DE REGISTROS FÓSILES
• SIGUE EL SENTIDO “INVERSO” A LOS ÁRBOLES
FILOGENÉTICOS NORMALES
TEORÍA NEUTRALISTA
• PLANTEADA POR KIMURA.
• LAS MUTACIONES NO SE TRANSMITEN NI
HEREDAN A LA DESCENDENCIA, POR LO QUE NO
SERÍAN UN FACTOR DE CAMBIO EVOLUTIVO.
• LAS MUTACIONES QUE SE HEREDAN SON
NEUTRAS O SILENCIOSAS, SIN PROVOCAR
GRANDES CAMBIOS EN EL FENOTIPO…
• LOS CAMBIOS SERÍAN CAUSADOS POR LA DERIVA
GENÉTICA, Y POR LO MISMO, AZAROSOS.
Deriva génica
• Cambios al azar en frecuencias alelicas.
• Mas importante en poblaciones pequeñas que en
poblacionesgrandes
• En una poblacion pequeña, la deriva genica por si misma
puede causar que un alelo se fije o que desaparezca.
• Aun en poblaciones grandes, los nuevos alelos estan
sujetos a deriva genica.
La deriva genética tiende a formar una población homocigótica, es decir
tiende a eliminar los genotipos heterocigóticos.
Además, ya que en cada población pueden ser distintos los alelos que se
pierden y se fijan, la deriva hace que dos o más poblaciones de la misma
especie tiendan a diferenciarse genéticamente.
EFECTOS DE LA DERIVA GÉNICA
1. EFECTO FUNDADOR
• Provoca la formación de una población por un número pequeño de
individuos. Aunque una población puede aumentar y ser muy
numerosa, los genes portados por todos sus miembros derivan de
los pocos genes presentes originalmente en los fundadores
(considerando, eso sí, que no hay migración ni mutación).
• Los acontecimientos al azar que afectan algunos genes presentes en
los fundadores tendrán una influencia importante en la composición
de la población general
• 2. EFECTO DEL CUELLO DE BOTELLA
• Consiste en que una población sufre una reducción drástica en su
tamaño, dando esto lugar a una población con alta probabilidad
de sufrir deriva genética. Cualquier mutación en un individuo se
amplificará en la comunidad cuando esta crezca de nuevo. Los
eventos de cuello de botella también son caracterizados por
producir una reducción de la diversidad genética de las especies,
debido a la extinción de los alelos menos frecuentes.
Finalmente.
Factores que cambian las frecuencias génicas en las
poblaciones (MICROEVOLUCIÓN)
Migración o
flujo génico
Deriva genética
p = f(A)
Mutación
Selección natural
Ley del equilibrio de Hardy-Weinberg
Considera como se relacionan las frecuencias alélicas y
genotípicas en una población mendeliana bajo una serie de
supuestos ideales:
• Generaciones discretas y no solapantes
• Apareamiento aleatorio
• Tamaño de población infinito
• SIN mutación o migración entre poblaciones
• No hay diferencias en eficacia biológica (selectivas) entre
los distintos genotipos
• SIN SELECCIÓN NATURAL
Ley de Hardy-Weinberg
1908
Hardy
Weinberg
El proceso de la herencia, por sí mismo, no cambia ni las frecuencias alélicas ni las
genotípicas de un locus (gen) dado.
Las frecuencias genotípicas de equilibrio vienen dadas por el cuadrado de las frecuencias
alélicas
(p + q) 2 = p 2 + 2pq + q 2
A
a
AA
Aa
aa
Relación entre las frec. genotípicas y alélicas en
equilibrio Hardy–Weinberg
AA
Aa
aa
p
q
0,20
0,36
0,50
0,60
0,80
0,48
0,20
0
0
0,16
0,30
0,40
0,6
0,6
0,6
0,6
0,4
0,4
0,4
0,4
el alelo más frecuente no tiene que ser siempre el dominante
p+q =1
SIEMPRE por ser el total de los alelos
sólo está en equilibrio la población que cumple:
descendientes = progenitores
y esto sólo se cumple para una población: p2 + 2pq + q2
Consecuencias de los supuestos:
• Reducción de la dimensionalidad de una población: Conociendo las
frecuencias alélicas podemos predecir las genotípicas.
• Equilibrio alélico y genotípico: Las frecuencias alélicas no cambian
de generación en generación (equilibrio alélico) y las frecuencias
genotípicas no cambian de generación en generación (equilibrio
genotípico).
• Después de una generación de apareamiento aleatorio, se alcanzan
las frecuencias genotípicas de equilibrio : Sistema conservativo, y por
lo mismo solución al problema de cómo se conserva la variación
genética
• Modelo nulo por excelencia: Aunque las desviaciones son difíciles
de detectar, cualquier desviación es una indicación de que algo pasa
en la población
SIN EMBARGO, LO QUE OCURRE EN LA REALIDAD
ES…
Migración o
flujo génico
Deriva genética
p = f(A)
Mutación
Selección natural
MACROEVOLUCIÓN
• Proceso que se explicaría los grandes cambios sufridos por las
poblaciones de especies a lo largo de su historia evolutiva.
• Según los ultradarwinistas, sólo hay microevolución y selección
de individuos, incluso, solo de genes., por lo que la
macroevolución no es más que una microevolución acumulada
durante un largo período.
• Mientras, para los naturalistas existe tanto la microevolución, que
representa procesos que hacen variar la frecuencia alélica de la
población que no forman nuevas especies (especiación), como la
macroevolución, que engloba procesos que afectan a niveles
superiores a las poblaciones, como especies o grupos
taxonómicos superiores.
ADAPTACIÓN
Son las características que aumentan las posibilidades de sobrevivencia o de éxito
reproductivo y los procesos involucrados en su obtención, desarrollo y herencia.
Hay 3 tipos de adaptación al medio:
a)Morfológica o estructural: Estas adaptaciones pueden ser anatómicas, pero
dentro de las adaptaciones morfológicas también se incluye el mimetismo y
la coloración críptica. Ej Las espinas del cactus (hojas modificadas) lo protegen
de herbívoros y sirven como lugares de condensación de la humedad del aire y
como protección de la corteza fotosintética.
• b) Fisiológica o funcional: Por ejemplo, la glándula de la sal en las iguanas
marinas de las islas Galápagos es una adaptación que permite a las iguanas,
cuyos riñones son incapaces de producir una orina concentrada, excretar el
exceso de sal incorporado al tragar agua de mar o a través de la superficie del
cuerpo.
• c) Etológica o de comportamiento: El cortejo de las aves del
paraíso (Paradisaeidae) es una adaptación que permite el reconocimiento de
potenciales parejas de la misma especie. El macho que posee el plumaje y el
cortejo más estimulante tiene mayor probabilidad de dejar mayor número de
descendientes.
TIPOS DE EVOLUCIÓN
ENTONCES, LA EVOLUCIÓN SON CAMBIOS QUE OCURREN EN LOS
ORGANISMOS A TRAVÉS DEL TIEMPO
Coevolución:de forma simple, corresponde al cambio genético
reciproco en especies interactuantes, que se debe a la selección
natural impuesta de cada uno sobre el otro.
 Evolución Convergente: organismo con orígenes distintos presentan
características similares.
 Evolución Divergente : organismos de origen común presentan
características distintas.
ESPECIACIÓN
La especiación es el proceso
mediante el cual una población
de una determinada especie
da lugar a otra u otras
poblaciones, que no se pueden
reproducir con la anterior y
que con el tiempo irán
acumulando otras diferencias
genéticas, hasta separarse
completamente.
Una especie es un grupo de individuos
naturales que se pueden cruzar entre sí
y tener descendencia fértil pero no
pueden hacerlo con individuos de otras
especies.
Cualquiera que sea el parecido entre
dos especies, si los apareamientos entre
ellos no produce descendientes (que es
lo más habitual) o sólo producen
descendientes estériles (como es el
caso, por ejemplo, del cruce entre
caballos y burros) podemos afirmar que
pertenecen a especies diferentes.
Especiación Alopátrida
La especiación alopátrida o
geográfica es la que se produce
cuando la población de una misma
especie queda aislada y dividida
físicamente por barreras geográficas
(ríos, montañas…)
Las poblaciones divididas irán
adquiriendo distintas mutaciones en
sus genes y con el paso del tiempo
llegarán a producir razas distintas que
se convertirán en especies distintas.
Especiación Simpátrida
•
Ocurre cuando una especie pese a
ocupar un mismo territorio geográfico
se diversifica en dos subpoblaciones
debido a unos mecanismos que
impiden el cruce como son:
•
La existencia de diferentes habitats 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 cromosómica que afecta a
la información
Ejemplo: 2 poblaciones se especializan en
determinados alimentos y ocupan distintos nichos de
un mismo entorno.
Aislamiento reproductivo I
PRECIGÓTICOS (impiden que el
óvulo sea fecundado):
- Aislamiento ecológico: vivir en
distinto hábitats
- Aislamiento ESTACIONAL: por
madurez sexual en distinta época
(flores)
- CONDUCTUAL
- MECÁNICO: tamaño incompatible de
genitales
- GAMÉTICO: por incompatibilidad de
gametos (peces)
Aislamiento Reproductivo II
MECANISMOS
POSTCIGÓTICOS
Actúan tras la formación del cigoto.
Suelen interferir en el desarrollo del
individuos o lo hacen estéril)
1.Inviabilidad
de
híbridos
2. Esterilidad de híbridos (no deja
descendencia).
Ej:
el
MULO.
La mula/mulo sale del cruce
Yegua/burro o asno o caballo/burra. Por
eso son estériles.
Especiación por Mutación Cromosómica
• A consecuencia de cambios en
los cromosomas.
• Ocurre al producirse errores
en la meiosis que varian el
número de cromosomas.
• La importancia de estas
mutaciones es que cambian las
relaciones de ligamiento entre
los genes.
• Una mutación puede dar
origen a una nueva especie.