Evolución

Genética y Evolución
• Concepto y Significado de la evolución.
• Factores de evolución y cambios
evolutivos.
• Especiación.
• Mecanismos de aislamiento.
• Adaptación y cambios no heredables en
el fenotipo.
• Variaciones heredables.
• Naturaleza de los clines y de los
ecotipos
• Bateson en 1902 definió Genética
como
la ciencia que estudia la herencia y
la variación.
• La Herencia es lo que se transmite de
padres a hijos y determina la semejanza
entre ellos y entre todos los individuos de
una misma especie.
• La Variación son las diferencias que hacen
que dos individuos de la misma especie, ya
sean emparentados o no, sean semejantes,
pero no iguales.
• Hoy sabemos que el material responsable de
la Herencia es el ADN y que el ADN se
caracteriza por ser lo suficientemente
estable como para reproducir, generación
tras generación, las características de cada
especie. Pero que también es capaz de sufrir
modificaciones, generando la fuente de toda
Variación o sea, las alternativas de los
caracteres.
• Entonces, en los individuos de una generación
se producen cambios genéticos, los que por
medio de la Reproducción, previa Meiosis, se
transmiten a la descendencia produciendo
Variabilidad Genética.
•
Reproducción
Cambios
Genéticos
Variabilidad
Meiosis
EVOLUCIÓN
Selección
Natural
Adaptación
Especiación
• Charles Darwin (1809-1882) fue un
naturalista británico que publicó en 1859 su
libro: “El origen de la especies por medio
de la selección natural o la preservación
de las razas favorecidas en la lucha por
la vida” . Este libro proporcionó un
aplastante respaldo a la teoría de la
evolución, tan controvertida en ese momento.
Su pensamiento estuvo inspirado en la teoría
de Thomas Malthus
Malthus,, economista inglés que
publicó un ensayo sobre el principio de las
poblaciones en 1798.
La teoría de Darwin tiene dos componentes:
▪El primero es que todos los seres vivos que hay
sobre la tierra descienden, con modificaciones,
de una o pocas formas simples originales. (El
primer ancestro primordial data de entre unos
3500 a 4000 millones de años).
▪ El segundo componente de la teoría es que
los organismos se adaptan a su ambiente por
medio del proceso de selección natural. Lo que
puede resumirse en :
• 1- La variación es una característica inherente
entre los individuos de las poblaciones.
• 2- Todo grupo de organismos produce un exceso
de descendientes.
• 3- Sólo sobrevivirán los más eficaces.
Portada de
“El Origen
de las
Especies”
1859
Charles Darwin
1809-1882
Caricatura de
Darwin
ridiculizando
su Teoría de la
Evolución
1870
Evolución
Concepto: Son las transformaciones que
sufren las especies a través del tiempo.
Las especies eran concebidas antes de Darwin
como grupos de organismos morfológicamente
similares. El moderno concepto biológico de
especie significa grupos de organismos que
pueden aparearse entre sí y producir
descendencia fértil.
Las Poblaciones Naturales son conjuntos de
individuos de la misma especie que conviven en
el mimo nicho ecológico.
cambios
espacio
tiempo
Para
que
haya
“Evolución”
debe
haber
“Variabilidad”
La variabilidad es la
fuente de
transformaciones
que
desencadenan
el
mecanismo evolutivo, y tiene su origen en los
cambios
numéricos,
estructurales
e
intragénicos.
Fuentes de Variabilidad Genética:
1. Mutaciones: son cambios a nivel molecular,
en la secuencia de las bases nitrogenadas
del ADN.
2. Aberraciones cromosómicas: cambios en la
estructura de los cromosomas. Pueden ser
Deficiencias, Delecciones, Duplicaciones,
Inversiones y Translocaciones
3. Variaciones Numéricas: cambios en el nº
cromosómico del genoma. Pueden ser
Aneuploides y Euploides.
Diagrama que muestra como interaccionan las mutaciones y la selección natural
para originar cambios en las poblaciones de organismos
• La Selección Natural es un proceso que
permite la reproducción diferencial de
genotipos
en
respuesta
a
factores
ambientales, privilegiando un genotipo sobre
otros. Es una cuestión de éxito reproductivo
o sea de capacidad de dejar mayor
descendencia. Tiende a producir poblaciones
de individuos mejor adaptados a su ambiente
y su consecuencia es la Evolución.
• La Selección Artificial es la que practican los
mejoradores de animales y vegetales, actúa
siguiendo las mismas reglas.
• La Selección Natural actúa frente a la
variabilidad genética por medio de tres
factores:
• 1- Factores Climáticos (temperatura,
humedad, luz,…)
• 2- Factores Edáficos (condiciones de suelo)
• 3- Factores Bióticos (acción de otros
organismos)
• Los tipos de Selección Natural pueden ser:
a) Selección Direccional
b) Selección Diversificadora
c) Selección Estabilizante
• Selección Direccional: Actúa eliminando
continuamente individuos de uno de los
extremos de la distribución fenotípica, y
favoreciendo al grupo del otro extremo. De
manera que la descendencia tiende a
desplazarse al extremo favorecido. No
conserva la variabilidad. Lleva a la adaptación.
Ejemplos: en las jirafas el largo del cuello es
determinante para la alimentación, en los
ciervos la rapidez para huir del enemigo
determina la supervivencia, en los animales
predatores la rapidez para cazar a la víctima
permite la alimentación.
• Selección
Diversificadora: Favorece a los
individuos de ambos extremos de la distribución
fenotípica a expensas de los intermedios. Si hay
flujo génico entre los extremos seleccionados
suelen mantenerse los niveles de variabilidad.
Tiende a mantener el mismo valor medio de la
distribución fenotípica. Ejemplos: en los pájaros
pinzones de Camerún hay individuos con pico largo e
individuos con pico corto, no aparecen los
intermedios, esto se relaciona con su alimentación
que puede ser de semillas pequeñas o grandes. Otro
ejemplo: en los salmones los machos que consiguen
fecundar los huevos de las hembras son los grandes
y los pequeños, los intermedios no. Es por una razón
de fuerza y por agilidad.
• Selección Estabilizante: Actúa eliminando
continuamente los individuos de ambos
extremos de la distribución, el resultado es
el aumento de la frecuencia de los fenotipos
intermedios, que son los mas comunes.
Favorece a un solo fenotipo por lo que tiende
a disminuir la variabilidad. En ambientes
estables favorece a fenotipos bien
adaptados. Mantiene la media de la población.
Ejemplos peso de animales vivíparos al nacer,
se ven favorecidos los de peso intermedio,
pues los muy chicos son débiles y los grandes
pueden tener problemas en el parto.
El proceso de Especiación
• La evolución va acompañada de la formación
de nuevas especies o especiación. Se
entiende por especiación la multiplicación de
especies en el espacio.
Puede ocurrir:
• 1- Un ambiente ocupado por la especie E, por
cambios
genéticos
aparecen
nuevas
poblaciones E1, E2, E3, E4. Actúa la selección
natural y desaparecen las poblaciones nuevas,
sólo queda la original.
E
E1
E2
E3
E4
• 2-Un ambiente con su población original “E” que
produce E1, E2, E3. La selección natural no
permite que prosperen E1 ni E3 y E2 es mas
adaptada que la original. Entonces termina
desapareciendo
la
original
y
quedando
finalmente solo E2.
E
E1
E2
E3
E4
3- Una última situación es que sea un ambiente
grande que
se encuentra subdividido. Se
producen poblaciones nuevas y donde prosperan
algunas, otras se pierden, quedando poblaciones
diferentes en las distintas zonas.
E E1 E2 E3
E4
E E1 E2 E3 E4
E E1 E2 E3
E4
• La especiación es siempre consecuencia de la
evolución. Pero la evolución no trae siempre
como consecuencia la especiación.
Supongamos una población E de la que a
través de miles de años, surgen E1, E2, E3, E4.
Se van perdiendo todas menos E3. Luego de
E3 surgen E5, E6, E7. De ellas solo quedará E6.
O sea que la especie E se ha modificado, pero
sigue siendo una única especie. Hubo
evolución pero no especiación. Esto se llama
evolución anagenética.
• Podría ocurrir también, que de E surjan E1,
E2, E3, E4. Con el tiempo quedan conviviendo
E1 y E3. Estas posteriormente dan lugar a E5,
E6 y a E7, E8 respectivamente. Se pierden
algunas, otras siguen su evolución. Esto es
especiación. La especiación en este caso es
la divergencia de una especie para dar lugar a
formas
distintas
que
existen
simultáneamente.
Este
proceso
de
ramificación
se
denomina
evolución
cladogenética.
Barreras de aislamiento
• Para que exista especiación debe 1º haber
cambios genéticos que produzcan diferencias
y 2º que halla barreras o mecanismos de
aislamiento.
Las barreras pueden darse por:
A) Las especies son incompatibles.
1- Porque no coinciden:
a- aislamiento geográfico o ecológico.
b- aislamiento temporal (época de
reproducción).
2- Las especies coinciden, pero hay:
a- aislamiento de origen sexual o etológico
(no hay atracción, especies diferentes).
b- aislamiento mecánico. Existe voluntad
de apareamiento pero hay impedimentos
físicos.
c- aislamiento porque la gameta masculina
no alcanza la femenina.
d- aislamiento por falta de viabilidad del
cigoto.
B) Las especies son compatibles, se cruzan y
dejan descendencia, pero ésta es infértil.
Comportamiento reproductivo de algunas
especies
Selección sexual. Pavo real
macho desplegando su cola
Selección altruista. En
insectos sociales prevalece
la preservación de la especie
sobre la del individuo
Flujo genético. Los leones
machos al alcanzar la madurez
sexual abandonan el grupo en el
que nacieron y se establecen en
otra manada para aparearse
Adaptación
• Es el ajuste de los genotipos de una población
a las exigencias de la Selección Natural. Más
adaptada será la que deja mayor número de
descendientes viables.
Nacer
Crecer
Desarrollar (madurez sexual)
Reproducir (meiosis gametas)
Dejar descendencia viable
Morir
Ejemplo de Adaptación por mutaciones favorables
Biston betularia forma typica
Ambas formas de Biston betularia
posadas sobre árbol de tronco claro
Biston betularia forma carbonaria
Darwin encontró en las islas Galápagos 14 subespecies de pájaros pinzones, que solo difieren en
la forma del pico, cada una de ellas adaptada a un tipo de alimentación y que vivían en un
habitat diferente en las diversas islas.
Adaptación y cambios no
heredables en el fenotipo
• Hacia fines del siglo XIX hubo investigadores que
probaron experimentalmente la respuesta de las
distintas especies ante hábitats diferentes y
sacaron las siguientes conclusiones:
• Cada especie posee características particulares que
le permiten colonizar aéreas diferentes.
• A diferentes ambientes los seres vivos manifiestan
un desarrollo diferente. Por ejemplo, si se traslada
una especie vegetal a un ambiente con mayor altitud
los tallos se acortan, los entrenudos se encuentran
mas próximos y la cantidad de flores se hace
menor. Si se la traslada a su lugar de origen estas
modificaciones desaparecen.
• Esto se debe a que se trata de genotipos Plásticos,
con capacidad de modificar el fenotipo ante
La
extraordinaria
cambios
del
ambiente.
variabilidad que permite un desarrollo flexible solo
puede darse si el genotipo es lo bastante flexible
para que el individuo se adapte. Hay ejemplos de
especies vegetales como Polygonum anphibium que
presentan 3 formas diferentes según crezcan en un
ambiente húmedo, acuático o xerófito. Si se
cultivan las 3 formas en un mismo ambiente
responden de igual manera, esto se debe al genotipo
plástico que origina modificaciones no heredables.
• La plasticidad de un genotipo es un carácter
heredable. No son heredables los cambios
fenotípicos originados por la plasticidad.
Variaciones heredables
• En aquellas especies que se encuentran cubriendo
amplias regiones la selección natural actúa
distribuyéndolas en un gran número de razas
genéticamente
diferentes.
Surgen
como
consecuencia de las modificaciones de la frecuencia
de los alelos.
• Las variaciones pueden ser continuas desde un
extremo al otro de la distribución, respondiendo a
una continua modificación de un factor de la
selección natural y en este caso se habla de Clines .
O pueden ser variaciones discontinuas lo que origina
poblaciones aparentemente inconexas y se
denominan Ecotipos .
Adaptación de las plantas
cultivadas
• Las plantas cultivadas tienen los mismos
requerimientos que las plantas de poblaciones
naturales con la diferencia que en la naturaleza la
selección se halla dirigida en forma accidental
mediante la única intervención de las fuerzas
naturales; mientras que en plantas cultivadas la
selección es orientada en una dirección determinada
Además a la selección natural le lleva muchos años
conseguir el genotipo que mejor se adapta y
presentan genotipos más plásticos, en cambio el
hombre selecciona en un corto plazo y con un
genotipo mas restringido.
Bibliografía
•
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•
•
•
•
C. PETIT. G PREVOST. Genética y Evolución. Ed. Omega. Barcelona.
1970
DODSON. Evolución. Proceso y Resultado. Ediciones Omega.
Barcelona. 1963
LACADENA, J. R. Genética. 1980. A.G.E.S.A. España.
PIERCE, B. Genética. Un enfoque conceptual. 2005.
Ed.
Médica Panamericana.
PUERTAS, M. J. Genética. Fundamentos y perspectivas. 1992.
Interamericana. McGraw-Hill.
SÁNCHEZ-MONGE, E. Y N. JOUVE. 1989. Genética.
Ed. Omega.
Barcelona.
SINNOTT, W. E. L. C. DUNN Y T. DOBZHANSKY. 1977. Principios de
Genética. Ed. Omega. Barcelona.
SRB, A. M.; R. Q. OWEN Y R. S. EDGAR. Genética general. 1968.
Omega.
TAMARIN, R. Principios de genética. 1996. Reverté S. A.