Biología Básica II - Carolina Pérez, Alejandra Utrilla, María E. Méndez - 2da Edición

Carolina Pérez Angulo / Alejandra Utrilla Quiroz / María Eugenia Méndez Rosales
Biología
básica II
Coordinación editorial
Leonardo Mauricio Ávila Vázquez
Edición
Carolina Pérez Angulo
Alejandra Utrilla Quiroz
María Eugenia Méndez Rosales
Leonardo Mauricio Ávila Vázquez
Corrección de estilo
Victor Campos Olguín
Jorge Hernández Rubio
Arte de portada
Gandhi Mena Salas
Biología básica II
2.a edición, noviembre de 2016
D. R. © Book Mart, S. A. de C. V.
Diagramación
www.bookmart.com.mx
Ilan Garnett Ruiz
ISBN: 978-607-743-598-3
Iconografía
Karen Thalía Valdés Kawas
Julio Omar Espinosa Ortega
Fotografía
Shutterstock
Wikimedia Commons
Producción
Miembro de la Cámara Nacional
de la Industria Editorial Mexicana
Registro número 3740
No está permitida la reproducción total
o parcial de este libro ni su tratamiento
informático ni la transmisión de ninguna
forma o por cualquier medio, ya sea
electrónico, mecánico, incluyendo
fotocopiado, almacenamiento en cualquier
sistema de recuperación de información o
grabado sin el permiso previo y por escrito
de los titulares del copyright.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Francisco Javier Martínez García
La marca Book Mart es propiedad
de Book Mart, S. A. de C. V.
Prohibida su reproducción total o parcial.
Impreso en México / Printed in Mexico
www.bookmart.com.mx
Presentación
E
ditorial Book Mart tiene como misión acompañarte en esta nueva etapa de aprendizaje de
una manera integral y agradable. Por ello, el
libro que tienes en tus manos ha sido diseñado con
bases sólidas y revisadas por expertos en educación
media superior; siempre procurando ofrecerte un texto innovador y hacer de tu formación una experiencia
inigualable.
La base principal de este libro es el vínculo entre la
educación y tu vida cotidiana, por lo que parte de su
propósito es cubrir la demanda de alumnos más competentes, capaces de deinir y solucionar verdaderos
problemas. Además, busca que en el aula exista una
relación constante entre los aspectos socioculturales y
disciplinarios especíicos de la asignatura. Esto signiica
que tus aprendizajes disciplinarios estarán contextualizados al medio social y cultural en el que te desenvuelves.
Con base en el enfoque por competencias, la intención de cada página es
fortalecer de forma integral los cuatro aspectos fundamentales de tu persona: el
saber hacer, el saber conocer, el saber ser y el saber convivir, mediante actividades, situaciones y dinámicas de trabajo que conducirán tu formación de calidad.
Además, la estructura didáctica que encontrarás a lo largo de tu libro te permitirá establecer una relación integradora entre tu aprendizaje y su aplicación; es decir, sabrás emplear tu conocimiento en el momento adecuado, con la inalidad de
que al interactuar con tu entorno seas propositivo a la hora de resolver problemas.
Lo que tienes en tus manos es el resultado del esfuerzo de un equipo editorial
interesado en la formación de una juventud fortalecida y consciente de sus habilidades, capaz de comunicarse de forma efectiva, con un sentido crítico sólido,
apta para ijarse metas y administrar sus medios para conseguirlas, vigilante de
su medio y de la necesidad de relacionarse activa y eicientemente con él. ¡Que
lo disfrutes!
Cordialmente,
Book Mart.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
3
Conoce tu libro
Conoce los detalles de cada sección de tu libro.
1
En este apartado se encuentran las
competencias genéricas, las competencias disciplinares, los atributos y los
criterios de aprendizaje.
2
2
Propósito de la unidad
Orienta el trabajo a realizar en cada
unidad y permite conocer lo que se
quiere lograr en ella.
1
3
Evaluación
diagnóstica
Son preguntas que ayudarán a ti y a tu profesor a identiicar los saberes conceptuales
que posees sobre los temas que estudiarás
en cada unidad.
3 Mart, S.A de C.V.
Book
4
Exploro
Prohibida su reproducción Presenta
parcial
o totaldidáctica que te ayuuna situación
mis conocimientos
dará a identiicar tus conocimientos previos,
motivarte y darte un panorama introductorio de los temas a trabajar. Marca el inicio
de la secuencia didáctica en la unidad.
4
5
5
Actividad de inicio
Es la actividad que orienta en cada una de
las temáticas a trabajar en la unidad.
6
7
He incorporado
a mi saber
Aquí valorarás lo que has aprendido sobre
los temas de la unidad.
6
7
Prácticas de laboratorio
En esta sección pondrás en acción actividades que complementarán tu aprendizaje.
4
8
Adquiero
mi conocimiento
Aquí encontrarás la información
necesaria que te permitirá profundizar en los temas vistos y relacionarlos con tus conocimientos previos para contrastarlos.
9
10
9
Actividades de aprendizaje
Son actividades que te permitirán organizar tus saberes, desarrollar habilidades de pensamiento y comunicación, así como poner en práctica tus valores y promover actitudes que permitan
una buena convivencia en el aula
y en tu vida diaria.
8
TIC
10
Organizo
mi conocimiento
Son actividades que te permitirán organizar la información que
has adquirido.
Aparecerán recomendaciones de
páginas y recursos
web que podrás
consultar para
ampliar información
sobre las temáticas
vistas. Recuerda que
el uso de las TIC es
indispensable para
complementar tu
aprendizaje.
Book Mart, S.A de C.V.
Para
saber +
Son
cápsulas de informaProhibida su reproducción parcial o total
ción que complementa-
11
Fases del proyecto de ciencias
En esta sección desarrollarás tu
proyecto paso a paso.
Actividades
de cierrre de unidad
12
12
Es el Producto integrador de la unidad. Te permite cohesionar todos
los conocimientos y habilidades
que has desarrollado durante cada
secuencia o tema de la unidad.
En palabras
rán tus saberes.
11
13
de biólogo
En esta sección anotarás la terminología del libro que desconoces junto con su deinición.
13
5
Contenido
Biología básica II
Unidad II
Unidad I
8
Genética
La genética: ¿qué es?
¿Cuál es su importancia?
La biomolécula de la herencia: ADN
Herencia
Conceptos básicos: cromosoma,
gen, locus, alelo
Características genéticas:
dominancia, recesividad,
homocitogo, heterocigoto
Fenotipo y genotipo
Mecanismos de herencia
Leyes de Mendel
Mecanismos de herencia
no mendelianos
Teoría cromosómica
Mutaciones
Génicas o puntuales
Cromosómicas
Aplicaciones de la genética:
biotecnología
ADN recombinante e
ingeniería genética
Aplicaciones médicas, alimentarias,
agronómicas (ganadería y agricultura),
industriales, biorremediación
Bioética
11
13
19
21
22
23
24
24
72
Evolución
La evolución y su papel
en la diversidad biológica
Evidencias de la evolución
Evidencia fósil
Homologías y analogías
Anatomía
Biología del desarrollo o
embriología comparada
Comparación celular o molecular
Teorías de la evolución
Book Mart, S.A de C.V.
Pregenéticas: Lamarck
Pregenéticas:
Darwin-Wallace
Prohibida su reproducción
parcial
o total
Fase 1 del proyecto de ciencias
Elección del tema
Instrumentos para
recopilar información
Cronograma de trabajo
Práctica de laboratorio 1
Práctica de laboratorio 2
Práctica de laboratorio 3
6
33
36
42
42
43
45
45
46
49
51
53
54
54
59
61
66
75
79
81
83
83
84
84
87
90
91
Posgenética:
teoría sintética de la evolución
94
Microevolución:
¿cómo funciona la
evolución a pequeña escala?
97
Deinición de microevolución
Detección de los
cambios microevolutivos
Mecanismos de la microevolución
Especiación
Deinición de
especie y especiación
Aislamiento reproductivo
Evolución de una población
Tipos de evolución a nivel especie
Ley de equilibrio
de Hardy-Weinberg
Coespeciación o coevolución
Pruebas de la especiación
Evolución humana
98
99
99
103
104
107
109
109
110
111
113
113
Unidad
Macroevolución:
¿cómo funciona la
evolución a gran escala?
¿Qué es la macroevolución?
Patrones de macroevolución
La evolución en la actualidad
La velocidad de la evolución
La diversidad en los clados
El árbol filogenético
Entendiendo filogenias
Elaboración y lectura del árbol filogenético
Las tendencias evolutivas
Fase 2 del proyecto
de ciencias: desarrollo
Formulación de marco teórico
Búsqueda de información
Marco teórico
Recolección de datos
Práctica de laboratorio 4
Práctica de laboratorio 5
Práctica de laboratorio 6
I
- Genética
Ecosistemas de México
Biodiversidad en mi región
166
172
119
Pérdida de la biodiversidad
174
120
121
Factores de cambio
Amenazas a la biodiversidad
Naturales
Humanas
Pérdida de la biodiversidad
Extinción de especies
Consecuencias de la pérdida
de la biodiversidad
176
176
176
177
178
180
123
124
124
125
125
126
129
131
131
132
133
133
138
142
144
Conservación de la biodiversidad
Organismos y medidas de protección a la
biodiversidad
Organismos internacionales
Organismos nacionales
Zonas de conservación
Mi región
182
183
183
184
185
187
Fase 3 del proyecto: cierre
189
Comprobación
Conclusiones
Comunicación de resultados
Autoevaluación
189
190
191
191
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Práctica de laboratorio 7
Práctica de laboratorio 8
Bibliografía
Unidad III
180
195
197
200
146
Biodiversidad
Diversidad biológica
Orígenes de la biodiversidad
Factores abióticos
Factores bióticos
Niveles de diversidad de vida
149
154
155
156
158
Diversidad genética
Diversidad de especies
Diversidad de ecosistemas
158
159
160
Biodiversidad en México
y en nuestra región
163
Países megadiversos
México, país megadiverso
164
165
7
Unidad I
Genética
Competencias genéricas
Atributos
Criterios de aprendizaje
5. Desarrolla innovaciones y propone
soluciones a problemas a partir de
métodos establecidos.
6. Sustenta una postura personal sobre
temas de interés y relevancia general,
considerando otros puntos de vista de
manera crítica y relexiva.
7. Aprende por iniciativa e interés propio
a lo largo de la vida.
5.1* Sigue instrucciones y procedimientos de
manera relexiva en la búsqueda y adquisición de nuevos conocimientos.
6.1 Selecciona, interpreta y relexiona críticamente sobre la información que obtiene
de las diferentes fuentes y medios de
comunicación.
7.3 Articula saberes de diversos campos y
establece relaciones entre ellos y su vida
cotidiana.
8.1 Plantea problemas y ofrece alternativas de
solución al desarrollar proyectos en equipos
de trabajo, y deine un curso de acción con
pasos especíicos.
11.1 Asume una conciencia ecológica, comprometida con el desarrollo sustentable a
nivel local, regional, nacional y planetario.
• Sigue instrucciones cumpliendo con los procedimientos preestablecidos.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
11. Contribuye al desarrollo sustentable
de manera crítica, con acciones
responsables.
• Selecciona e interpreta información de manera
pertinente, clara y precisa.
• Relaciona los conocimientos académicos con
su vida cotidiana, utilizando conceptos disciplinares.
• Identiica alternativas de solución a problemas
diversos, mediante una participación efectiva
en equipos de trabajo.
• Valora la importancia del cuidado del ambiente, describiendo acciones pertinentes para
ello.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
Competencias disciplinares
Criterios de aprendizaje
CE-1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la
sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales
especíicos.
• Describe la interrelación de la Biología, la tecnología y el ambiente,
mediante el análisis de situaciones diversas en contextos culturales e
históricos especíicos.
CE-3. Identiica problemas, formula preguntas de carácter cientíico y
plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
• Identiica problemas, formula preguntas y plantea hipótesis acerca
de los fenómenos genéticos, procesos evolutivos y la biodiversidad,
analizando las variables causa-efecto.
CE-6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias cientíicas.
• Identiica de manera sistemática las preconcepciones personales y
comunes sobre fenómenos genéticos, procesos evolutivos y biodiversidad, al contrastarlas con evidencias cientíicas.
CE-10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la
naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante
instrumentos o modelos cientíicos.
• Relaciona de manera coherente las expresiones simbólicas de los
fenómenos genéticos, con los rasgos observables a simple vista o
mediante modelos cientíicos.
Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
8
Propósito de la unidad
Explica fenómenos genéticos para valorar su importancia en los seres vivos, a partir del análisis de sus conceptos básicos, las leyes que rigen la herencia y resolución de problemas reales o hipotéticos.
Fase 1 del proyecto de ciencias
Trabajando como biólogo
Durante este curso, elaborarás un proyecto de ciencias, el cual avanzará por fases y se evaluará a lo largo de las unidades. La metodología recomendada para este tipo de proyectos es la de Aprendizaje por Proyectos (ApP), expresada en
las orientaciones didácticas generales. El docente te explicará las características y líneas de investigación del proyecto,
que será realizado en equipos, en coordinación con las diferentes asignaturas del segundo semestre. Nuestro resultado
será un producto multidisciplinario para entregar al inal del semestre. Las asignaturas propuestas para trabajar en conjunto son Comunicación oral y escrita II, Inglés II, Química del carbono y Laboratorio de cómputo II.
Para tu proyecto, te sugerimos las siguientes temáticas generales relacionadas con el programa. Tómalas muy
en cuenta para la elección de alguna de ellas:
• Propuestas y promoción de alternativas para la protección y conservación de la biodiversidad de tu región,
México y/o el mundo.
• Conocer las enfermedades genéticas que posiblemente estén en la carga genética de tu familia, analizar sus
antecedentes y el origen de enfermedades como la diabetes.
• Explicar las ventajas o desventajas que han tenido determinados avances y usos de la biotecnología, ya sea
en los ámbitos de la industria, salud o agricultura.
• Explicar cuál es el futuro de determinadas especies de nuestro país, de acuerdo con los mecanismos evolutivos y la teoría sintética de la evolución.
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Prohibida su reproducción parcial o total
El docente puede sugerir otras temáticas que también estén relacionadas con los propósitos del programa y
las competencias a desarrollar. Del mismo modo, puede proponer trabajar multidisciplinarmente con otras asignaturas del segundo semestre relacionadas con otros campos de estudio que permitan un mejor análisis y solución
de la problemática.
Tu equipo tendrá que ir pensando desde ahora cuál será el objeto de estudio de su proyecto, plantearse el
problema y generar su hipótesis. El docente puede apoyarlos con algunas alternativas situadas en su contexto,
para que puedan valorar y relexionar con herramientas que les permitan deinir mejor la temática de su proyecto
de ciencias.
La evaluación del proyecto se hará de manera complementaria desde las diversas asignaturas involucradas.
Por ejemplo: el contenido del proyecto lo puede evaluar Biología básica II y Química del carbono, así como la
metodología; pero la estructura del documento podría evaluarla Comunicación oral y escrita II; mientras que la
evaluación de lo correspondiente al uso de tecnología podría ser responsabilidad de Laboratorio de cómputo II.
9
Biología básica II
Evaluación
diagnóstica
` Contesta las preguntas usando sólo tus conocimientos actuales y sin recurrir a ninguna fuente de información.
1. ¿Qué estudia la genética?
2. Son las moléculas orgánicas que se involucran de forma más directa en los procesos genéticos:
3. ¿Cúal es la parte de la célula donde se almacena el material genético?
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Prohibida su reproducción parcial o total
4. Subraya la opción correcta. Cuando la célula se divide, el material genético adquiere la
forma de:
a ) Núcleo
b ) ADN
c ) Cromosomas
5. ¿Por qué es importante el estudio de la genética?
6. ¿Qué enfermedades hereditarias conoces que afectan a los seres humanos?
7. ¿En qué ámbitos de la vida cotidiana se aplica la genética?
8. Si fueras cientíico, ¿para qué usarías el conocimiento de la genética?
10
Unidad
I
- Genética
La genética: ¿qué es?
¿Cuál es su importancia?
Exploro
mis conocimientos
En el 2002, se usó por primera vez la inhibición del proceso de síntesis de ARN
(ácido ribonucleico) en ratones. El genetista Mark Kay utilizó esta técnica de
terapia génica para desactivar genes en ratones, con el in de desarrollar
tratamientos para el cáncer, la hepatitis C y el sida.
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Prohibida su reproducción parcial o total
` Relexiona acerca de lo leído; investiga y contesta las preguntas.
1. ¿Qué es y qué hace el ARN?
2. ¿Qué función realizan los genes?
3. ¿Dónde se encuentran los genes?
4. ¿De qué manera está involucrada la genética en esta investigación?
11
Biología básica II
TIC
En torno a la genética
se presentan algunas
de las principales
conversaciones de
nuestra sociedad. El
diario El País, incluso,
tiene una sección
dedicada a este tema.
http://bkmrt.com/
st0Tg8
5. Menciona las ventajas y las desventajas que presenta el estudio de la genética.
Actividad de inicio
` Indaga sobre la importancia de la genética en diferentes áreas del conocimiento y
contesta las preguntas.
1. ¿Qué descubrimientos se han hecho gracias a la genética en, por lo menos, tres
áreas de desarrollo? ¿Cuáles han sido los beneicios?
2. ¿De qué manera se relaciona la genética con esas áreas?
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3. Elabora un mapa conceptual con la información que recuperes y guárdalo, pues lo
Prohibida
suel transcurso
reproducción
usaremos en
de la unidad. parcial o total
4. Investiga las estructuras y las funciones tanto del ADN como del ARN. ¿Qué tipos
de ARN existen?
12
Unidad
I
- Genética
Adquiero
mi conocimiento
Introducción a la genética
La genética es la disciplina que estudia la herencia; de modo que su estudio y análisis es
importante en muchos ámbitos de la sociedad, por ejemplo, la medicina, la agricultura,
la industria, entre otros. Recordemos que el material genético se encuentra en todos
los seres vivos y en casi todas las células de nuestro cuerpo. En el caso de las bacterias
(organismos procariotas), éstas no cuentan con una membrana que cubra el material
genético, mismo que se encuentra en una región llamada nucleoide. En el caso de los
organismos eucarióticos, sí cuentan con una membrana nuclear que envuelve la información hereditaria. En ambos tipos de organismos, este material genético está a cargo
de regular todas las funciones que se requieren para la vida. Por lo tanto, si existe algún
defecto, seguramente éste se debe a un cambio en la secuencia de nucleótidos de la
cadena de ADN (ácido desoxirribonucleico), a un error en la transcripción de ADN a
ARN (ácido ribonucleico) o a una falla en la duplicación del mismo ADN al momento
de realizar la división celular.
Debido a estas fallas, muchos cientíicos realizan investigaciones con el in de comprender qué es lo que sucede a escala submicroscópica, y no sólo eso, sino para encontrar alternativas que permitan intervenir en muchas enfermedades (algunas de ellas
mortales) que tienen un origen genético y son heredadas de padres a hijos.
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La biomolécula de la herencia: ADN
Prohibida su reproducción parcial o total
Estructura y función de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son compuestos orgánicos constituidos por unidades llamadas nucleótidos, cuya función principal es transmitir las características hereditarias con alta
idelidad de una generación a otra. Existen dos tipos: ácido desoxirribonucleico (ADN o
DNA, por sus siglas en inglés) y ácido ribonucleico (ARN o RNA, por sus siglas en inglés).
En palabras
de biólogo
Conforme avances
en el libro, busca
las palabras que
desconozcas,
subráyalas y
encuentra su
deinición en
un diccionario
cientíico. Luego,
anota la deinición
al inal de la unidad;
así irás conformando
tu propio glosario
de Biología.
1952
1860
1903
Gregorio
Mendel
descubre las
Leyes de la
herencia.
Walter Sutton
descubre que los
genes están
localizados en
los cromosomas.
1869
El bioquímico
suizoFriedrich
Miescher aisla
por primera vez
el ADN.
1940
Beadle y Tatum
formulan la
propuesta de que
un gen especifica
una sola enzima.
1934
Thomas H. Morgan
confirma que los
genes localizados en
los comosomas son las
unidades fundamentales de la herencia.
1950
Mauricie Wilkins junto
con Rosalind Franklin,
analizan imágenes de
la difracción de rayos
X del ADN y describen su estructura de
doble hélice.
Erwin Chargaff
demuestra la composición porcentual de las
bases púricas y
pirimídicas en el ADN.
2015
Lindahl, Modrich
y Sancar explicaron los mecanismos de reparación del ADN.
1953
Watson y Crick
demuestran, a través
de varios experimentos, que la estructura
del ADN es una
doble hélice.
Figura 1.1 Antecedentes del ADN.
13
Biología básica II
Estructura química y función del ADN
El ácido desoxirribonucleico (ADN) constituye las unidades de herencia conocidas
como genes. Como ya mencionamos, el ADN se forma por unidades llamadas nucleótidos, que a su vez están formados por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos
llamada desoxirribosa y una base nitrogenada. Asimismo, existen dos tipos de bases
nitrogenadas llamadas púricas (es decir, derivadas de la purina, con dos anillos heterocíclicos) que son la adenina y la guanina; las otras son pirimídicas (derivadas de la
pirimidina, que tiene en su estructura un solo anillo), conocidas como timina y citosina.
Erwin Chargaff analizó las bases nitrogenadas de ADN de diversas especies y descubrió que en todos los casos A = T y que G = C (purinas es igual a pirmidinas). Esta se
conoce como la Ley de Chargaff.
Ahora bien, el ADN se localiza en el núcleo, pero también lo encontramos en las
mitocondrias y los cloroplastos en forma de doble hélice en las células eucarióticas. Sus
principales funciones son las siguientes:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Transmitir las características hereditarias.
Duplicarse o replicarse a sí mismo.
Transcribir al ARN.
Dirigir la síntesis de proteínas.
Dirigir el metabolismo celular.
Dirigir la división celular.
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Bases nitrogenadas
Prohibida su reproducción parcial o total
Par de bases
Columnas de
azúcar-fosfato
Adenina
Citosina
Guanina
Uracilo
Timina
Figura 1.2 Estructura
del ADN y del ARN.
14
Ácido desoxirribonucleico
(ADN)
Ácido ribonucleico
(ARN)
Unidad
ADN
O
I
- Genética
ARN
O
Base
O P O CH2
O
5’
O
4’C
C1’
Fosfato
H H Desoxirribosa
H
H
(azúcar)
C C
3’ 2’
OH H
Base
O P O CH2
O
5’
O
1’
4’C
H H C
Fosfato
Ribosa
H
H
(azúcar)
C C
3’ 2’
OH OH
Nucleótido de ARN
Nucleótido de ADN
Figura 1.3 Estructura de los nucleótidos.
NH2
H
H
H
C
4
C5
3
C6
2
1
N
H
N
C
H
H
C
C
C
Anillo pirimídico
C
H
C
7
C5
9
C4
C8
N
6
O
H
C
C
C
N
C
N
H
H3C
O
H
C
C
H
N
C
N
C
O
Adenina
H
H
H
Citosina
Uracilo
H
N
H
N
N
O
O
Timina
O
Citosina
NH2
Cde C.V.
C
Book
Mart,NS.A
H
N
N
C
N
C
N
H
C su reproducción
H
Cparcial o total
Prohibida
C
C
C
C
C
1
2
3
N
H
H
N
N
H
N
N
H
H
Guanina
Anillo púrico
NH2
Adenina
Guanina
Uracilo
Timina
Figura 1.4 Estructura de las bases nitrogenadas.
Actividad de aprendizaje 1
1. Completa la estructura de los ácidos nucleicos con las bases complementarias.
Secuencia
Secuencia
ACTATTCGAGTACGAT
TACGTTATAGAGTTAG
ACTGTATGACGTACAG
GATTACAGTATACACTT
15
Biología básica II
2. ¿Cuáles son las dos moléculas que se encuentran en el esqueleto del ADN
como parte repetitiva del nucleótido?
y
.
3. Elabora un modelo de la estructura de doble hélice del ADN. Busca una
forma creativa de hacerlo; por ejemplo, en forma de origami o utilizando
bombones y dulces en tira. Preséntalo en clase y comenta con tus compañeros el proceso de elaboración.
4. Investiga en qué consiste el Premio Nobel de Química 2015 sobre la reparación del ADN y anota tus conclusiones.
Estructura química y función del ARN
TIC
Si quieres saber más
sobre el proceso de
síntesis de proteínas,
te recomendamos
este video.
http://bkmrt.com/
ndxmWF
El ácido ribonucleico está constituido por una sola cadena de nucleótidos; a su vez,
cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos llamada ribosa y una base nitrogenada. Las bases púricas pueden ser adenina y guanina,
y las pirimídicas citosina y uracilo. Ahora bien, los tipos de ARN que participan en la
síntesis de proteínas son:
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Prohibida
su reproducción
o total
1. ARN mensajero
(ARNm). Su función es parcial
llevar la información
del ADN desde el
núcleo hasta los ribosomas.
2. ARN de transferencia (ARNt). Transporta los aminoácidos desde el citoplasma
a los ribosomas.
3. ARN ribosomal (ARNr). Su función es lograr la síntesis de proteínas con ayuda
de los otros dos.
Además, existen otros tipos de ARN menos estudiados, pero que también tienen funciones importantes.
Transcripción
ADN
ARNt
ARNm
Aminoácidos
ARN
polimerasa
ARNr
Anticodón
Proteínas
Nucleótidos
de ARN
Cadena de
polipéptidos
Membrana
nuclear
ARNm
Figura 1.5 Proceso de
síntesis de proteínas.
16
Ribosoma
Codón
Traducción
Unidad
I
- Genética
Código genético
Las proteínas se conforman a partir de 20 aminoácidos (los aminoácidos esenciales),
que son codiicados por diferentes combinaciones de tripletes; es decir, el código genético consiste en 64 combinaciones tripletes (codones) que se traducen en aminoácidos especíicos. De los 64 codones, 61 corresponden a aminoácidos particulares y los
tres restantes son señales de terminación (stop) que inalizan las síntesis de la proteína.
3´
Aminoácidos
Arg Ser
Val
Lis
Ala
CU
GA
GA CU G A Asn
C
CU
Asp
U
U GA
Thr
GA
Glu AC
C
G
U G Met
U
A
Gly C
C Ile
A
U
G
5´
U
G
Phe C
A
C
Arg
A
U
Leu G U
G
C
A
A
G
C Gln
Ser
G U
A
U
His
C
UC
A U CA G
G
Tyr
G
Pro
UCA
stop
Cys
Leu
CUGA
= Hidrocarbonados
= Hidroxilados
= Azufrados
3´
= Aromáticos
= Básicos
= Ácidos y derivados
A
C
G G A U
U U
G
C
C
A
A
GUC
Inicio
3´
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
= Iminoácido
Trp
stop
Figura 1.6 Código genético.
3´
En esta pequeña representación, verás cómo se lee la secuencia de bases nitrogenadas, para poder determinar cuáles aminoácidos se requieren. Comienza por la
parte inferior (sección 1), la cual representa al ARN mensajero, fuera del núcleo. Ahora,
colabora con el ribosoma y el ARN de transferencia (sección 2), para determinar cuáles
nucleótidos complementan la cadena de ARNm, y al mismo tiempo los aminoácidos
que corresponden (sección 3).
B
A
a
b
A
c
U
d
G
C
e
G
G
f
A
g
G
h
i
U
U
Figura 1.7 Descriframiento del
código genético.
17
Biología básica II
Glicina
(Gly, G)
Alanina
(Gla, A)
Valina
(Val, V)
Leucina
(Leu, L)
Isoleucina
(Ile, I)
Serina
(Ser, S)
Treonina
(Thr, T)
Cisteína
(Cys, C)
Metonina
(Met, M)
Prolina
(Pro, P)
Ácido aspártico
(Asp, D)
Asparagina
(Asn, T)
Ácido glutámico
(Glu, E)
Glutamina
(Gln, Q)
Lisina
(Lys, K)
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Arginina
(Arg, R)
Histidina
(His, H)
Fenilalanina
(Phe, F)
Tirosina
(Tyr, Y)
Triptófano
(Trp, W)
Simbología
Carbono
Nitrógeno
Oxígeno
Azufre
Figura 1.8 Aminoácidos ordenados de menor a mayor complejidad.
Actividad de aprendizaje 2
` Con la ayuda del código genético, descifra cuáles aminoácidos solicitó el ADN
(secuencia en color rojo), a partir de la siguiente secuencia de ARN mensajero
y con la ayuda del ARN ribosomal y el de transferencia.
1. Escribe la secuencia de bases del ARN que se forma por la transcripción del
gen representado en rojo de esta sección de ADN. Escribe cada aminoácido
con su abreviatura (primera letra mayúscula) y con guion de separación (por
ejemplo Ala-Cys-Ser-Val). Ten cuidado con no poner la palabra stop ya que
no se trata de ningún aminoácido.
18
Unidad
GCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTACGTTTGAACCTAG
CGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATGCAAACTTGGATC
I
- Genética
doble hélice
de ADN
abierta
a ) El ARN mensajero es
y saldrá del
núcleo hasta el citoplasma, donde se unirá al ARN ribosomal y se mandará la señal para que el ARN de transferencia lleve los aminoácidos, según
correspondan los codones o tripletes, traduciéndolos al aminoácido que
indica el código genético.
b ) La cadena de aminoácidos solicitada es:
2. Completa la doble hélice y después escribe la secuencia de bases del ARN
que se forma por la transcripción del gen representado en rojo de esta
sección de ADN.
CTTGAGACGTATACGTATACAGATAGATTAAGACTTAACATATG
doble hélice
de ADN
abierta
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Prohibida su reproducción parcial o total
a ) El ARN mensajero es
y saldrá del
núcleo hasta el citoplasma, donde se unirá al ARN ribosomal y se mandará la señal para que el ARN de transferencia lleve los aminoácidos, según
correspondan los codones o tripletes, traduciéndolos al aminoácido que
indica el código genético.
b ) La cadena de aminoácidos solicitada es:
Herencia
La herencia es la transmisión de rasgos de los padres a la descendencia a
través del material genético. Los genes son las unidades de la herencia
que se encuentran en los cromosomas. Las diferencias entre las personas se deben a la herencia, pero el
medio ambiente también desempeña un papel importante. Los gemelos idénticos tienen el mismo patrón
hereditario, pero aunque se críen en
la misma familia, el medio ambiente
ejercerá una inluencia que marcará
las pequeñas o grandes diferencias
entre ellos.
19
Biología básica II
La herencia tiene un papel fundamental en la determinación de las características
externas de un individuo, las cuales se deben a su constitución genética. Sin embargo,
existe una interrelación de los factores genéticos y el ambiente. Por ejemplo, una persona puede tener la información genética para ser alta, pero si durante la infancia estuvo sometida a una desnutrición severa, no desarrollará su estatura en todo su potencial.
Actividad de aprendizaje 3
` Lee el siguiente texto, discútelo en equipo y contesta las preguntas.
La resistencia de las bacterias,
supervivencia y adaptación
La resistencia de las bacterias a múltiples sustancias es un problema de salud
pública que se ha observado en el mundo después de la aparición de los
antibióticos. El uso indiscriminado de los antibióticos y la presión selectiva
ambiental realizada por antisépticos y desinfectantes ha generado una respuesta de supervivencia en los microorganismos, que los capacita para evadir
con eiciencia la acción bactericida de algunos agentes. La resistencia puede
ser una propiedad natural de un organismo (intrínseca) o conseguida por
mutación o adquisición de plásmidos (autorreplicación, ADN extracromosómico) o transposones (cromosomal o integrado en plásmidos,
casetes de ADN transmisibles). Esta característica de resistencia será
transmitida o heredada a las bacterias producto de la isión binaria, pero también puede ser compartida a través de la conjugación, al intercambiar material genético de los plásmidos.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Adaptado de Cabrera, Cristina Eugenia (2007). “La resistencia de
bacterias a antibióticos, antisépticos y desinfectantes, una manifestación de los mecanismos de supervivencia y adaptación”. Colombia
médica. 38(2), 149-158.
1. ¿Qué le pasaría a cualquier especie si no pudiera heredar las características
que permiten la supervivencia y la adaptación?
2. ¿Por qué es importante el intercambio de material genético?
20
Unidad
I
- Genética
3. ¿A través de qué procesos se puede dar dicho intercambio?
4. ¿Se hereda una copia 100% exacta? Explica.
5. Investiga cuáles son las cinco enfermedades más comunes en México y cuáles de ellas son potencialmente heredables. ¿Cuáles se presentan al nacer?
¿Cuáles se presentan hasta alcanzar una edad adulta?
Se presenta al nacer
Se presenta en la edad adulta
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Prohibida su reproducción parcial o total
6. Discutan en equipos ¿cuáles de esas enfermedades están presentes en algún miembro de su familia, y qué se puede hacer para evitar detonarlas en
la edad adulta, o para evitar nacimientos con estas enfermedades? Revisa la
explicación de la reparación del ADN del Premio Nobel de Química 2015.
Conceptos básicos: cromosoma, gen, locus, alelo
TIC
El tamaño de los
genomas se mide
en megabases (Mb),
que son millones de
pares de bases. ¿Qué
especie crees que
tengan el genoma
de mayor tamaño?
Averígualo en este
enlace.
http://bkmrt.com/
Xi2GOh
Para comprender el lenguaje utilizado en el área de la genética, estos son los
conceptos básicos que nos permitirán comunicarnos de una manera más sencilla.
Tomemos como referencia a toda la cadena de ADN, con aproximadamente 3 billones de secuencias de nucleótidos, y veremos que sus diferentes segmentos o las
formas que toman adquirirán un nombre para una mejor identiicación.
• Cromosomas. Es la forma supercondensada que adquiere el material genético
(ADN) al momento de la división celular, y que permite que la misma cantidad
de información genética migre a ambas células nuevas. Ésta es la estructura que
permite muchas de las investigaciones de la actualidad. En el humano existen 23
pares de cromosomas, llamados cromosomas homólogos. De cada par, un cromosoma es paterno y otro, materno.
21
Biología básica II
• Genes. Es un determinado número de nucleótidos, o segmento de ADN, que
determina cierta característica en un organismo, y que se transmiten de padres a
hijos. En los humanos, cada cromosoma tiene diferentes cantidades de genes, así
como el número de nucleótidos para cada gen. Hay genes dominantes y recesivos.
El total de genes de un organismo o especie se conoce como genoma.
• Locus. Es la ubicación o región de un gen dentro de un cromosoma; es decir, es
la ubicación de la secuencia de nucleótidos que determinan cierta característica.
• Alelos. Son genes ubicados en el mismo locus de los cromosomas homólogos, que
determinan una misma característica; por ejemplo, el gen que determina si hay
lóbulo en la oreja, se encuentra en la misma región en un cromosoma y en otro.
Locus del alelo “A” y “a”
Alelo A
(dominante)
Gen
Alelo a
(recesivo)
Gen
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Prohibida su reproducción parcial o total
Gen
Cromosoma
Figura 1.9 Cromosoma, gen, locus y alelo.
Cromosoma
Segmento de
ADN o gen
Características genéticas: dominancia, recesividad, homocigoto,
heterocigoto
Una vez entendido el concepto de gen, podremos comenzar a analizar cómo funcionan
los genes en la determinación de las características de los organismos.
• Gen dominante. Es aquel que se expresa físicamente en el organismo. Para estudiarlo, se representa con letra mayúscula A.
• Gen recesivo. Es aquel que no se expresa físicamente en el organismo, a menos
que ambos genes alelos sean recesivos. Se representa con letra minúscula a.
• Condición homocigota u organismo homocigoto. Es aquel que contiene genes
iguales para una característica dada (genes alelos): hay homocigoto dominante
(AA) y homocigoto recesivo (aa).
22
I
Unidad
- Genética
• Condición heterocigota u organismo heterocigoto. Es aquel que contiene alelos diferentes para una característica dada (Aa, la mayúscula siempre se coloca al
inicio). En esta combinación, normalmente el gen dominante es el que se puede
observar.
A
A
Homocigoto dominante
a
a
A
Homocigoto recesivo
a
Heterocigoto
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Prohibida su reproducción parcial o total
En este esquema, los alelos del gen señalado como
“A” (dominante) o “a” (recesivo) determinan el color del guisante.
Figura 1.10 Condición homocigota y heterocigota.
Fenotipo y genotipo
Se conoce como fenotipo a las características visibles u observables de un organismo.
Es decir, todo aquello que hace al individuo como es y que lo distingue de los demás.
Puede ser morfológico (color de los ojos, la estatura, la masa muscular) o isiológico,
como ocurre en la presencia o ausencia de enzimas, o en los grupos sanguíneos (O, A
y AB).
Por su parte, el genotipo es la constitución genética de un individuo. El genotipo de
un individuo representa los genes que están presentes en sus células y se maniiestan
por el fenotipo. Al segmento o segmentos de ADN que controlan los rasgos hereditarios se les llama genes. Los genes son unidades de información hereditaria que se
transmite de padres a hijos. Los cromosomas son las estructuras que contienen a los
genes. Los cromosomas contienen los genes y dentro de estos se encuentra el ADN.
Para
saber +
En genética, se
usa la letra F para
designar a las
generaciones de
descendientes
y la P para los
progenitores.
F1 corresponde a la
primera generación,
F2 a la segunda, y
así sucesivamente.
23
Biología básica II
Mecanismos de herencia
La herencia es un proceso que se da en todos los organismos vivos, ya sea de forma sexual o asexual, siendo la primera, la forma en que se obtienen organismos más variados,
que podrían adaptarse mejor al ambiente, aunque también puede ocurrir lo contrario. A
continuación analizaremos algunos de los mecanismos de herencia de las características,
al estudiar cómo los genes “pasan” de un organismo a otro, o de progenitores a hijos.
Leyes de Mendel
Figura 1.11 El
trabajo de Mendel
fue ignorado por casi
40 años, pero en la
actualidad es referente
imprescindible para la
genética.
Los conocimientos que hoy se tienen sobre la herencia biológica se originaron al darse
a conocer, en 1865, las investigaciones del monje agustino Gregorio Mendel en sus
experimentos realizados con chícharos (Pisum sativum).
Gregorio Mendel nació en Brünn, Moravia (antes Checoslovaquia). Fue un hombre
dedicado a la ciencia que realizó una serie de experimentos en el jardín de un monasterio donde vivió gran parte de su vida. En ellos demostró que las características
hereditarias son llevadas en unidades que ahora conocemos como genes. Su trabajo
fue ignorado, pero sus contribuciones fueron esenciales para el inicio de la genética
moderna, las cuales se tomaron en cuenta hasta después de su muerte. Mendel experimentó con la planta de chícharo (Pisum sativum) porque ésta se autopoliniza, ya que
contiene sus gametos en la misma lor, y también porque presenta características fáciles de distinguir y manipular. Las variedades de plantas de chícharo que Mendel utilizó
presentaban siete diferentes caracteres fácilmente identiicables: forma y color de la
semilla, posición de las lores, forma y color de las vainas y longitudes del tallo de las
plantas. A estas características se les llama contrastantes. Mendel escogió los chícharos
por las siguientes razones:
a ) Pueden autofecundarse (hermafroditismo).
b ) Su reproducción es muy rápida; por lo tanto, las generaciones se dan en corto tiempo.
c ) Muestran características contrastantes y bien deinidas.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Recesivos
Gregorio Mendel
empleó el lenguaje
matemático en sus
investigaciones, ya
que era maestro de
matemáticas y de
horticultura a nivel
universitario.
Dominantes
Para
saber +
Figura 1.12 Los siete
rasgos de los chícharos
estudiados por Mendel.
24
Textura
de semillas
Color de
la semilla
Color
de la lor
Lisa
Amarillo
Púrpura
Rugosa
Verde
Posición
de la lor
Forma
de la
vaina
Color
de la
vaina
Altura de
la planta
Axial
Inlada
Verde
Alta
Blanca
Baja
Apical
Corrugada
Amarilla
I
Unidad
Mendel realizó muchas pruebas cruzando linajes puros de
chícharos con diferentes rasgos y obtuvo únicamente linajes puros de sus rasgos. Después decidió realizar cruces
con diferentes linajes: cruzó lores de color morado con lores de color blanco, obteniendo en los descendientes de
la primera generación 100% de lores moradas. Posteriormente, cruzó los descendientes de la primera generación y
obtuvo 75% de lores moradas y 25% de blancas. Al repetir
las pruebas determinó: “Las lores moradas son dominantes con respecto a las lores de color blanco”. Estos caracteres estudiados por Mendel se representan en la siguiente
igura.
Después de muchas pruebas y relexiones, Mendel estableció su primera ley o ley de la segregación, donde airma que los genes se separan en la formación de los gametos; es decir, cuando se forman las cuatro células hijas en la
meiosis (ovogénesis o espermatogénesis), cada célula hija
haploide contiene un solo alelo de cierta característica.
Figura 1.13 Generaciones parentales.
aa
AA
Generación
parental
(P1)
X
A
Gametos
a
Aa
Aa
Primera
generación
filial (F1)
X
a
A
Segunda
generación
filial (F2)
Fenotipo
3:1
Genotipo
1:2:1
Gametos A
Granos de polen
A
a
AA
Aa
Aa
aa
A
Óvulos
Experimentos de Mendel responsables de las
repercusiones en la genética moderna
- Genética
a
Simbología
AA Semilla amarilla
aa Semilla verde
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Prohibida
su reproducción
parcial o total
Actividad
de aprendizaje
4
` Resuelve los ejercicios de cruce monohíbrido para tener una mejor comprensión de los conceptos y de
la ley de segregación.
1. Observa la imagen. Una especie de planta tiene un par de genes alelos para el largo del tallo: tallo
largo (L) y tallo corto (l). El alelo para largo (L) muestra dominancia completa.
a ) Basándote en el cuadro de Punnett, ¿cuál es la probabilidad de que la descendencia tenga tallos
largos?
b ) Coloca los alelos en el cuadro y realiza el cruce para observar los genotipos posibles.
LL
ll
Figura 1.14 Primer cruce.
25
a
Biología básica II
c ) Generación F1
Genotipos: <1 línea
Fenotipos: <1 línea
d ) Si ahora cruzamos las características de los organismos de la generación F1, ¿cuáles serían las posibles características de los descendientes?
e ) Coloca los alelos en el cuadro y realiza el cruce para observar los genotipos posibles.
Ll
Ll
Figura 1.15 Segundo cruce.
f ) Generación F2
Genotipos: <1 línea
Fenotipos: <1 línea
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Prohibida su reproducción parcial o total
Para
saber +
El número de
cromosomas de un
organismo no tiene
relación con su
tamaño. El material
genético contenido
es lo que determina
las características de
cada individuo. Por
ejemplo, el perro
tiene 39 pares de
cromosomas; el
gorila, el orangután
y el chimpancé
tienen 24; el
hombre, 23; el
conejo, 22, y la
avena 21.
En otra serie de experimentos, Mendel realizó cruces dihíbridos (doble heterocigoto)
para explicar la forma en que dos pares de genes se distribuían en los gametos. Así
estableció la segunda ley o ley de la distribución independiente, que airma que
cuando se consideran dos características en una cruza, los genes que determinan una
característica se separan y se distribuyen de manera independiente de los otros que
determinan otra característica. En la época de Mendel, no se conocía el proceso de
meiosis, proceso celular generador de los gametos o células sexuales, ni tampoco se
conocía el concepto de gen, a lo que Mendel denominó factores. Durante la meiosis,
los cromosomas homólogos intercambian información, y luego se separan o segregan
para formar los núcleos de las nuevas células haploides, que son los gametos.
Células hijas
haploides
Interfase
Figura 1.16 Cruce monohíbrido
que muestra cómo el gen de un
par se segrega de su compañero.
26
Cromosomas
homólogos
Meiosis I
Meiosis II
Unidad
Vamos a corroborar la ley de segregación independiente que propuso Mendel, al
resolver estos ejercicios de cruces dihíbridos, es decir, donde se analizan dos características o rasgos. El organismo es una planta de chícharo que es heterocigótica para
dos rasgos: altura y color de la semilla.
La planta es alta y la semilla es de color amarillo, que son los rasgos dominantes.
Utilizaremos la letra A para altura y la letra C para el color de la semilla. Estos símbolos representan los genotipos. Recuerda que el rasgo dominante se representa con
la letra mayúscula y el recesivo, con minúsculas.
En los genotipos hay homocigotos dominantes AA o CC y homocigotos recesivos
aa y cc. Y los heterocigotos Aa y Cc.
La planta es heterocigótica para ambos rasgos, así que se representa con Aa Cc.
Lo primero que haremos, a partir de los genotipos, es determinar qué tipos de gametos produce esta planta.
Para saber qué tipo de gametos produce una planta con genes alelos AaCc, se hace
un cruzamiento de dichos alelos.
Este entrecruzamiento ocurre durante la meiosis, que es la división celular de las
células germinales, dando como resultado gametos (células sexuales, haploides). Para
la producción de gametos, y como una medida de evolución, los cromosomas intercambian material genético, produciendo diferentes posibilidades de descendientes a
través de dichos gametos. Por cada célula germinal se producen cuatro gametos de
los cuales pueden morir tres.
Ya que los genes alelos Aa y Cc se encuentran en diferentes cromosomas, se distribuyen independientemente, entonces hacemos esa separación, por medio de una
combinación de genes de los dos rasgos, obteniendo como resultado diferentes posibilidades de altura con color de semilla:
I
- Genética
Figura 1.17 Planta con
tallo largo y semilla
amarilla.
AaCc
AaCc
Figura 1.18 Cruce
entre AaCc y AaCc.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su Genotipo
reproducción Fenotipo
parcial o total
Combinación
Alelo A con alelo C
AC
Alta, amarilla
El mismo alelo A, pero ahora con c
Ac
Alta, verde
El alelo a con C
aC
Enana, amarilla
El mismo alelo a con c
ac
Enana, verde
Esos son los cuatro gametos que se producirán, cada uno con combinaciones diferentes de los alelos.
Ya que la planta se autofertilizará, el cruce se hará con los mismos gametos, es decir,
con la misma combinación de gametos: AC, Ac, aC, ac se cruzan con AC, Ac, aC, ac,
para producir nuevos individuos.
AaCc
AaCc
Meiosis para producir gametos
Aa Cc
Aa Cc
AC aC Ac ac
AC aC Ac ac
Figura 1.20 Meiosis entre AaCc
y AaCc.
Figura 1.19 El
radiolario es una de
las especies en las
que se ha encontrado
un mayor número de
cromosomas, con 800
pares.
27
Biología básica II
Trabajando
como biólogo
Recuerda avanzar en
tu Proyecto de ciencias. En este momento
del curso, te recomendamos realizar la Elección del tema (p. 55).
Actividad de aprendizaje 5
` Realiza las actividad siguiendo el hilo explicativo de la actividad.
1. Llena el cuadro de Punnett y observa las diferentes combinaciones posibles
de los gametos o de características de individuos descendientes.
A
C
A
c
a
C
a
c
A
A
C
A
C
A
c
a
C
a
c
C
Lo que seS.A
obtiene
sonC.V.
combinaciones de alelos para 16 individuos, que
Book Mart,
de
fenotípicamente se leen diferente. Aquí tenemos nueve combinaciones disProhibida
sulosreproducción
o total
tintas de
rasgos, pero cuando losparcial
genes se expresan
(físicamente) la
lectura es otra, por ejemplo:
El genotipo AACC tendrá un genotipo: planta alta - semilla color amarilla
El genotipo AaCc tendrá un genotipo: planta alta - semilla color amarilla
2. Anota en las líneas el genotipo, ordenándolos de dominante a recesivo. La
proporción genotípica de este entrecruzamiento es:
1
:
2
:
1
:
2
:
4
:
2
:
1
:
2
:
1
AACC
A pesar de ser diferente genotipo, la dominancia de los genes se expresará
en el fenotipo.
3. Analiza los demás fenotipos y determina la proporción fenotípica. Los posibles fenotipos de los descendientes que se pueden obtener del cruce de
AaCc y AaCc son:
a)
serán altas con semilla amarilla (coloréalos de azul en la tabla)
b)
serán altas con semilla verde (coloréalos rosa en la tabla)
serán enanas con semilla amarilla (coloréalos de naranja en
c)
la tabla)
d)
28
serán enana con semilla verde (coloréalos de lila en la tabla)
Unidad
I
- Genética
Por lo tanto, la proporción fenotípica sería la siguiente:
:
:
4. Anota en la línea la descripción del fenotipo.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Los conocimientos matemáticos de Mendel le permitieron predecir que la descendencia aparecería a una razón de 3:1, si cada planta tuviera dos factores de cada carácter
dado en lugar de uno solo. Este brillante razonamiento fue conirmado cuando los
cromosomas fueron observados y se conocieron los detalles de la mitosis, la meiosis y
la fecundación.
Mendel informó de sus hallazgos en una reunión de la Sociedad para el Estudio de
las Ciencias Naturales, de Brünn, y publicó sus resultados en las actas de dicha sociedad. La importancia de sus hallazgos no fue tomada en cuenta por otros biólogos de
su época y se despreció casi por 35 años. Fue hasta 1900 que tres cientíicos, Hugo
DeVries en Holanda, Karl Correns en Alemania y Erich von Tschermak en Austria, redescubrieron independientemente las leyes de la herencia descritas por Mendel en sus
trabajos de investigación algunos años atrás. Como reconocimiento a su labor cientíica
le otorgaron el crédito a Mendel por el descubrimiento, dándole su nombre a dos de
las leyes fundamentales de la herencia.
En la primera década del siglo XX, experimentos con una gran variedad de plantas
y animales, así como con observaciones importantes de la herencia humana, demostraron que estos mismos principios básicos rigen la herencia en todos los organismos.
Actualmente, con los avances en el campo de la genética, se han podido desarrollar
rasgos deseables en animales domésticos y plantas; por ejemplo, ganado vacuno que
puede sobrevivir en climas cálidos, vacas que producen gran cantidad de leche con
elevado contenido de grasa, gallinas que ponen huevos grandes con cascarón delgado
y también plantas de maíz y trigo muy resistentes a enfermedades especíicas.
TIC
Si deseas saber más
sobre el cálculo
de probabilidades
genéticas, te
recomendamos este
manual de problemas.
http://bkmrt.com/
ADz5FV
29
Biología básica II
Actividad de aprendizaje 6
` Lee los siguientes problemas y contesta las preguntas.
Problema 1
En los humanos, el polidactilismo (tener un dedo extra en cada mano) es
dominante (P) sobre el arreglo de cinco dedos (p). La habilidad de enrollar
la lengua es dominante (E) sobre la no habilidad de enrollarla (e).
Un hombre que es homocigoto para manos de cinco dedos, quien no
puede enrollar la lengua tiene hijos con una mujer heterocigota tanto para
polidactilismo como para enrollar la lengua.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
1. ¿Cuál es el genotipo del hombre?
2. ¿Cuál sería el genotipo de la mujer?
3. ¿Cuáles son los cuatro gametos que puede producir el hombre?
4. ¿Cuáles serían los cuatro gametos producidos por la mujer?
5. ¿Cuál será la frecuencia genotípica de sus posibles descendientes?
30
Unidad
I
- Genética
6. ¿Cuál será la probabilidad de que uno de sus hijos tenga polidactilia y que no pueda enrollar su lengua?
7. A partir del problema, obtén los genotipos de los progenitores, qué gametos pueden producir y haz el
cruce de características utilizando un cuadro de Punnett dihíbrido.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Problema 2
Una pareja, cuyos dos miembros tienen visión normal, tienen un hijo daltónico.
1. ¿Cuáles son los genotipos de los padres?
2. ¿Cuál es el sexo y el genotipo del niño?
Problema 3
Una mujer de visión normal cuyo padre es daltónico se casa con un hombre cuya madre era daltónica.
31
Biología básica II
1. ¿Qué genotipos tendrá la descendencia de esta pareja si:
a ) son varones
b ) son mujeres
Problema 4
Supongamos un carácter ligado al sexo en aves exóticas tal que su alelo
recesivo a determina plumas de la cola blancas y A plumas coloreadas. Un
macho heterocigótico se cruza con una hembra de plumas blancas y se
obtienen ocho descendientes.
1. ¿Cuál es la probabilidad de que seis de ellos tengan las plumas de la cola
coloreadas?
Problema 5
El siguiente pedigrí muestra un caso de hemoilia A, enfermedad debida al
alelo recesivo de un gen ligado al sexo.
Book Mart, S.A de C.V.
Hombre hemofílico
2
1
Prohibida su reproducción parcial oHombre
totalnormal
Mujer normal
1
2
3
4
1. Si II-2 se casa con un hombre normal, ¿cuál es la probabilidad de que su
primer hijo sea un varón hemofílico?
2. Suponiendo que su primer hijo es hemofílico, ¿cuál es la posibilidad de que
su segundo hijo sea un varón hemofílico?
3. Si II-3 se casa con un hombre hemofílico, ¿cuál es la probabilidad de que su
primer descendiente sea normal?
4. Si la madre de I-1 era fenotípicamente normal, ¿qué genotipo tenía su
padre?
5. Si la madre de I-1 era hemofílica, ¿cuál era el fenotipo del padre de I-1?
32
Unidad
I
- Genética
Mecanismos de herencia no mendelianos
Después de los descubrimientos de Mendel, otros investigadores realizaron experimentos para ampliar los trabajos. Esta época se llamó “la edad de oro de la genética”.
Los nuevos estudios demostraban que los patrones hereditarios no son tan simples ni
directos, sino que había algunas variaciones que dieron origen a nuevos estudios; por
lo tanto, se han reconocido otros patrones de herencia y de expresión diferentes a los
que planteaba Mendel.
Dominancia incompleta
Actualmente se conocen híbridos que tienen un fenotipo intermedio, como en el caso
de la lor siciliana, donde el rojo no es dominante para el color blanco y éste no domina
al rojo.
Si se cruzan lores rojas con blancas, el resultado de la F1 son lores rosas. A esta
condición de fenotipo intermedio se le conoce con el nombre de dominancia intermedia o incompleta.
Progenitores
Flor roja
Flor blanca
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Primera generación
Flor rosa Flor rosa Flor rosa Flor rosa
Primera generación
Flor rosa
Flor rosa
Segunda generación
Flor roja
Flor rosa Flor rosa Flor blanca
Figura 1.21 Híbridos con fenotipo
intermedio.
Codominancia
Existen casos en los que ambos alelos en un heterocigoto se expresan totalmente. Esto
es otra forma de herencia intermedia. Es un buen ejemplo dos de los alelos responsables de los grupos sanguíneos humanos A y B. Son codominantes uno del otro, por lo
siguiente: si una persona recibe el alelo tipo A (IA) de un padre, y recibe el alelo tipo
B (IB) del otro padre, tal persona tendrá el genotipo (IA IB). Este genotipo produce el
fenotipo del tipo sanguíneo AB. La sangre de esta persona tiene las características para
ambos tipos sanguíneos A y B. Los alelos para los otros tipos sanguíneos se muestran
dominantes o recesivos entre ellos.
33
Biología básica II
Alelos múltiples
Se presenta cuando existen más de dos formas de alelos que determinan una característica. Los humanos tienen tres alelos para determinar los principales grupos sanguíneos, los cuales son:
Figura 1.22 Genotipos Antígeno A
de los grupos
sanguíneos.
Antígeno B
Antígeno AB
Sin antígeno
Tipo de sangre
A
B
AB
O
Genotipos
Alelos múltiples
IA IA
IA i
IB IB
IB i
IA IB
ii
Herencia poligénica o de genes múltiples o alelos múltiples
Se llama herencia poligénica a las características determinadas por la acción de varios
genes; sin embargo, factores como la nutrición y el ambiente tienen efectos sobre
ellas. El peso, color de piel y la altura, entre otras, son ejemplos de herencia poligénica.
Por ejemplo, en la piel, los varios alelos de genes producen diferentes cantidades del
pigmento llamado melanina. La combinación de la totalidad de los alelos de todos los
pares de genes determinan cuánta melanina debe producirse en el cuerpo de una persona, por lo que el color de una persona es la suma de los efectos de todos los genes
presentes para el color de su piel; es por eso que hay tantos tonos de piel.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Generación P
x
aabbcc
(muy clara)
AABBCC
(muy oscura)
20
64
AaBbCc AaBbCc
Espermatozoides
1
8
1
1 8
1 8
8
1
8
1
1 8
1 8
8
1
8 1
8
1
8 1
8
Óvulos
1
8
1
8 1
8
1
8
Fracción de población
x
Generación F1
15
64
6
64
1
64
Pigmentación de la piel
Figura 1.23
Combinaciones de
alelos y sus efectos en
la pigmentación de la
piel humana.
34
Generación F2
1
64
6
64
15
64
20
64
15
64
6
64
1
64
Unidad
I
- Genética
Interacción génica y epistasis
Cuando dos genes están implicados en la determinación de un mismo carácter o rasgo, se dice que hay un fenómeno de interacción génica. Lo primero que hay que distinguir es si los dos genes que controlan el carácter lo hacen de manera independiente
(genes que actúan en rutas metabólicas separadas), en cuyo caso la interacción génica
es no epistática. En este tipo de interacción, si son dos genes los implicados y cada
uno de ellos tiene dos alelos con dominancia completa del uno sobre el otro, entonces
surgen cuatro fenotipos posibles (dos por cada gen).
Si los genes actúan en la misma ruta y el producto de un gen es el sustrato del
siguiente (a través de las enzimas codiicadas por los genes lógicamente), entonces la
interacción génica es epistática.
• Si el alelo dominante de uno de los dos genes implicados determina el fenotipo,
se dice que la epistasis es simple dominante.
• Si el alelo recesivo (en dosis doble) de uno de los genes implicados determina el
fenotipo, la epistasis es simple recesiva.
• Si los alelos recesivos de los dos genes (en dosis doble ambos, aa_ _ o _ _ bb) dan
el mismo fenotipo, entonces la epistasis es doble recesiva.
• Si cada uno de los dos alelos dominantes de cada uno de los dos genes (A_ o B_)
dan el mismo fenotipo, entonces la epistasis es doble dominante.
• Si el alelo dominante de uno de los genes y el recesivo del otro (A_ y _ _ bb) dan
el mismo fenotipo, entonces la epistasis es doble dominante y recesiva.
Para
saber +
El albinismo y
la herencia de
la sordera en el
hombre ilustran
casos de sordera
duplicada recesiva.
Al cruzar dos diheterocigotos, y sólo si se cruzan dos diheterocigotos, aparece una
proporción 9:3:3:1 que en el caso de las epistasis se modiica de la siguiente manera:
• Una epistasis es simple dominante si al cruzar dos diheterocigotos en vez de
9:3:3:1 la proporción que se obtiene es 12:3:1 (tres fenotipos).
• La epistasis es simple recesiva si al cruzar dos diheterocigotos las proporciones
fenotípicas que se observan son 9:3:4 (tres fenotipos).
• En la epistasis doble recesiva, al cruzar dos diheterocigotos en vez de 9:3:3:1 aparecen unas proporciones 9:7 (dos fenotipos).
• En la epistasis doble dominante al cruzar dos diheterocigotos en vez de 9:3:3:1
aparecen unas proporciones de 15:1 (dos fenotipos). En la epistasis doble dominante y recesiva al cruzar dos diheterocigotos, en vez de 9:3:3:1 aparecen unas
proporciones de 13:3 (dos fenotipos).
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Prohibida su reproducción parcial o total
Es importante identiicar la interacción génica que mantienen dos genes por cómo
determinan estos los fenotipos y no aprendiendo las proporciones que aparecen al cruzar dos diheterocigotos. Las relaciones epistáticas que mantienen dos genes son las mismas si se cruzan dos diheterocigotos que si se cruzan otros dos genotipos cualesquiera y
las proporciones mencionadas se dan sólo cuando se cruzan dos diheterocigotos.
Pleiotropía
La pleiotropía se presenta cuando un solo gen afecta varias características. Por ejemplo,
un gen que determina el color blanco del pelaje de un gato puede tener efecto pleiotrópico al relacionarse con los genes que deinen los ojos y la audición, ya que, generalmente, si los ojos de ese gato son azules, será sordo. En el caso de que tenga sólo
un ojo de color azul y el otro de color café, sólo será sordo del lado del ojo azul. Otro
ejemplo es el síndrome de Marfán, el cual afecta a una de cada 10 000 personas en el
mundo; esta mutación se da en el gen que produce la proteína ibrilina que forma parte
del tejido conjuntivo y, al igual que la elastina, proporcionan cierta elasticidad al tejido.
35
Biología básica II
El problema más grave asociado con el síndrome de Marfán es la debilidad de la aorta
(la arteria más grande del cuerpo).
Cuando las paredes de la aorta se debilitan (dilatación aórtica), pueden rasgarse en
algunos lugares y provocar que la sangre se derrame dentro del pecho, el abdomen o
la pared misma de la aorta. Cuando estos derrames son repentinos y de gran magnitud, pueden ocasionar la muerte. Otros padecimientos que presentan las personas que
poseen el gen mutante suceden en el sistema esquelético, corazón y vasos sanguíneos,
pulmones, sistema nervioso, piel y ojos.
Actividad de aprendizaje 7
` Investiga cuáles son los tipos sanguíneos de tus padres, el de tus hermanos y
el propio. Luego, contesta las preguntas.
1. ¿Cuáles son los tipos sanguíneos de tus hermanos y el tuyo? ¿Cómo explicas esto?
2. Debido a la presencia de los antígenos de la sangre, el sistema inmunológico produce anticuerpos y, en el caso de una donación de sangre, es muy
importante saber qué tipo de sangre puedes recibir y a quién puedes donar.
Investiga cómo se hacen las transfusiones de sangre de acuerdo con el tipo
sanguíneo, y completa la tabla marcando con una  las que son posibles y con
una  las que no.
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A quién puedes donar
O−
De
quién
puedes
recibir
sangre
O+
A−
A+
B−
B+
AB−
AB+
O−
O+
A−
A+
B−
B+
AB−
AB+
3. Investiguen casos de epistasis dominantes y dominante duplicada.
Teoría cromosómica
La teoría cromosómica se conforma a partir de los estudios de Mendel, que son los
principios básicos que explican cómo ocurre la herencia. Muchas personas se interesaron en este tema, que es bastante complejo, para tratar de dilucidar en aspectos más
especíicos y mejorar nuestra comprensión.
36
Unidad
En 1883, Theodor Boveri, investigador alemán, demostró que los cromosomas se
encuentran dentro del núcleo y contienen las unidades hereditarias que Mendel denominó elementos o factores, ahora conocidos como genes.
En 1903, Walter Sutton, en Estados Unidos, y Theodore Boveri, en Alemania, formularon por separado la teoría cromosómica de la herencia, que establece que los genes
se encuentran dentro de los cromosomas.
Algunos de los principios básicos de la genética fueron descubiertos al experimentar con organismos inferiores, donde fuera posible examinar células bajo el microscopio para apreciar el número y estructura de sus cromosomas.
Los cientíicos buscaban un organismo de tipo experimental que se pudiera reproducir y desarrollar rápidamente; encontraron uno con las características deseadas. Este
organismo fue la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Este insecto tiene la
capacidad de producir una generación nueva cada 20 días, cuenta con sólo cuatro pares de cromosomas, que pueden ser de gran tamaño en algunos de sus tejidos, como
en las glándulas salivales, donde son 200 veces más grandes que los de otras células.
En 1915 el embriólogo Thomas Hunt Morgan publicó su libro El mecanismo de la
herencia mendeliana, donde interpretó las leyes de Mendel en términos de la teoría cromosómica. En 1934 recibió el premio Nobel por sus trabajos de Drosophila
melanogaster.
Con esta investigación de Morgan, se llega entonces a explicaciones que van más
allá de lo que pensaba Mendel:
• Los genes se encuentran en los cromosomas.
• No todas las distribuciones de los genes son independientes, pues se encontró
que algunos genes están ligados.
• En ocasiones ocurren “errores” en la división del material genético, ya sea por duplicación, traslocación, deleción, entre otras, como veremos más adelante.
I
- Genética
Telómero
Cinetocoro
Centrómero
Cromátidas
Figura 1.24 Estructura
del cromosoma.
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TIC
Prohibida su reproducción parcial o total
Cariotipo
El cariotipo es el ordenamiento gráico en pares homólogos de los cromosomas de las
células de un individuo. Normalmente es utilizado para detectar las mutaciones en el
número cromosómico, observando a los cromosomas directamente. Después de un
tratamiento y agrupación de los cromosomas, se obtienen cromosomas homólogos
agrupados en pares y ordenados por tamaño decreciente.
Dicho tratamiento consiste en obtener el material genético de la persona, que normalmente proviene de las células sanguíneas; debido a que los glóbulos rojos carecen
de núcleo, se usan los leucocitos, a los cuales se les estimula para que entren en mitosis
a través de reactivos.
Luego de varios días, se detiene la mitosis en la etapa de metafase, ya que es donde los cromosomas individuales son fáciles de aislar, teñir y fotograiar a través de un
microscopio especial; esa fotografía es la base cariotipo, a partir de ella se recortan los
cromosomas para luego acomodarlos.
A
B
E
16
1
2
3
C
4
17
F
18
19
20
5
G
Y
21
6
7
8
9
13
D
14
10
11
15
22
X
12
Un cariotipo
puede ser usado
para detectar
anormalidades
visibles, por ejemplo,
el cariotipo puede
mostrar si una persona
tiene cromosomas
de más o de menos.
Por ejemplo, en el
caso del síndrome
de Down, quien lo
padece tiene un
cromosoma de más
en el par 21. En el
caso del síndrome
de Klinefelter, se
tiene un cromosoma
sexual X de más. El
síndrome de Turner se
presenta en mujeres
a quienes les falta un
cromosoma sexual X.
Figura 1.25 Cariotipo de un
hombre normal.
37
Biología básica II
Para
saber +
En aves, el macho
tiene cromosomas
sexuales ZZ y las
hembras ZW, y en
algunos peces y
anibios, el macho
es X0 y la hembra
XX. Por otra parte,
reptiles como los
cocodrilos y las
tortugas no tienen
cromosomas
sexuales.
Trabajos de Thomas Morgan
Mientras estudiaba el color de los ojos y otros rasgos no sexuales de Drosophila melanogaster, Thomas Morgan descubrió la base genética para la relación entre la determinación del sexo y algunos de los rasgos o caracteres no sexuales.
Morgan encontró diferencias entre los cromosomas del macho y de la hembra. La
hembra tiene cuatro cromosomas iguales y el macho sólo tres. Después de observar
con mucho cuidado los cromosomas concluyó: los cromosomas que contienen información para los demás caracteres y no determinan el sexo son llamados autosomas. En
los humanos existen 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales.
Los cromosomas que determinan el sexo son llamados cromosomas sexuales, los cuales pueden ser XX en el caso de las hembras y XY en el caso de los machos. El mecanismo
que determina el sexo en la mosca de la fruta es el mismo en animales y en el ser humano;
es decir, el sexo lo determina el espermatozoide, ya que si éste porta el cromosoma X, la
fecundación dará lugar en la mayoría de los casos a una hembra y si el espermatozoide
contiene el cromosoma Y, se formará un macho; en los humanos, una niña o un niño, respectivamente. Por lo tanto, los cromosomas sexuales son la excepción a la regla general
de que todos los pares homólogos de cromosomas son idénticos en forma y tamaño. En
la especie humana, y acaso en otros mamíferos, la masculinidad es determinada en gran
parte por la presencia del cromosoma Y. Este mecanismo XY de la determinación del sexo
se supone similar en todas las especies animales y vegetales de reproducción sexual.
Genes ligados
Si existen
más genes
que de
cromosomas,
Book
Mart,
S.A
C.V. es posible que algunos genes no se distribuyan
independientemente porque deben estar juntos o ligados. Uno de los primeros pares
Prohibida
sufuereproducción
o Punnett
totalen 1906, cuando
de genes ligados
descubierto por William parcial
Bateson y R. C.
experimentaban con una planta de chícharo dulce, una variedad diferente a la que usó
Mendel. Bateson y Punnett hicieron un cruce dihíbrido, o sea, involucrando dos características de plantas heterocigóticas.
El color de la lor púrpura (P) es dominante sobre el color rojo (p), y la forma larga del
polen (F) es dominante sobre el polen de forma redonda (f). Cuando un chícharo homocigoto de lores púrpuras y polen largo (PPFF) se cruzó con un chícharo homocigoto de lor
roja y polen redondo (ppff), como se esperaba, la generación F1 fue heterocigota con lores púrpura y polen largo (PpFf). También se esperaba que los fenotipos de la generación
F2 mostraran una proporción de 9:3:3:1, resultado predicho por la ley de la distribución
independiente de Mendel. Sin embargo, los resultados de Bateson y Punnett fueron diferentes a esa proporción. La mayoría de las plantas fueron púrpura larga y roja redonda,
es decir, los fenotipos de los progenitores. Sólo pocas plantas tenían las combinaciones
fenotípicas de púrpura redonda y roja alargada. Observa estos resultados en la igura
1.26. Bateson y Punnett supusieron que los genes estaban de alguna manera conectados
o acoplados, y entonces tendían a distribuirse juntos cuando se formaban los gametos.
Herencia ligada al sexo
Thomas Hunt Morgan, en su estudio del color de los ojos en la mosca de la fruta, donde todas las moscas eran de tipo salvaje, encontró que el color normal de los ojos de
dicho insecto es rojo oscuro, aunque hay variedades de ojos blancos.
Durante sus estudios, Morgan observó por casualidad, en sus frascos de cultivo de
Drosophila, a un macho con ojos de color blanco, al cual cruzó con una mosca hembra
de ojos rojos, con lo cual, en la F1 obtuvo como resultado 100% de moscas con ojos
rojos. Posteriormente cruzó las moscas de la F1 y obtuvo una relación más cercana
de 4 (ojos rojos) a 1 (ojos blancos) y no de 3 a 1, como era de esperarse, según los
38
Unidad
Fenotipos de la flor y el polen
Número observado
de plantas
Número esperado
de plantas
Púrpura
Largo
296 (9)
240 (9)
Púrpura
Redondo
27 (1)
80 (3)
Roja
Largo
19 (1)
80 (3)
Roja
Redondo
85 (3)
27 (1)
I
- Genética
Figura 1.26
Experimento de
Bateson y Punnett.
Resultados de la generación F2 del experimento de Bateson y Punnett.
La proporción de fenotipo es diferente a la esperada 9:3:3:1.
Observa que sólo los fenotipos de los progenitores son los que más se presentan.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
experimentos de Mendel con la planta de guisantes. Morgan pudo deducir que el gen
que determina el color de los ojos en la mosca de la fruta se encontraba en el cromosoma X y que el cromosoma Y no portaba este gen. Por esta razón, al gen que porta
esta característica se le llamó “gen ligado al sexo”.
Simbología
X X = Hembra homocigota de
ojos rojos.
XRYr = Hembra heterocigota de
ojos rojos.
XrXr = Hembra homocigota
recesiva de ojos blancos.
XRY = Macho de ojos rojos.
XrY = Macho de ojos blancos.
R
R
XR XR
XR Y
Xr
Gametos
Y
XR
XR
F1
XR
Óvulos
Xr
X
Espermatozoides
XwX
XX
XY
XY
Y
r
R
Cuadro de Punnet
Figura 1.27
Experimento de
Morgan.
39
Biología básica II
Figura 1.28 Éste es
un test de daltonismo.
Si no ves un 7,
es recomendable
que acudas con un
oftalmólogo.
Se ha descubierto que en el ser humano ciertas características hereditarias están
controladas por genes del cromosoma X. Algunos trastornos recesivos ligados al cromosoma X son la hemoilia, el daltonismo y la distroia muscular seudohipertróica.
La hemoilia consiste en la falta de coagulación sanguínea debido a la carencia de
la llamada globulina antihemofílica. La sangre de las personas que padecen esta enfermedad no coagula bien, de modo que presentan hemorragias abundantes, incluso
por un pequeño rasguño. Esta enfermedad es causada por un gen que se localiza en
el cromosoma X; es decir, por lo general, las mujeres solamente la transmiten y los
hombres son quienes padecen la enfermedad. Fue en 1951 cuando se documentó un
caso femenino: la reina Victoria de Inglaterra, quien transmitió el padecimiento a varios
de sus hijos y nietos varones. Este hecho tuvo repercusiones importantes en la historia,
especialmente en España y Rusia.
El daltonismo es una anomalía caracterizada por la incapacidad de poder distinguir
los colores verde y rojo. Quienes la padecen pueden pasarse una señal de tránsito roja
pensando que es verde y viceversa. La ceguera para los colores afecta a 4% de los
hombres y sólo a 1% de las mujeres.
La distroia muscular seudohipertróica provoca en quienes la padecen un hinchamiento en los músculos, seguido de una demacración; se maniiesta a partir de los seis
años de edad, aproximadamente.
Rasgos limitados por el sexo
También podemos encontrar rasgos autosómicos limitados o inluenciados por el sexo.
Las características autosómicas que se expresan sólo en un sexo se llaman características
limitadas por el sexo. Los genes limitados por el sexo los portan tanto machos como
hembras; sin embargo, esos genes son activados por las hormonas de un sexo, pero no
por las hormonas del otro sexo. El crecimiento de la barba en los machos y la producción
de leche en las hembras son ejemplos de características limitadas por el sexo.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 1.29 Rasgo limitado por el sexo:
leche materna.
Figura 1.30 Rasgo limitado por el
sexo: barba.
Rasgos influenciados por el sexo
Las características inluenciadas por el sexo se encuentran en ambos sexos, pero se
expresan en forma diferente. El padre o la madre pueden pasar estos genes tanto a las
hijas como a los hijos.
40
Unidad
La calvicie es una característica inluenciada por el
sexo; tanto hombres como mujeres pueden ser calvos, pero la calvicie es mucho más frecuente en los
hombres. Esto se debe a que las hormonas sexuales
inluyen en la expresión del gen de la calvicie. En la
presencia de hormonas sexuales masculinas, este gen
es dominante, pero en la presencia de las hormonas
sexuales femeninas actúa como recesivo. Además de
la calvicie, se conocen como características inluenciadas por el sexo al labio leporino y la gota, que se
presentan con mayor frecuencia en hombres que en
mujeres. Por otro lado, el desorden genético de la espina bíida, que consiste en una isura de una vértebra,
es más común en las mujeres.
a)
I
- Genética
b)
c)
d)
Figura 1.31 Rasgos inluenciados por el
sexo: a) calvicie, b) gota de manos, c) espina
bíida y d) labio leporino.
Actividad de aprendizaje 8
` Revisa el siguiente árbol genealógico de la familia de la reina Victoria, e identiica la línea que
produjo descendientes con la condición de la hemoilia. Luego, contesta las preguntas.
Eduardo
Duque de Kent
Leopoldo
(1767-1820)
Duque de Albania
(1853-1884)
Victoria
Princesa de Saxe-Coburg
(1786-1861)
Federico III
Reina Victoria
Emperador de Alemania
de Inglatera
(1831-1888)
(1819-1901)
Beatriz
Book Mart, S.A de C.V.
(1857-1944)
Prohibida su reproducción parcial o total
Alicia(1843-1878)
Alicia (Alexandra)
(1872-1918)
Eduardo VII Rey de Inglaterra (1841-1910)
Nicolás II Zar de Rusia
(1868-1918)
Victoria
(1814-1901)
Irene
(1866-1953)
Alfonso XIII
Rey de España
(1886-1911)
Victoria
(1887-1969)
María
Alexis
(1899-1918)
(1904-1918)
Anastasia
Tatiana
(1897-1918)
(1801-1918)
Olga
(1895-1918)
Mujer normal
Mujer normal, pero conirmada
como portadora (heterocigótica)
Varón normal
Varón afectado
1. Si los padres de la reina Victoria no eran portadores, ni padecían hemoilia, ¿cuál sería una
explicación de que la reina fuera portadora?
2. ¿Cuál sexo es el que puede heredar la enfermedad?
3. ¿Por qué las mujeres no resultan afectadas aunque sean portadoras?
4. Trata de explicar, con la teoría cromosómica y de manera general, cómo ocurre la herencia
de esta enfermedad.
41
Biología básica II
Glóbulo rojo normal
Figura 1.32 Anemia
falciforme.
Mutaciones
La información genética, generalmente está protegida para no
sufrir cambios que impidan su correcta expresión; sin embargo,
pueden producirse alteraciones en la información que dé lugar a
proteínas no funcionales.
Las mutaciones son cambios bruscos y repentinos en el material genético. Éstas pueden ser causadas por azar o por agentes
mutágenos, como algún tipo de radiaciones o sustancias químicas como el asbesto, el benceno y el formaldehído, entre otros.
Las mutaciones son las responsables de la evolución y pueden ser
Glóbulo rojo o
beneiciosas, si traen como consecuencia una mejor adaptación
hematíe falciforme de los organismos y, por extensión, una mayor posibilidad de sobrevivencia; sin embargo, algunas veces son perjudiciales.
• Un trastorno genético es una condición hereditaria que tarde o temprano ocasionará problemas médicos severos.
• Un síndrome es un conjunto reconocido de síntomas que caracterizan a determinado trastorno.
Las mutaciones generalmente suelen ser de dos tipos:
• Génicas o moleculares. Afectan la naturaleza química de los genes; es decir, los cambios son a nivel de nucleótidos. También se conocen como mutaciones de punto.
• Cromosómicas o estructurales. Son aquellas que pueden afectar la estructura de
los cromosomas y/o el aumento o disminución en su número.
Book Mart, S.A de C.V.
De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), los factores ambientales
Prohibida
su(alimentación,
reproducción
parcial
total
y el estilo de vida
ejercicio, estrés,
radiacióno
solar),
tienen un papel funTIC
El Premio Nobel
de Química 2015
fue entregado a los
cientíicos Lindahl,
Modrich y Sancar por
su investigación sobre
reparación de ADN.
Puedes leer más al
respecto en este
enlace.
http://bkmrt.com/
xFYJjq
42
damental en la formación o promoción de hasta 80% de los cánceres. Las principales
fuentes de sustancias cancerígenas son: el humo de los cigarros (35-40%), dieta (2030%), exposición ocupacional (5-15%) y contaminantes del ambiente (1-10%). Se cree
que aproximadamente entre 10% y 20% de los cánceres son causados por factores
genéticos heredados o por determinados virus.
Mutaciones génicas o puntuales
Las mutaciones génicas son el resultado de una omisión, repetición o sustitución de nucleótidos en la cadena del ADN, o también de errores en la unión de nucleótidos. Como
ejemplo, tenemos a la PKU o fenilcetonuria, que es la incapacidad de producir la enzima
que descompone el aminoácido fenilalanina, ocasionando que éste se acumule en la sangre e intoxique al organismo y, como consecuencia, provoque retraso mental en el infante.
Uno de cada 10,000 nacimientos hereda esta mutación. Al nacer el niño es normal,
ya que durante la gestación, el hígado de la madre puede producir la enzima, pero
después, el niño depende bioquímicamente de sí mismo. Cuando comienza a tomar
leche, acumula fenilalanina, y su salud empieza a deteriorarse. Si el problema se detecta al nacer o antes de una severa acumulación, el niño crece normal si lleva una
dieta que no contenga fenilalanina. Otro ejemplo de mutación génica es la anemia
falciforme. Ésta se caracteriza por un cambio bioquímico del ADN en la molécula de la
hemoglobina, donde el aminoácido glutámico es sustituido por valina, lo que genera
una hemoglobina llamada S o falciforme, la cual consiste en la formación anormal de
los glóbulos rojos, que adquieren forma de media luna y, como consecuencia, no transportan de manera adecuada el oxígeno. Las personas que la padecen mueren a edad
temprana por fallas cardiorrespiratorias.
I
Unidad
- Genética
La enfermedad de Huntington es causada por un defecto genético en el cromosoma 4. El procedimiento para diagnosticarla consiste en:
1. Extraer una muestra de sangre del individuo.
2. Obtener el ADN de las células de la sangre.
3. Identiicar el extremo del gen de la huntingtina, donde se localizan los trinucleótidos CAG.
4. Determinar el número de trinucleótidos CAG.
Adicionalmente, se debe realizar una valoración neurológica que incluya el estado
cognitivo, relejos, balance y movimiento del individuo. Entre otras enfermedades causadas por mutaciones génicas están la ibrosis quística y la acondroplasia.
Trabajando
como biólogo
Actividad de aprendizaje 9
` Formen equipos y realicen una investigación acerca de lo siguiente.
1. Indaguen sobre las mutaciones génicas mencionadas y busquen otras.
2. Mencionen en qué medida se presentan estas mutaciones en México.
3. Averigüen por qué, si son mutaciones que afectan la salud, siguen existiendo y si se heredan.
4. Busquen cuáles son los mutágenos más comunes y cuáles de ellos hay en
su casa, escuela o en el ambiente. Investiguen cómo podemos evitarlos.
5. En una cartulina, elaboren una infografía sobre su investigación y expongan
los resultados de ésta.
Recuerda avanzar en
tu Proyecto de ciencias. En este momento del curso, te recomendamos realizar la
sección Instrumentos
para recopilar información (p.54).
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial oDeleción
total Duplicación
Mutaciones cromosómicas
Inversión
Mutaciones cromosómicas estructurales
Las mutaciones estructurales afectan la estructura del cromosoma de diversas maneras, ocasionando cambios en los patrones hereditarios, ya que
se altera el orden de los genes. Las más comunes son las siguientes:
• Deleción. Ocurre cuando un segmento de cromosoma se pierde y por
lo tanto elimina la información. Si comparáramos el segmento con una
serie numérica, sería: 1. 2. 3. 4. 5. - 1. 2. 3. 4 donde se suprimió la
sección 5.
• Inserción. Se incorpora al cromosoma un grupo de nucleótidos, con lo
que no hay pérdida de información. Ejemplo análogo: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Se incorporó la sección 6.
• Duplicación. Repeticiones de genes en un cromosoma. Tampoco hay
pérdida de información. Ejemplo análogo: 1. 2. 2. 3. 4. 5. Se repitió
la sección 2.
• Inversión. Se da cuando un fragmento de un cromosoma invierte su
orden, con lo cual no podrá ser leído en la secuencia correcta. Ejemplo análogo: 1. 3. 2. 4. 5. Se invirtió el orden de las secciones 2 y 3.
• Translocación. Se lleva a cabo cuando se rompe un pedazo de cromosoma y se une a otro. Ejemplo Análogo: 1. 2. 3. 4 - 1. 2. 3. 4. 5.
Algunos ejemplos son la leucemia mielógena crónica y el síndrome
del maullido del gato (deleción en el cromosoma 5).
Inserción
Cromosoma 20
Cromosoma 4
Cromosoma 20
Cromosoma 4
Traslocación
Cromosoma 20
Cromosoma 20
derivado
Cromosoma 4
derivado
Cromosoma 4
Figura 1.33 Mutaciones
cromosomicas estructurales.
43
Biología básica II
Mutaciones por número de cromosomas
Para
saber +
Las alteraciones por su número de cromosomas o no disyunción se producen cuando
los cromosomas homólogos no se separan, lo que trae como consecuencia un aumento
o disminución en el número de cromosomas. Las células cuyo número de cromosomas
diiere del normal se conocen como aneuploidia. Las más comunes son las trisomías
o monosomías, y ocurren tanto en los autosomas como en los cromosomas sexuales.
Algunos ejemplos de la aneuploidia en el par cromosómico sexual son:
• XXY o síndrome de Klinefelter. Individuos que pueden considerarse varones en
su aspecto externo, con piernas y brazos largos. No desarrollan las características
secundarias sexuales masculinas, son estériles y con cierto retraso mental.
• X o síndrome de Turner. Consiste en mujeres de baja estatura que no desarrollan
las características secundarias sexuales femeninas, son estériles y tienen retraso
mental leve.
Por otro lado, en los autosomas se presenta la aneuploidia, por ejemplo:
• Síndrome de Down. Poliploidía, en la cual hay un cromosoma de más en el par 21
(en un autosoma), lo que da un total de 47 cromosomas. Las personas se caracterizan por tener estatura baja, cara redonda, lengua gorda y retraso mental.
• Síndrome de Patau (trisomía en cromosoma 13) y síndrome de Edwards (trisomía
en cromosoma 18).
Cuando aparece
una mutación
beneiciosa en
una especie, la
selección natural
lo favorece y es
transmitida a otras
generaciones. Si la
mutación es dañina,
ocurre lo contrario.
La mutación y la
selección natural
son necesarias para
la continuidad de
la existencia en la
Tierra.
Book Mart,Baja
S.A
de C.V.
estatura
Menor
Prohibida su reproducción
parcial o total
crecimiento
Poco desarollo
de senos
Pezones
separados
Deformidad
en los codos
de vello en
el pecho
Brazos y
piernas
largos
Ovarios
rudimentarios
Uñas
pequeñas
Carencia de
mestruación
Figura 1.34 Síndrome de Turner.
44
Poco
crecimiento
de barba
Desarrollo
de senos
Caderas
anchas
Vello púbico
con patrón
femenino
Tamaño testicular
pequeño
Figura 1.35 Síndrome de Klinefelter.
Unidad
I
- Genética
Aplicaciones de la genética: biotecnología
ADN recombinante e ingeniería genética
Desde la antigüedad, el hombre ha usado técnicas biológicas a su favor, como la elaboración de vino, cerveza, quesos, yogurt, pan y otros productos fermentados, incluso
la selección de semillas de plantas con características favorables. En su sentido más
amplio, la biotecnología consiste en el empleo de agentes biológicos y materiales para
producir bienes o servicios.
Actualmente, se han desarrollado técnicas para analizar y manipular al ADN. El conjunto de técnicas utilizadas para el estudio del ADN se conoce como tecnología del
ADN recombinante.
Las técnicas más utilizadas son las siguientes:
1. Métodos para obtener fragmentos de ADN.
2. Método de obtención de copias múltiples idénticas de ADN (como la clonación).
3. Método para identiicar fragmentos especíicos (genes) de ADN.
4. Método para determinar el orden exacto de la secuencia de nucleótidos del ADN
para realizar una interpretación directa de la información genética codiicada.
5. Ingeniería genética, también tecnología del ADN recombinante in vitro, la cual nos
permite manipular los genes con la inalidad de mejorarlos, modiicarlos y poder
incorporarlos a una célula u organismo. Con este método se pueden cortar y empalmar genes de ADN de diversos organismos, creando nuevas combinaciones no
existentes en la naturaleza.
Para
saber +
Un organismo
transgénico es
aquel cuyo material
genético ha
sido modiicado
artiicialmente,
con el objetivo de
obtener propiedades
diferentes de las del
organismo original.
Book Mart, S.A de C.V.
Núcleo Citoplasma
Prohibida su reproducción
parcial o total
ADN
Micropipeta
Oveja “fin dorset” adulta
Remoción
del núcleo
Óvulo no
fertilizado
Donante
del núcleo
Donante del
óvulo
Óvulo
extraído
Ovejas escocesas
de cara negra adultas
Células del donante extraídas
de las glándulas mamarias
Células del donante
(ciclo normal
de crecimiento)
Embrión
implantado
Óvulo enucleado
(sin núcleo)
Células del donante
privadas de nutrientes
Células del donante
privadas de nutrientes
Cordero
“fin dorset”(Dolly)
Citoplasma
Núcleo
ADN
Detención del ciclo de
crecimiento de las
células del donante
Madre
sustituta
Embrión
Fusión
celular
Pulsos
eléctricos
División
celular
Fertilización
Figura 1.36 Clonación
de la oveja Dolly (1996).
45
Biología básica II
Aplicaciones médicas, alimentarias,
agronómicas (ganadería y agricultura),
industriales, biorremediación
Biotecnología aplicada a la agricultura
La biotecnología aplicada a las plantas surgió para cubrir la demanda alimentaria, debido al crecimiento poblacional, así como para disminuir la desnutrición en diversos grados que padecen 800 millones de personas. Sin embargo, hoy en día existe una gran
controversia sobre el uso seguro de estos organismos modiicados genéticamente. El
nombre de “organismo transgénico” se debe a que los genes de una especie se introducen a otra: transgén. A continuación, se mencionan beneicios y posibles riesgos de
las plantas transgénicas.
Beneficios aportados
por alimentos transgénicos
• Se ha evitado la utilización de cerca de 6 millones
de galones anuales de insecticida, por lo que se ha
reducido el daño causado por éstos a insectos que
no atacan los cultivos, y se ha evitado la contaminación de suelos y mantos acuíferos.
• Alimentos con mayor valor nutritivo.
• Alimentos para prevenir enfermedades, como la
hipertensión. Por ejemplo, la soya, a la cual se le
modiicó un gen que produce una proteína antihipertensiva.
• Arroz de alto rendimiento en suelos pobres.
• Producción de plantas en menos tiempo.
• Flores con colores nuevos.
• Retraso en la maduración de las frutas.
• Obtención de fármacos a bajo costo.
• Mejores productos (como el tomate McGregor, capaz de aguantar más tiempo sin pudrirse).
Posibles riesgos
de los alimentos transgénicos
• La activación de agentes que causan alergias.
• La alteración del equilibrio de la naturaleza.
• La monopolización de cultivos básicos para la alimentación, lo que aporta beneicios a grandes empresas que acaparan los derechos de patentes en
los sectores agrícolas.
• La hibridación de especies naturales con organismo modiicado genéticamente (OMG) causando la
pérdida de linajes puros.
• Modiicación del valor nutricional.
• Aparición de resistencias en insectos, hongos, etcétera.
• Contaminación de los cultivos no transgénicos, al
polinizarse con organismos modiicados.
• Desplazamiento de la lora y fauna locales (como
ocurre con la mariposa Monarca).
• Riesgos imprevistos a largo plazo.
• Otros riesgos que aún pueden surgir son la resistencia a antibióticos por el consumo de OMG que
alteren la lora intestinal favoreciendo el desarrollo
de bacterias resistentes a los mismos.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Los estudios de la biotecnología en plantas reportan beneicios signiicativos, sin
implicar necesariamente la modiicación genética de especies vegetales. Por ejemplo,
la información obtenida de la secuenciación del genoma del maíz es muy útil, ya que
no sólo sirve para hacer transgénicos, sino para mejorar el cultivo. Es decir, sólo se estudia el material genético, sin modiicarlo. El Laboratorio Nacional de Genómica para la
Biodiversidad (Langebio), que después de tres años de investigación logró identiicar la
secuenciación del genoma del maíz, ahora trabaja con el genoma del agave, y está por
iniciar el estudio para la secuenciación del genoma del chile. Por ello, México contribuye signiicativamente a mejorar la agricultura nacional, conformando una base estratégica para la producción de alimentos y aumentar su competitividad a nivel mundial.
46
Unidad
Biotecnología aplicada a la ganadería
Algunas de las aplicaciones de la biotecnología a la ganadería son:
• La producción de animales transgénicos que sirvan para combatir enfermedades
congénitas.
• La producción de proteínas con gran importancia para la economía y la salud.
• La producción de cerdos que sirvan como fábricas de órganos.
En 1992, cientíicos de la Universidad de Cambridge introdujeron genes humanos
en los embriones de cerdos para la producción de proteínas que eviten el rechazo de
órganos al realizar trasplantes. Se han modiicado genéticamente animales para el consumo humano, buscando una mejor producción de carne y leche.
En 1998, cientíicos de la Universidad de McGill y del laboratorio para investigaciones clínicas de Merck-Frosst de Quebec, Canadá, descubrieron el gen que causa la
obesidad y la diabetes tipo 2 en ratones. Así, crearon ratones con la enzima desactivada para estos padecimientos.
I
- Genética
Trabajando
como biólogo
Recuerda avanzar en
tu Proyecto de ciencias. En este momento del curso, te recomendamos realizar el
cronograma de trabajo (p. 54).
Biotecnología aplicada a la medicina
Una de las ramas que más provecho ha obtenido de la aplicación de la biología a la
tecnología es la medicina. Algunos de estos beneicios se enumeran a continuación:
• La creación de células troncales o células madre que tienen la capacidad de transformase en cualquier tejido, como hueso, hígado, piel, médula ósea, etcétera.
• Avances para la comprensión de las bases genéticas del cáncer y así identiicar proteínas que activan el crecimiento tumoral, además de aquellas proteínas que disminuyen
o frenan el crecimiento tumoral para realizar terapias para la curación del cáncer.
• La terapia génica está dirigida al tratamiento de células somáticas enfermas y a la
utilización de células germinales con ines benéicos para evitar la transmisión de
enfermedades hereditarias, además de la manipulación de genes enfocada a la
perfección de los mismos (perfectiva) y al mejoramiento de cualidades complejas
del individuo, tales como la inteligencia (eugénica). El estudio e identiicación del
genoma de las bacterias patógenas nos aporta más herramientas para combatir las enfermedades; y para la creación
de una nueva generación de vacunas contra enfermedades
como la malaria, encefalitis, hepatitis B y sida.
• La obtención de fármacos tales como la insulina, la hormona de crecimiento y el interferón.
• Impulso al desarrollo, en el campo de la neurología molecular, de los neurotransmisores, aplicables en las enfermedades mentales degenerativas.
• El diagnóstico precoz de enfermedades con la ayuda de la
terapia génica es un giro enorme en el área de la medicina.
En la actualidad existen laboratorios privados en diferentes
partes del mundo que efectúan el aislamiento de mutaciones génicas asociadas al cáncer de mama. Estudios similares
se realizan en otros tipos de cáncer, en enfermedades degenerativas como la distroia muscular, Alzheimer y trastornos Figura 1.37 Banco de nitrógeno líquido
cardiovasculares, metabólicos, entre otros.
para el cultivo de células madre.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Sin embargo, aún hay metas por cumplir, pues existen numerosos ensayos de terapia génica enfocados al tratamiento del cáncer, las enfermedades hereditarias y el sida,
que, por problemas técnicos, presupuestarios y éticos, no han podido obtener mejores
47
Biología básica II
resultados. Además, es necesario desarrollar más otras disciplinas, como la bioinformática, indispensable para el análisis, almacenamiento y distribución de la información
que aporta la identiicación secuencial de los nucleótidos del ADN.
Por último, es de suma importancia conocer el genoma de otros organismos, que nos
permita comprender más profundamente el metabolismo de la célula, los mecanismos de
replicación, transcripción y traducción del ADN, así como otros procesos de regulación.
Biotecnología aplicada en la industria
El tratamiento de los residuos orgánicos líquidos, como los desechos de la industria
alimentaria y la agrícola o las aguas negras municipales, se lleva a cabo con bacterias
que los puriican. Los procesos biológicos son parecidos a los que se dan de manera
natural en ríos, lagos y mares.
En la actualidad, se utilizan organismos aeróbicos y anaeróbicos para tratar las
aguas que desechan industrias como la petroquímica, la cervecera y la alimentaria.
Para controlar las emisiones gaseosas a la atmósfera, las industrias contaminantes utilizan diferentes tipos de iltros, conocidos como bioiltros o biolavadores. En cuanto
a los desechos sólidos municipales, ganaderos y agrícolas, la biotecnología se utiliza
para reducir olores y contaminantes, o bien, para reciclar los desechos del ganado, a
in de producir energía. Como ejemplo tenemos la instalación de biodigestores en el
campo para producir biogás a partir del excremento de animales domésticos, a través
de la utilización de bacterias metanógenas. Dicho gas es utilizado como combustible
para calefacciones y para procesos industriales, así como para secar frutas y verduras;
además, el residuo se usa como fertilizante natural.
Otra ventaja de la biotecnología aplicada en la industria es el
efecto de higienización que tiene sobre el medio ambiente,
por ejemplo:
• Higienización de las aguas negras, ya que se eliminan los
organismos patógenos que causan enfermedades, como el
tifus, paratifus, cólera, disentería, tifoidea, esquistosoma y
amibiasis, entre otras.
• Eliminación de malos olores del estiércol.
• Protección de mantos acuíferos y aguas subterráneas, debido a que se utilizan como fertilizantes naturales que no
contaminan el vital líquido.
• Reducción de las emisiones de dióxido de carbono y de
gas metano a la atmósfera, gases que aumentan el efecto
invernadero.
• Elaboración de bioinsecticidas que se emplean fundamentalmente para el control de plagas agrícolas en hortalizas y
Figura 1.38 Biodigestores.
frutales de exportación.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Biorremediación
La biorremediación es el uso de organismos para restablecer o restaurar ambientes
contaminados. Los organismos más utilizados en la actualidad para los procesos de
biorremediación son las bacterias, los hongos y algunas algas o plantas como la aninga
Montrichardia linifera, que crece en la selva de la Amazonia, tiene una savia irritante,
causa quemaduras en la piel y ceguera, si entra en contacto con los ojos; es usada con
propósitos medicinales, ya sea como cicatrizante de heridas, antidiurético o para curar
úlceras y reumatismo, incluso para tratar la malaria, pero ahora se ha comprobado que
sus hojas pueden absorber metales pesados como el manganeso, razón por la cual se
48
Unidad
I
- Genética
ha clasiicado como itorremediadora, y se le emplea para tratar aguas o suelos contaminados.
Las bacterias del género Pseudomona, Ralstonia o Micobacterium pueden eliminar
pesticidas del suelo o del agua, hidrocarburos aromáticos como el tolueno y el fenol,
aditivos de gasolina e, incluso, sustancias venenosas como el cianuro potásico. Actualmente, se tiene un interés en este tipo de bacterias, ya que se pueden usar para
restaurar todo un ecosistema, o también como biosensores, es decir, como sistemas de
detección de sustancias y de enfermedades, entre otras más.
Bioética
La bioética es una rama de estudio en donde se intersecan la ética y la biología. Estudia la conducta humana, con la intención de establecer principios de comportamiento
correctos en lo que atañe a la relación entre el hombre con la vida de cualquier especie.
La bioética tiene un amplio campo de acción, en su dimensión médica se encarga de
evaluar éticamente las acciones humanas en materia de salud, ya que, al llevarlas a
cabo, deben tomarse en cuenta los beneicios, riesgos y límites al estudiar el genoma
tanto de otros organismos como del propio ser humano.
La ciencia debe hacer énfasis en el respeto por la integridad y la dignidad de las
personas; en otras palabras, debe cumplir ciertas normas éticas, entre las que se encuentran el consentimiento de los sujetos involucrados en la investigación, así como la
privacidad y la conidencialidad de los datos obtenidos que pudieran causarles algún
daño físico o moral. A partir de esto, debe existir un control, por medio de una legislación, para evitar el mal uso de los avances de esta disciplina. Dichos avances deben
considerarse desde una perspectiva global, es decir, no solamente deben beneiciar a
los países desarrollados o a las grandes empresas patrocinadoras de las investigaciones, sino formar parte del patrimonio de la humanidad. Por lo tanto, se deben establecer leyes y reglamentos que regulen este tipo de actividades, que permitan el acceso
a la biotecnología y que otorguen incentivos a la creatividad.
Con referencia a los organismos modiicados genéticamente, existen normas y reglamentos para minimizar sus posibles impactos sobre el ambiente y la salud. Es necesario analizar si la utilización de genes puede causar enfermedades inesperadas o alteraciones químicas o nutricionales en los alimentos, a in de evitar que puedan afectar la
salud del ser humano. Por lo tanto, se debe exigir la etiquetación de los alimentos derivados o procesados con OMG, para que las personas decidan si los consumen o no.
Además, es urgente regular la normatividad sobre bioseguridad para que los consumidores tengan el derecho de elegir el producto que deseen adquirir, pero con la
información necesaria, precisa y entendible. El objetivo principal de reglamentar los
OMG es no sólo reducir al máximo los riesgos a la salud de los consumidores o el impacto negativo que puedan tener sobre el ambiente, sino proteger el banco génico de
las especies nativas y silvestres.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
49
Biología básica II
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` Elabora un mapa conceptual de las diferentes aplicaciones de la genética en beneicio de la humanidad
y del ambiente, así como de la bioética.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
50
Unidad
I
- Genética
Fase 1 del proyecto de ciencias
Trabajando como biólogo
En este momento, iniciaremos la integración de conocimientos. Para ello, se implementará la estrategia
de Aprendizajes por Proyectos (ApP), que consiste en que, a partir su interés, elijan un tema en común
y partan de actividades concretas para su exploración, desarrollo y elaboración de conclusiones. De ese
modo, construirán un producto tangible.
Esto lo harán a partir de integrar aprendizajes tanto de contenidos, como de habilidades y actitudes
de tu asignatura y de algunas otras que estén cursando en este semestre. Puede ser Química del carbono, Comunicación oral y escrita II, Laboratorio de cómputo II e Inglés, para lo cual deben asesorarse con
los profesores de las asignaturas, con el objetivo de trabajar en conjunto.
Pueden presentar diversos tipos de proyectos: cientíicos, tecnológicos o ciudadanos. Las temáticas
recomendadas están al inicio de la unidad, y ya fueron revisadas por ustedes y su profesor.
El proyecto de ciencias es la búsqueda de una solución creativa para resolver un problema, desde
la perspectiva de la biología, que afecte de manera directa a la comunidad escolar, a tu ciudad o a
tu país. Por ello, su formulación, su evaluación y sus propuestas de solución, dependen de las expectativas de quien lo realice. Es por eso que este proyecto de ciencias debe nacer de sus intereses
y relexiones.
Se recomienda que la estructura del proyecto, al menos, contenga los siguientes elementos:
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Fase 1. El tema
1.1 Planteamiento del problema
1.2 Objetivos a alcanzar
1.3 Procedimientos y acciones a seguir para alcanzar los objetivos
1.4 Cronograma
Fase 2. Marco teórico
2.1 Marco teórico
2.2 Recopilación de datos
Fase 3. Registro y análisis de la información
3.1 Comprobación
3.2 Conclusiones
51
Biología básica II
` Deberán elegir una temática para el proyecto de ciencias, para ello realicen las siguientes actividades.
1. Formen equipos de máximo cinco integrantes.
2. Revisen los contenidos de las unidades del libro y contesten verbalmente las siguientes preguntas.
a ) ¿Qué temas ya habían estudiado antes?
b ) ¿De cuál de estos temas habías escuchado hablar en tu trayecto a la escuela, casa, comunidad,
o en discusiones de tus compañeros, amigos, en la televisión o internet?
c ) ¿De cuáles nunca habías escuchado hablar?
3. Revisa en la tabla los temas de esta asignatura y marca el nivel de interés que te generan. Si el título
del tema no te dice mucho, revisa tu libro para familiarizarte con el contenido. En la columna derecha, contesta por qué el tema te interesa o no.
Temas por unidad
Nivel de interés
Nada
Poco
Mucho
¿Por qué?
1.1 La genética: ¿Qué es?
¿Cuál es su importancia?
2.1 La evolución y su papel
en la diversidad biológica
2.2 Evidencias de la evolución
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
2.3 Teorías de la evolución
2.4 Microevolución: ¿cómo
funciona la evolución a pequeña escala?
2.5 Especiación
2.6 Macroevolución: ¿cómo
funciona la evolución a gran
escala?
2.7 La evolución
en la actualidad
2.8 Las tendencias evolutivas
3.1 Diversidad biológica
3.2 Orígenes
de la biodiversidad
3.3 Niveles de diversidad
de vida
52
Unidad
Temas por unidad
Nivel de interés
Nada
Poco
Mucho
I
- Genética
¿Por qué?
3.4 Biodiversidad en México y
en nuestra región
3.5 Pérdida de la biodiversidad
3.6 Conservación de la biodiversidad
Elección del tema
La elección del tema es importante, pues será tu punto de partida para investigar y diseñar tu proyecto
de ciencias. Para elegir el tema de investigación, es necesario que te reúnas con tus compañeros de
equipo para revisar el cuadro de análisis de las temáticas de la unidad que llenaste arriba. Atiendan,
además, a las recomendaciones de su profesor acerca de las posibles temáticas que se pueden trabajar.
Posteriormente, comenten sobre las coincidencias en las temáticas de su mayor interés y acerca del
conocimiento que ya poseen de algunas de ellas. Aporten ideas y decidan entre todos la temática a
estudiar. Escribe a continuación los resultados del equipo.
1.
Book Mart, S.A de C.V.
Tema elegido.
Prohibida su reproducción parcial o total
2. Planteamiento del problema.
a ) ¿Por qué lo eligieron?
b ) ¿Qué aspectos consideraron para tomar la decisión?
c ) ¿Qué aprendizajes o aportaciones van a lograr al realizar este trabajo?
3. Escribe algunas preguntas que les permitan orientar la investigación.
4. Formulen algunas hipótesis para su tema y problema (ideas o suposiciones que sirven como
base para iniciar una investigación, con respecto a la solución de su problema).
5. ¿Qué objetivos y metas quieren alcanzar al inalizar el proyecto de ciencias?
53
Biología básica II
TIC
Puedes revisar el
siguiente enlace para
aprender a elaborar
ichas bibliográicas.
http://bkmrt.com/
dFONmL
Instrumentos para recopilar información
En este momento ya tienes un panorama general del curso, y ya elegiste el tema de tu
proyecto. Ahora es importante que conozcas cuáles técnicas e instrumentos te ayudarán a recopilar información. Dependiendo de cómo se realice, ésta puede ser recopilada bibliográicamente o en el campo, donde se lleva a cabo determinado fenómeno,
o puede también complementarse utilizando ambas formas.
De inicio, para realizar tu investigación bibliográica busques, busca información en
fuentes coniables, como libros, revistas, enciclopedias, páginas de internet reconocidas,
etcétera. A partir de la información que encuentres, realiza ichas de trabajo y bibliográicas para organizar la información.
Posteriormente, realiza una investigación de campo donde puedas utilizar técnicas
como la observación directa, entrevistas y encuestas.
También es importante llevar una bitácora personal, en la que registrarás los datos importantes relacionados con el proyecto, día a día, tales como observaciones, materiales
revisados, relexiones y temas abordados por el profesor, entre otras actividades. Puedes
utilizar una sección de tu libreta o tener una exclusiva para esta actividad.
Cronograma de trabajo
Después de haber delimitado el tema del proyecto, el equipo deberá deinir las actividades que realizará para llevar a cabo su proyecto y el tiempo en que las llevará a cabo. Para
ello, pueden utilizar el siguiente cuadro.
Book Mart, S.A de C.V.
Nombre del proyecto:
de
Prohibida
su reproducción parcial Fecha
o total
inicio
Objetivo:
Actividades
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Recursos materiales:
Recursos humanos:
54
Fecha de
entrega
Unidad
I
- Genética
Actividades
de cierre de unidad
Producto integrador de la unidad
` Realiza las siguientes actividades.
1. En equipos, investiguen sobre el método SRI de agricultura y compartan sus
descubrimientos.
2. Dividan al grupo en dos para realizar un debate en torno a las aplicaciones
de la genética en la agricultura y sus implicaciones éticas. Un equipo estará
a favor de la misma y el otro, en contra. Deberán elaborar argumentos bien
justiicados para sustentar su postura. Pidan apoyo a su docente para que
sea el moderador.
3. Escribe un reporte individual en torno al debate ético que existe alrededor
de las aplicaciones de la genética. El texto debe incluir una relexión acerca
de sus ventajas y desventajas. Entrégalo a tu docente y pídele que evalúe
tu trabajo con la rúbrica.
TIC
Este artículo puede
ayudarte en tu
investigación sobre el
método SRI.
http://bkmrt.com/
NseOhn
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
55
Biología básica II
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
56
Unidad
I
- Genética
En palabras
de biólogo
` En este espacio, investiga y escribe el signiicado de cuyos términos desconoces.
Término
Significado
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
57
Biología básica II
He incorporado
a mi saber
1. De lo que aprendiste en esta unidad, ¿qué te gustó más? ¿Por qué?
2. De los temas que revisaste, ¿qué otras cosas te gustaría saber? ¿Qué puedes hacer para
conseguir información sobre esos temas?
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
3. ¿Cómo puedes aplicar en tu vida cotidiana los conocimientos que aprendiste en esta unidad?
58
Unidad
I
- Genética
Práctica de laboratorio 1
Extracción de ADN
Problema
¿Qué es ADN? ¿Qué funciones tiene? ¿Dónde lo encuentro? ¿Cómo lo obtengo?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Materiales
•
•
•
•
•
•
•
100 ml de espinacas o cilantro.
Mortero o licuadora.
1/8 de cucharada de sal.
1 taza de agua helada (200 ml).
Colador.
2 cucharadas de detergente líquido (30 ml).
Un palillo de madera o cotonete.
• Alcohol propílico o etílico al 75-90% (conservar en el congelador).
• Una pizca de enzimas (ablandador de carnes,
o bien jugo de piña o de papaya, o solución
limpiadora de lentes de contacto).
• Vaso de precipitados de 250 ml.
• Tubos de ensayo.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Procedimiento
Licúa en alto por 15 segundos el material biológico (espinacas o cilantro), la sal y el agua helada.
Cuela el material licuado, usando el vaso de precipitados.
Agrega el detergente líquido al iltrado y mézclalo. Déjalo reposar de 5 a 10 minutos.
Coloca la mezcla en tubos de ensayo, aproximadamente 1/3.
Agrega una pizca de enzimas a cada tubo, pero mézclalas cuidadosamente, para no romper las
hebras de ADN.
6. Inclina el tubo de ensayo y lentamente vierte el alcohol por las paredes del tubo (una cantidad similar a la que tenías de mezcla de material biológico).
7. Busca grumos de una materia ibrosa de color blanco, donde se unen las capas de alcohol y de la mezcla.
1.
2.
3.
4.
5.
Figura 1.39 A la izquierda
se muestra el paso 2 y a la
derecha, el paso 6.
59
Biología básica II
Análisis
Contesta las preguntas.
1. ¿Para qué se licúa el material biológico?
2. ¿Qué función tiene la sal?
3. ¿Qué función tiene el detergente?
4. ¿Qué función tienen las enzimas?
5.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida
su¿Porreproducción
parcialantes
o total
¿Qué función
tiene el alcohol?
qué debe estar en el congelador
de usarse?
Conclusión
Analiza lo que hiciste para obtener el ADN y redacta en tu cuaderno un párrafo de conclusiones, y en el
que respondas lo siguiente.
1. ¿Por qué está tan protegido dentro de la célula?
2. ¿Cuáles estructuras tuviste que destruir para su extracción?
3. ¿Qué podrías hacer con el material genético obtenido?
4. ¿De qué manera impacta la extracción de ADN en los avances tecnológicos?
5. ¿Conoces alguna investigación en la cual usen ADN?
6. ¿Qué hacen con éste?
` Redacta tus conclusiones en el siguiente espacio.
60
Unidad
I
- Genética
Práctica de laboratorio 2
Rasgos hereditarios y árbol genealógico
Parte 1. Rasgos hereditarios: fenotipo y genotipo
Problema
¿Qué características o rasgos hereditarios humanos podemos determinar a simple vista?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Gen
dominante
Gen
recesivo
Barbilla partida Barbilla normal
Pico de viuda
Materiales
Hoyuelos
Book Mart, S.A de C.V.
• Diapositivas sobre algunas características hereditarias.
Prohibida su reproducción parcial o total
• Espejo.
Procedimiento
Tu fenotipo y genotipo de algunos rasgos comunes
Determina tu fenotipo y establece tu genotipo para los rasgos listados en
la Tabla 1. Recuerda que si tienes un rasgo dominante, entonces portas,
cuando menos, un gen dominante (heterocigoto dominante) o incluso los
dos genes serán dominantes (homocigoto dominante). Si identiicamos la
característica recesiva es porque portas los dos genes recesivos. Como no
sabes si eres homocigoto dominante o heterocigoto dominante, escribe
un guión (-) para el segundo gen; si posees el rasgo recesivo, anótalo
como dos genes recesivos.
Apóyate en la siguiente igura.
1. Con ayuda de un compañero, revisa los lóbulos de tu oreja. El lóbulo despegado es dominante (L); las personas con el lóbulo pegado
tienen el genotipo recesivo (II). Anota tu fenotipo y genotipo en la
Tabla 1. Recuerda que si tienes un rasgo dominante, aún no puedes
saber si eres homocigoto o heterocigoto, en tal caso, registra “L -“
en la tabla.
2. Con la ayuda de tu compañero, revisa la línea de tu cabello. El “pico
de viuda” es un rasgo hereditario que aparece como una saliente
triangular de cabello en la frente. Esto se debe a la presencia de un
gen dominante (W). Las personas con esta línea recta tienen el genotipo recesivo (ww). Anota tu fenotipo y genotipo en la Tabla 1.
Linea recta
Sin hoyuelos
Pecas
Sin pecas
Lóbulo
separado
Lóbulo
pegado
Lengua
enrrollada
Lengua sin
enrrollar
Con vello
Sin vello
segundo nudillo segundo nudillo
Pulgar 90°
Pulgar
doblado 45°
Figura 1.40 Rasgos a determinar.
61
Biología básica II
3. Un gen dominante (F) da la capacidad de separar el dedo pulgar del índice, formando un ángulo de
90°. Las personas con los genes recesivos (ff) sólo forman un ángulo de 45°. Observa la separación
entre tus dedos índice y pulgar. Anota tu fenotipo y genotipo en la Tabla 1.
Tabla 1. Fenotipos y genotipos de algunas características humanas
Tu
Fenotipo
Genotipo
Característica
Tu fenotipo
genotipo
del grupo
del grupo
Forma del lóbulo de la oreja
l
l
Forma de la línea del cabello
l
l
Posición del pulgar
l
l
Enrollar la lengua
l
l
l
l
l
l
l
l
l
l
4. Elabora una tabla de frecuencia de compañeros, utilizando una hoja de cálculo para que compares
las frecuencias de las distintas características hereditarias.
Análisis
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Con base en la Tabla 1, contesta las preguntas.
1. ¿Cuáles son las características dominantes que encontraste en ti mismo?
2. ¿Qué características recesivas encontraste en ti?
3. ¿Cuál es el rasgo más común en tu clase?
4. ¿Cuál es el rasgo menos común en tu clase?
5. ¿Podrías esperar que el rasgo más común sea dominante? ¿Por qué?
Conclusión
Analiza los datos que obtuviste sobre los rasgos hereditarios y redacta en tu cuaderno un párrafo de
conclusiones en el que contestes las siguientes preguntas.
¿Cómo puedes identiicar el fenotipo y el genotipo? ¿Cómo explicas las frecuencias de los distintos
rasgos hereditarios en tu salón? ¿Para qué te sirve conocer esta información? En una población, ¿qué
tan útil es conocer los mecanismos de herencia? ¿Por qué existen variaciones en una misma población?
¿Conoces alguna investigación en la que se utilicen los genotipos? ¿Qué defectos se pueden corregir
con el estudio de los rasgos hereditarios?
62
Unidad
I
- Genética
Parte 2. Árbol genealógico
Problema
¿Cómo se construye un árbol genealógico? ¿Para qué sirve?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Materiales
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Procedimiento
Diapositivas sobre algunas características hereditarias, a través de un árbol genealógico.
Parte I
Un diagrama que muestra la transmisión de un rasgo a través de varias generaciones en una familia es llamado árbol genealógico. En la igura que se muestra, la generación I está representada por los abuelos;
la generación II, por los hijos, y la generación III, por los nietos. Estudia el siguiente árbol genealógico y
aprende los símbolos.
1
1
2
3
2
3
1
4
4
2
3
5
4
Clave
Mujer normal
Hombre normal
Apareamiento
Hermanos
producto
del apareamiento
Mujer albina
Hombre albino
El albinismo en los seres humanos se maniiesta en forma de piel y cabello blancos y ojos rosados. Es
causado por un gen defectuoso que codiica a su vez una enzima defectuosa que participa en la síntesis
de la melanina (pigmento de la piel). Especíicamente, el albinismo se presenta sólo cuando el individuo
tiene dos genes defectuosos (recesivos), ya que el gen de la pigmentación normal es dominante.
1. Usa la letra “D” para representar al gen dominante y “dd” para representar el genotipo de albinismo.
2. Con base en el árbol genealógico que se muestra a continuación, enlista los genotipos de cada
individuo en el cuadro.
63
Biología básica II
Tabla 2
Individuo
1
2
3
Genotipo
1
4
2
I
3
1
2
1
3
2
Albino
4
4
1
3
Piel de
pigmentación
normal
2
II
Hombre
3
Mujer
4
1
Book Mart, S.A de IIIC.V.2
Prohibida su reproducción parcial o total
3
Parte II
Construye un árbol genealógico para un solo rasgo de tu familia: la característica Pico de viuda (W). Elabóralo de dos generaciones (tus padres, tú y tus hermanos). Utiliza correctamente los símbolos.
64
Unidad
I
- Genética
Análisis
Con base en la Tabla 2, contesta las primeras preguntas.
1. En el árbol genealógico del albinismo, los individuos 2 y 3 tienen tres hijos. ¿Cuántos son albinos?
El albinismo es una característica:
2. Mediante un cuadro de Punnett, determina cuál es la probabilidad de que sean albinos los individuos 1, 2 y 3 de la generación III. Explica tu respuesta y completa el cuadro.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
3. Menciona ejemplos de otras características que, por medio de un árbol genealógico, puedes determinar que serán heredadas.
Conclusión
Redacta en tu cuaderno un párrafo de conclusiones en el que contestes las siguientes preguntas.
¿Qué ventajas o desventajas tiene el uso de los árboles genealógicos y los cuadros de Punnett? ¿Para
qué lo utilizarías en tu vida diaria? Considerando una postura ética, ¿cómo sí debería utilizarse esta información? ¿De qué manera no debe usarse?
65
Biología básica II
Práctica de laboratorio 3
Cariotipo humano
Problema
¿Qué es un cariotipo? ¿Para qué sirve? ¿De dónde se obtiene?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Materiales
• Diapositivas de un cariotipo humano normal y de diversos cariogramas, tijeras y resistol.
Procedimiento
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
1. Observa los cariogramas de las páginas 67 y 69. Analiza si corresponden a un cariotipo humano, al compararlo con el cariotipo estándar que se muestra. Recorta y ordena los cromosomas de cada cariograma
y luego colócalos en los bloques correspondientes. Repite estos pasos para cada cariograma.
Grupo A
Grupo B
Grupo C
Grandes
Grandes
Grandes
Son alineados por
su centrómetro
1
El brazo largo
siempre va
hacia abajo
13
2
3
4
5
6
8
7
9
10
Grupo D
Grupo E
Grupo F
Grupo G
Medianos
Medianos
Pequeños
Pequeños
14
15
16
17
18
19
20
21
11
12
22
Y
X
Siempre
van al final
Figura 1.41 Cariotipo estándar de un hombre.
66
Unidad
A
1
I
- Genética
B
2
3
4
5
C
6
7
8
9
D
13
14
10
11
E
15
16
17
12
F
18
19
20
G
Book Mart, S.A
23
21 de C.V. 22
Prohibida su reproducción parcial o total
Cariograma para recortar, pegar y armar el cariotipo en el diagrama de esta página. Los cromosomas
de color negro son los sexuales.
67
Página
recortable
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
68
Unidad
A
1
I
- Genética
B
2
3
4
5
C
6
7
8
9
D
13
14
10
11
E
15
16
17
12
F
18
19
20
G
23
21 de C.V. 22
Book Mart, S.A
Prohibida su reproducción parcial o total
Cariograma para recortar, pegar y armar el cariotipo en el diagrama de esta página. Los cromosomas
de color negro son los sexuales.
69
Página
recortable
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
70
Unidad
I
- Genética
Indaga
Realiza una investigación que te permita responder las siguientes preguntas.
1. ¿De cuál fase mitótica se obtienen los cromosomas para elaborar los cariotipos?
2. En los cariotipos, ¿por qué se analiza a los cromosomas y no a los genes?
3. ¿Para qué se utilizan los cariotipos?
Analiza
Cariotipo I
1. ¿Cuántos cromosomas son en total?
2. ¿Cuántos son autosomas?
3. ¿Cuántos son cromosomas sexuales?
4. Su cariotipo es
.
5. Por lo tanto, se trata del síndrome de
.
Cariotipo II
1. El número total de cromosomas es
.
2. El número de autosomas es
.
Book Mart, S.A de C.V.
Su cariotipoProhibida
es
su reproducción parcial o total
3. El número de cromosomas sexuales es
.
4.
.
5. Por lo tanto, se trata del síndrome de
, sexo
.
Conclusión
Con base en tus observaciones, redacta en tu cuaderno un párrafo donde expreses en cuál de los síndromes se alteran los autosomas y en cuál se alteran los cromosomas sexuales, y que conteste las siguientes
preguntas: ¿qué avances hay en la sociedad, así como en la medicina a partir de estos conocimientos?
Desde tu punto de vista, ¿estos avances son benéicos o perjudiciales? ¿Por qué?
71
Unidad II
Evolución
Competencias genéricas
Atributos
Criterios de aprendizaje
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
5.4* Construye hipótesis, diseña y aplica modelos para
probar su validez.
• Establece hipótesis en forma clara y coherente.
6. Sustenta una postura personal sobre
temas de interés y relevancia general,
considerando otros puntos de vista de
manera crítica y relexiva.
6.4 Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética.
• Estructura y expresa ideas y argumentos,
de manera comprensible para los demás.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de
otras personas de manera relexiva.
• Relexiona de manera crítica y respetuosa
sobre las opiniones que aportan sus compañeros.
11. Contribuye al desarrollo sustentable
de manera crítica, con acciones responsables.
11.2 Comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y sociales del daño ambiental, y se
compromete con alternativas de solución ante dichos
problemas.
• Analiza problemáticas de daño ambiental,
describiendo las posibles implicaciones
biológicas.
Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
72
Competencias disciplinares
Criterios de aprendizaje
CE-2
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.
• Describe los beneicios y riesgos que genera el avance de la Biología y la
tecnología, en la sociedad y el ambiente, de manera crítica.
CE-4
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a
preguntas de carácter cientíico, consultando fuentes relevantes y
realizando experimentos pertinentes.
• Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas
de carácter cientíico, relacionados con los fenómenos biológicos, consultando fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes.
CE-9* Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer
necesidades o demostrar principios cientíicos.
• Diseña y construye modelos pertinentes, creativos e innovadores, que le
permiten explicar principios de la biología.
CE-13* Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y
ecológica de los sistemas vivos.
• Relaciona los niveles de organización biológica y ecológica de los sistemas
vivos, teniendo en cuenta los componentes que los integran, su estructura
e interacción.
Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Propósito de la unidad
Valora la complejidad del proceso evolutivo de las especies para explicar su posible futuro, con base en las condiciones del entorno actual y en teorías evolutivas.
Fase 2 del proyecto de ciencias: desarrollo
Trabajando como biólogo
En esta unidad, desarrollaremos el proyecto de ciencias sobre la problemática que ya elegiste. En una primera
etapa, formularás tu marco teórico. En segundo lugar, buscarás toda la información que te ayude a resolver la
problemática. Después, volveremos a trabajar sobre el marco teórico inicial. Finalmente, llevaremos a cabo la
recolección de datos.
73
Biología básica II
Evaluación
diagnóstica
` Contesta las preguntas usando sólo tus conocimientos actuales y sin recurrir a ninguna fuente de información.
1. Escribe cinco palabras que vengan a tu mente al pensar en la palabra evolución.
2. ¿Por qué la evolución es considerada una característica de los seres vivos?
3. ¿Qué es adaptación, y cuál es la diferencia entre ésta y evolución?
4. Menciona la diferencia entre individuo, población y especie.
5. ¿Cómo puedes explicar las variaciones en una población?
6.
Book Mart, S.A de C.V.
su reproducción
parcial
o total
¿CómoProhibida
se relacionan la evolución
y la diversidad de organismos
que existen?
7. ¿Cómo podrías determinar si un organismo está relacionado o no con otro?
8. Una evidencia de evolución es:
9. Personajes que han estudiado la evolución:
10. ¿Qué áreas del conocimiento nos pueden ayudar a explicar el proceso evolutivo?
11. Circula el inciso de la opción correcta. Los organismos más evolucionados son:
a ) Los peces, los insectos, las bacterias.
b ) El ser humano y los mamíferos.
c ) Las plantas y los hongos.
12. ¿Por qué es importante conocer en qué consiste la evolución?
74
Unidad
1
- Biología: ciencia de la vida
La evolución y su papel en la
diversidad biológica
Exploro
mis conocimientos
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
` Lee el siguiente texto, reúnanse en equipos para discutirlo y contesten las preguntas.
Origen y evolución de las tortugas marinas
El origen de los quelonios es incierto, pero se conocen fósiles de tortugas desde
épocas tan antiguas como el periodo Triásico, hace por lo menos 180 millones de
años. En el caso de las tortugas marinas, aparecieron hace
100 millones de años, aproximadamente. Éstas desarrollaron una serie de adaptaciones para volver al ambiente
marino, conservando sus características de reptiles.
El suborden de las tortugas marinas tiene dos familias: la Dermochelyidae, que apenas tiene una
especie; la tortuga laúd (Dermochelys coriacea),
y la Cheloniidae, que tiene dos subfamilias, cada
una con dos géneros y tres especies. La subfamilia
Chelonini incluye a
la tortuga verde o blanca (Chelonia mydas),
a la tortuga plana de Australia o kikila (Natator
depressus), y la carey (Eretmochelys imbricata). La
subfamilia Carettini incluye a la tortuga cabezona, caguama o boba (Caretta caretta), a la tortuga lora (Lepidochelys olivacea) y a la tortuga
golina (Lepidochelys kempii). Actualmente, la
mayoría de cientíicos reconoce la existencia de una octava especie: la tortuga negra del Pacíico oriental (Chelonia
mydas agassizi), al parecer, una subespecie de la tortuga verde.
75
Biología básica II
0
Ng
Pg
50
150
Millones de años
100
K
Jr
200
Tr
Periodos geológicos
Ng: Neógeno K: Cretácico
Pg: Paleógeno Jr: Jurásico
Tr:Triásico
Figura 2.1 Cronograma de clado de máxima credibilidad de 226 especies de
tortugas. Las ramiicaciones de colores indican estados de hábitats
reconstruidos: agua dulce (azul), marino (verde), continental (rojo), e islas
(naranja). Se ilustran ejemplos de especies para cada ramiicación. La
longitud de la ramiicación indica el registro de tamaño óptimo.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Adaptado de http://bkmrt.com/t4jH2K
1. De acuerdo con el cladograma, ¿qué se puede inferir con respecto a la evolución
de las tortugas marinas?
2. ¿Qué diferencias hay en las adaptaciones entre las especies de tortugas marinas?
3. ¿En cuáles regiones encontramos a cada una?
76
Unidad
II - Evolución
4. ¿Por qué se da la variedad de especies?
5. ¿Cuáles son las causas por las que las tortugas marinas se encuentran en peligro
de extinción?
En palabras
de biólogo
Conforme avances
en el libro, busca
las palabras que
desconozcas,
subráyalas y
encuentra su
deinición en
un diccionario
cientíico. Luego,
escríbela al inal de
la unidad, así irás
formando tu propio
glosario de Biología.
Actividad de inicio
` Reúnanse en equipos e indaguen lo necesario para contestar las preguntas.
1. ¿Qué tipo de factores inluyen en la evolución biológica? Menciona ejemplos.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
2. ¿Cuáles son las bases o fundamentos cientíicos que la pueden explicar?
3. ¿Qué pasaría si los organismos no evolucionaran?
77
Biología básica II
Adquiero
mi conocimiento
Evolución biológica
La evolución biológica ha incrementado la complejidad y variedad de los organismos
que habitan la Tierra, los cuales presentan variaciones en cuanto a tamaño, forma, grado de complejidad y métodos para obtener su alimento. Los diversos organismos que
existen y existieron desarrollaron adaptaciones que les permitieron sobrevivir en un
determinado medioambiente. Entre esas características existen grados ordenados de
semejanza, lo cual ha permitido clasiicarlos en reinos, ilos, clases, familias, géneros y
especies. El estudio de las estructuras, del orden de aparición y extinción de las especies de tiempos pasados, de sus similitudes y diferencias bioquímicas y isiológicas, así
como de la poza génica de cada una, nos conduce a la evolución, uno de los conceptos
uniicadores de la Biología. El término evolución signiica algo que se desenvuelve, un
cambio ordenado y gradual. Así, la evolución orgánica es el proceso mediante el cual
los organismos cambian en forma gradual a través del tiempo.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 2.2 Diversas especies del mismo género de grandes felinos.
78
Unidad
II - Evolución
Evidencias de la evolución
Exploro
mis conocimientos
` En equipos, relacionen con una línea a cada organismo placentario con un marsupial
semejante. Posteriormente, analicen las preguntas y contéstenlas.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
79
Biología básica II
1. En qué te basaste para hacer la relación entre una especie de placentario y una de
marsupial?
2. ¿En qué región geográica se encuentran los marsupiales y los placentarios
presentados?
3. ¿A qué clase pertenecen estos dos grupos de animales? ¿Qué tienen en común?
4. ¿Cuál es la característica principal que diferencia a los placentarios de los
marsupiales?
Book Mart, S.A de C.V.
5. ¿Cómo explicas que comparten características similares, pero pertenecen a difeProhibida
su reproducción parcial o total
rentes órdenes?
6. ¿Qué métodos se pueden utilizar para establecer si existe una relación entre un
organismo y otro?
Actividad de inicio
1. En equipos, investiguen en qué región se encuentran estos animales, qué comen,
cómo es su hábitat, y por qué hay similitudes entre las especies que relacionaron.
Muestren sus resultados en una cartulina ante el resto del grupo.
2. ¿Qué investigaciones y trabajos hicieron los cientíicos para descubrir las relaciones entre estos grupos de mamíferos?
3. ¿Qué es un ancestro común?
80
Unidad
II - Evolución
Adquiero
mi conocimiento
Evidencias directas de la
evolución
La teoría darwiniana de la selección natural se presentó de modo muy
racional y la sostenían argumentos tan sólidos que muchos biólogos
se inclinaron a su favor. Sin embargo, una de las principales objeciones
fue que no explicaba la aparición de muchas estructuras al parecer
inútiles en un organismo. John A. Endler explica detalladamente la
selección natural, que ahora se concibe como un proceso que requiere
el cumplimiento de tres condiciones:
1. Diferencia entre los individuos de una población en algún atributo
o característica (variación).
2. Existencia de una relación signiicativa entre la variación en el atributo y la habilidad para aparearse, la fecundidad y/o la sobrevivencia (diferencias en adecuación).
3. La variación fenotípica debe tener un componente heredable.
Las evidencias de la evolución orgánica son tan contundentes que
no se puede dudar de que las especies actuales tengan su origen en
otros antecesores por descendencia con modiicaciones, lo que signiica la prueba categórica de un proceso evolutivo.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Evidencia fósil
El registro fósil es prueba directa de la evolución. Por medio de los
fósiles, podemos hacer comparaciones entre los seres de tiempos anteriores y los actuales.
¿Cómo se forma un fósil?
Existen dos procesos principales que generan fósiles.
Por petriicación
1. Los sedimentos cubren a las plantas o animales muertos.
2. Petriicación: las partes duras como los huesos son sustituidos por algún tipo de
mineral (sílice, hierro, calcita, etcétera).
3. Los fósiles quedan ocultos en las rocas sedimentarias (moldes).
4. Con el tiempo se erosionan y pueden quedar expuestos para su descubrimiento.
Los paleontólogos o aicionados localizan los fósiles y los extraen con mucho
cuidado para no romperlos (vaciado).
Por congelación y conservación en ámbar
1. En este proceso, los organismos se pueden preservar congelados, como los mamuts, o conservados en ámbar, como los insectos o vegetales (el ámbar es una resina de los árboles). Si mueren en cavernas, la probabilidad de que se conserven es
alta. Los rastros, las huellas de organismos dejadas en el barro pastoso que se endurece con el tiempo, son otra evidencia importante para el estudio de la evolución.
Figura 2.3 Los fósiles
pueden consistir en restos
del ser vivo extinto (a y
b), un ser vivo completo
atrapado en resina de
árboles, o huellas de su
isonomía grabadas en
lodo (c).
Para
saber +
¿Sabías que algunos
restos de mamut de
más de 25 mil años
encontrados en
Siberia estaban tan
bien conservados
que su carne podía
ser devorada por los
perros?
81
Biología básica II
Actividad de aprendizaje 1
` Imagina que eres un paleontólogo y encontraste los siguientes restos fosilizados. Observa las imágenes
con atención y contesta las preguntas en los espacios disponibles.
1. ¿Qué harías para saber qué tipo de organismo es cada uno?
2. ¿Qué características tienen esos procesos de fosilización?
3. ¿De qué organismo imaginas que es el fósil? Explica.
Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr.
4. En parejas, discutan y argumenten sus respuestas.
82
Unidad
II - Evolución
Homologías y analogías
Para
saber +
Las pruebas indirectas de la evolución son aquellas ideas provenientes del análisis de
los seres vivos que apoyan la teoría de la evolución. Se distinguen las siguientes.
En las aves, los picos
grandes y fuertes
sirven para morder
y cortar insectos;
los pequeños, para
hurgar en sitios
reducidos y comer
insectos grandes; los
pequeños y fuertes,
para triturar semillas
y néctar de cactus;
los largos y duros,
para buscar y comer
semillas pequeñas
y duras, y los picos
grandes y fuertes
sirven para partir
semillas grandes y
duras.
Anatomía
La anatomía comparada aporta información de las relaciones evolutivas de los organismos, ya que por medio de ésta se pueden observar las similitudes y diferencias entre
las estructuras de los diversos organismos:
a ) Estructuras homólogas. Son estructuras que tienen un ancestro común. Son similares, pero con una función distinta. Por ejemplo, las extremidades delanteras de
un perro, de un ave y de una ballena son estructuras homólogas. Éstas nos muestran un proceso llamado evolución divergente, el cual se da cuando un antecesor
común origina nuevas especies.
b ) Estructuras análogas. No tienen un ancestro común. Su función es similar, pero
sus estructuras son diferentes. Por ejemplo, las alas de las mariposas y las de
los murciélagos. El aumento de adaptaciones similares debido a un ambiente
semejante da lugar a la evolución convergente, como en los casos del tiburón
(un pez), el ictiosauro (un reptil) y el delfín (un mamífero): los tres tienen ancestros
disitntos, pero al vivir en un medio acuático, sus extremidades adquirieron una
función similar.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Insecto
Mono
Ballena
Cerdo
Ave
Figura 2.4 Estructuras homólogas. Las
extremidades muestran un ancestro común,
pero la función de cada una es diferente.
Pterosauria
Ave
Murciélago
Figura 2.5 Estructuras análogas. Las alas
mostradas no tienen un ancestro común,
pero su función es similar.
c ) Órganos vestigiales. Son estructuras sin función aparente, pero que en algún momento pudieron estar más desarrolladas. En muchos vegetales y animales se descubren órganos o estructuras que son inútiles y se encuentran degenerados en
comparación con órganos homólogos de otras especies. Por ejemplo, las serpientes no tienen patas, pero se puede observar vestigios de ellas en su esqueleto.
83
Biología básica II
Coxis
Figura 2.6 El coxis humano es un
órgano vestigial, gracias al cual sabemos
que nuestros ancestros tuvieron cola.
Figura 2.7 El hueso pélvico de las ballenas muestra indicios de
que sus ancestros tuvieron cuatro extremidades.
Biología del desarrollo o embriología comparada
El desarrollo de los embriones de los vertebrados superiores tienen grandes semejanzas.
Esta característica fue observada por Charles Darwin y, más tarde, por Ernst Haeckel en
1866, y hoy en día es objeto de estudio de la embriología comparada. Las etapas iniciales
de todos los embriones de vertebrados son notablemente parecidas, hasta el punto de
que no es sencillo diferenciar un embrión humano del embrión de un pollo o un cerdo.
Todos los vertebrados son cordados, y una característica esencial es la presencia de
un notocordio, el cual es una varilla delgada y lexible, que se convierte en la columna
de los vertebrados superiores.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Periodo
I
II
III
Pez
Salamandra
Tortuga
Gallina
Conejo
Humano
Figura 2.8 Las semejanzas entre los fetos de distintas especies indican
que éstas provienen de un ancestro común.
Comparación celular o molecular
Las comparaciones también pueden hacerse a nivel bioquímico o genético. La naturaleza universal del código genético establece relaciones evolutivas de muchas especies.
Actualmente, con el estudio del genoma, es posible identiicar las relaciones evolutivas
a partir de la comparación de segmentos del ADN o por cromosomas.
84
Unidad
II - Evolución
Biogeografía
Es la disciplina que estudia la distribución de las especies en la Tierra; y también nos
brinda evidencia de evolución entre las especies. Un ejemplo que demuestra la contribución de esta disciplina como evidencia de evolución es el de Darwin, quien encontró
14 especies de pinzones en las islas Galápagos, con diferentes hábitos alimenticios
entre ellas, pero con similitudes a los pinzones de América del Sur.
Trabajando
como biólogo
Avanza en tu proyecto de ciencias. En
este momento del
curso, te recomendamos formular el marco teórico (p. 131).
Actividad de aprendizaje 2
` Observa los siguientes esquemas que representan las extremidades anteriores o delanteras de algunos vertebrados y realiza las actividades.
Húmero
Metacarpo
Radio
Carpo
Cúbito
Falanges
1
2
3
4
5
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
a
b
c
d
e
f
1. Identiica los huesos que corresponden a la extremidad para cada organismo y colorea su equivalente con la extremidad del humano, respetando los
colores de ésta.
` Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno en un reporte que debes
entregar al docente.
1. ¿Puedes identiicar qué organismo es cada uno y cuál es el propósito de las
características de su extremidad?
2. ¿Qué diferencias y similitudes encuentras? ¿Cuáles se parecen más? Argumenta tu respuesta.
85
Biología básica II
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` Compara los tres cromosomas de cuatro especies distintas y escribe en tu cuaderno las similitudes. Contesta también allí las preguntas.
Cromosomas 1
Humano
Chimpancé
Gorila
Orangután
Cromosomas 2
Humano
Chimpancé
BookGorila
Mart, S.A de C.V.
Prohibida
su reproducción parcial o total
Orangután
Cromosomas 3
Humano
Chimpancé
Gorila
Orangután
Inversión
¿Qué ocurre entre los cromosomas 1?
¿Qué ocurre entre los cromosomas 2?
¿Qué ocurre entre los cromosomas 3?
¿Cuál par de organismos está más relacionado genéticamente con base en la comparación de los
cromosomas?
5. ¿Cuál organismo está más alejado genéticamente con base en la comparación de los cromosomas?
6. Escribe un párrafo en el que expreses la relación entre los cuatro primates y respondas las siguientes
preguntas:
a ) ¿Consideras que esta técnica comparativa es adecuada para establecer una relación ilogenética
entre especies?
b ) ¿Con ella se podría determinar de qué organismos descendemos?
c ) Desde tu punto de vista, ¿estos avances en el estudio de las relaciones evolutivas son benéicos o
perjudiciales? ¿Por qué?
1.
2.
3.
4.
86
Unidad
II - Evolución
Teorías de la evolución
Exploro
mis conocimientos
` Lee el texto y contesta las preguntas.
Book Mart, S.A de C.V.
El enigma del ornitorrinco
Prohibida su reproducción parcial o total
Las características del ornitorrinco son tan especiales y fuera de lo común, que cuando fue descubierto en Australia, en 1797, los cientíicos creyeron que era un fraude confeccionado por taxidermistas chinos, a causa de su
reputación por coser varias partes juntas para crear una variedad inusual de animales.
En la actualidad, sigue causando controversia. Los evolucionistas están asombrados por la cantidad de
estructuras diferentes encontradas en el ornitorrinco. Su pico implicaría una relación cercana con los patos y
su cola podría acercarlo a los castores. Su pelaje es similar al de un oso; su membrana interdigital indica que
sería una nutria; y sus garras son parecidas
a las de un reptil. La diversidad isiológica del ornitorrinco es intrigante. Los espolones localizados en sus patas traseras
producen veneno, como los reptiles. Este
animal alimenta a su cría con leche como
un mamífero; sin embargo, el ornitorrinco,
a diferencia de otros mamíferos, no tiene
Reptiles
Aves
Mamíferos
tetillas para alimentar a sus crías, sino que
la leche sale de los poros de su piel.
Los evolucionistas no pueden explicar
la anatomía del ornitorrinco, ni su isiología ni sus procesos evolutivos. Es evidente que el ornitorrinco deja perplejos a los
cientíicos evolucionistas debido a su naturaleza diversa.
Veneno
Ovíparo
Lactancia
87
Biología básica II
TIC
1. ¿Qué es una teoría? De ser necesario investiga y explica.
El texto de este
enlace te ayudará
a contestar las
preguntas.
http://bkmrt.com/
pt2wLO
2. ¿Qué teorías sobre la evolución conoces?
3. ¿Cómo explicarías el origen evolutivo del ornitorrinco?
Además, puedes ver
este video sobre el
ornitorrinco.
http://bkmrt.com/
dE6l8G
4. ¿Por qué el ornitorrinco tiene las características de diferentes clases de animales?
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
5. ¿Qué áreas del conocimiento intervienen en la explicación de la teoría evolutiva
del ornitorrinco?
Actividad de inicio
1. En equipos, indaguen cuáles son las teorías que explican el proceso evolutivo de
los seres vivos y en qué consiste cada una. Discutan y lleguen a conclusiones sobre
la investigación.
2. Elabora en tu cuaderno una línea cronológica para comparar el cambio de ideas
de una época a otra.
3. Explica por qué cambian estas ideas conforme pasa el tiempo.
88
Unidad
II - Evolución
Adquiero
mi conocimiento
La evolución y sus teorías
Existen diferentes teorías que tratan de explicar la evolución y la diversidad de los seres
vivos que habitan en la Tierra, mismas que han tratado de explicar lo que ocurre, desde
hace mucho tiempo y en diferentes partes del mundo:
• El ijismo propone que las diferentes especies que componen la lora y la fauna
tienen un origen divino y se caracterizan por la inmutabilidad a través del tiempo.
• Aristóteles (384-322 a. C.) clasiicó a los organismos en categorías, que posteriormente llamó Scala naturae, la cual fue considerada permanente, sin cambios. Si
acaso ocurría un cambio en la naturaleza, éste se debía a un proceso de perfeccionamiento ordenado por la divinidad creadora.
• El creacionismo, idea que se basa en la creación de todos los seres vivos por un
dios, la cual prevaleció durante casi 2 mil años.
• El transformismo argumenta que los organismos sufren cambios en forma gradual
a través del tiempo.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Para
saber +
Los estratos
geológicos son las
capas en las que se
encuentra dividida
la Tierra, y que
fueron formadas por
la sedimentación
de distintos
materiales a lo
largo de millones
de años. Cada
estrato contiene
información sobre
la época en la
cual se formó,
como las especies
que vivieron en
ella y quedaron
registradas en forma
de fósiles; o la
actividad volcánica
de ese tiempo.
Para
saber +
¿Sabías que el
libro El origen
de las especies
por medio de la
selección natural
conmocionó tanto
al mundo que se
agotó el primer día
de su publicación
y se hicieron seis
ediciones sucesivas?
Figura 2.9 El estudio de los estratos geológicos durante el siglo XIX dio impulso a la
teoría del catastroismo.
• La teoría del catastroismo, elaborada por Georges Cuvier (1769-1832), paleontólogo francés, plantea que hubo una serie de cataclismos, como inundaciones, terremotos, incendios, erupciones volcánicas, etcétera, que provocaron la extinción
de muchas especies, las cuales quedaron fosilizadas. También menciona que las
especies de esa época fueron las que sobrevivieron a la catástrofe. Esta teoría fue
fortalecida por los investigadores de ese momento, que observaron en los restos
fósiles organismos muy distintos, correspondientes a otras eras geológicas, lo cual
89
Biología básica II
les hizo suponer que hubo varias creaciones periódicas. Louis Agassiz (1807-1873)
creía que después de una catástrofe había una nueva creación de especies, las
cuales permanecían inmutables durante un periodo de tiempo.
• La teoría del uniformismo, propuesta por sir Charles Lyell (1797-1875) y plasmada en su obra Principios de la geología, argumentaba que la supericie actual de
nuestro planeta es producto de una serie de procesos geológicos ocurridos a lo
largo de miles de años, lo que, según él, era una prueba irrefutable de que la Tierra era mucho más antigua de lo que se creía, lo suiciente como para ser escenario
de una evolución orgánica. Este autor fue amigo personal de Darwin y tuvo gran
inluencia en la elaboración de sus conceptos.
Pregenéticas
Lamarck
Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829), biólogo francés, pionero de la evolución biológica, fue el primero en utilizar el término biología para referirse a las ciencias de la vida.
Sobre este nuevo campo escribió un importante libro: Historia natural de los animales
invertebrados, muy avanzado para su época.
Lamarck propuso la teoría cientíica que explica el proceso evolutivo de las especies
mediante la herencia de los caracteres adquiridos. Expuso esta doctrina en su obra
Filosofía zoológica, publicada en 1809. Según este investigador, el principio que rige
la evolución es la necesidad o el deseo.
El autor airmó que las especies descendían de otras más primitivas, incluidos los
seres humanos. Describió un proceso a través del cual los organismos desarrollaban
cambios a voluntad cuando el medio donde habitaban les resultaba adverso o les provocaba alguna diicultad para satisfacer sus necesidades biológicas.
Las ideas de Lamarck se resumen de la siguiente manera:
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 2.10 JeanBaptiste Lamarck (17441829).
1. Automejoramiento de las especies: en este postulado Lamarck airma que todas
las especies tienen la capacidad de adaptarse a los cambios del medio ambiente
por su propia voluntad.
2. La fuerza evolutiva: la propia evolución proporciona a las especies un impulso
interno para mejorar.
3. Uso y desuso de sus órganos: las estructuras que un organismo no utiliza pueden
reducirse o atroiarse hasta desaparecer; en cambio, las que sí utiliza se desarrollarán más.
4. Herencia de los caracteres adquiridos: todos los cambios que las especies sufren
en su vida podrán heredarlos a sus descendientes.
Lamarck, en su teoría, explica que el cuello de las jirafas es largo porque éstas
evolucionaron de jirafas con cuello corto, y suponiendo que tenían un antecesor
semejante al antílope primitivo, tuvieron que estirarse al máximo cuando escaseó
el follaje de las ramas bajas. No les quedó otra alternativa que estirar el cuello
para alcanzar el follaje de las ramas altas; por lo tanto, su cuello se alargó como
consecuencia de la nueva forma de alimentarse y heredó a sus descendientes esta
adaptación al medio. Esta hipótesis recibió el nombre de herencia de los caracteres
adquiridos.
Lamarck en parte tenía razón al airmar que si una estructura no se usa se puede
atroiar, pero no se puede heredar a los hijos una habilidad adquirida en la vida; por
ejemplo, si tú eres el mejor corredor de autos en el mundo, no podrás heredar la ca-
90
Unidad
II - Evolución
pacidad de manejar automóviles de carreras a tus hijos, ya que ésta fue una habilidad
que desarrollaste con la práctica.
Lamarck, para comprobar su hipótesis, experimentó con ratones de laboratorio, a
los que cortó la cola. En 20 generaciones sucesivas aplicó el mismo procedimiento; sin
embargo, aun en la generación 21 los ratones conservaban una cola igual de larga que
la primera generación con la que inició el experimento.
Un gran número de cientíicos intentó probar la teoría de Lamarck sin obtener evidencias que apoyaran la idea de la herencia de características adquiridas.
La teoría de Lamarck sobre la transmisión hereditaria de caracteres adquiridos explicaría la adaptación al ambiente de muchos vegetales y animales, pero queda invalidada ya que, como observaste en la unidad anterior, el mecanismo de transmisión de caracteres funciona a través de la herencia y estos sólo se adquieren si dicha información
está en las células del cuerpo; por lo tanto, el rasgo tendría que ser transmitido por lo
gametos, el óvulo y el espermatozoide.
Darwin-Wallace
Charles Robert Darwin (1809-1882), cientíico británico que sentó las bases de la teoría
evolutiva, fue un estudiante de teología en la Universidad de Cambridge y estaba profundamente interesado en la Biología y la Geología. Durante sus estudios universitarios
conoció al naturalista John Stevens Heslow; gracias a él, después de completar sus estudios, el joven Darwin de 22 años fue nombrado naturalista del navío Beagle, en un viaje
alrededor del mundo, que duraría cinco años y cuya inalidad fue completar los mapas
oceanográicos comenzados por la armada inglesa. Esto le permitió a Darwin estudiar
animales, vegetales y el hábitat de los litorales Atlántico y Pacíico de América del Sur.
El Beagle se dirigió después a las islas Galápagos, al oeste de Ecuador. Esta expedición dejó huella en Darwin por la riqueza del ecosistema, ya que encontró una gran
variedad de tortugas gigantes y pinzones que vivían en la isla. Al meditar sobre estas
observaciones, Darwin cuestionó profundamente la teoría de la creación y buscó otra
explicación para sus observaciones.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
El origen de las especies (fragmento)
Charles Darwin
Cuando estaba como naturalista a bordo del Beagle, buque de la marina real, me
impresionaron mucho ciertos hechos que se presentan en la distribución geográica
de los seres orgánicos que viven en América del Sur y en las relaciones geológicas entre los habitantes actuales y los pasados de aquel continente. Tales hechos
parecían dar alguna luz sobre el origen de las especies, este misterio de los misterios, como lo ha llamado uno de nuestros mayores ilósofos. A mi regreso al hogar
ocurrióseme, en 1837, que acaso se podría llegar a descifrar algo de esta cuestión
acumulando pacientemente y relexionando sobre toda clase de hechos que pudiesen quizá tener alguna relación con ella. Después de cinco años de trabajo me
permití discurrir especulativamente sobre esta materia y redacté unas breves notas,
ampliadas en 1844, formando así un bosquejo de las conclusiones que entonces me
parecían probables...
Figura 2.11 Charles
Robert Darwin (18091882).
De acuerdo con su diario, en el que anotó una enorme cantidad de datos y materiales sobre botánica, zoología, geología y paleontología, la idea de la selección natural
surgió poco después de su regreso a Inglaterra, en 1836. No obstante, pasaron 20 años
para que estos datos fueran publicados.
91
Biología básica II
Tras su regreso a Inglaterra en 1836, la explicación de la evolución de las especies
surgió al leer el libro Ensayo sobre el principio de la población (1798) del economista
británico Thomas Robert Malthus, quien exponía que el crecimiento de las poblaciones
se produce de forma geométrica y que éste sólo podía verse frenado por limitaciones
naturales como hambrunas y enfermedades, o por acciones humanas como la guerra.
Darwin aplicó la teoría de Malthus a las poblaciones de animales y plantas, lo que
le permitió elaborar, en 1838, un bosquejo de la teoría de la evolución a través de la
selección natural.
En 1858, Darwin recibió un manuscrito del joven naturalista Alfred Russel Wallace,
quien se encontraba estudiando la distribución de plantas y animales en la India y la
península malaya. Wallace concebía la idea de la selección natural, a la cual había llegado sin conocer la teoría darwiniana, pero inspirado por el tratado de Malthus sobre
el crecimiento de la población y la lucha por la supervivencia.
Plymouth
Azores
Tenerife
Cabo verde
Galápagos
Islas Cocos
o Keeling
Bahía
Callao
Lima
Río de
Janeiro
Mauritius
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Valparaiso
Montevideo
Islas
Malvinas
Ciudad del
Cabo
Seno King
George
Sídney
Hobart
Figura 2.12 Ruta de Darwin en el Beagle (1831-1836).
El origen de las especies (fragmento)
Charles Darwin
Mi obra está ahora (1859) casi terminada; pero como completarla me llevaría muchos años y mi salud dista de ser robusta, he sido instado a que publicase este resumen. Me ha movido especialmente a hacerlo el que Wallace, que está actualmente
estudiando la historia natural del archipiélago malayo, ha llegado casi exactamente
a las conclusiones generales a las que he llegado yo sobre el origen de las especies.
Por acuerdo mutuo, Darwin y Wallace presentaron ese mismo año un informe sobre
su teoría a la sociedad Linneo de Londres.
En 1859, Darwin publica su obra monumental El origen de las especies. La teoría
propuesta por Darwin y Wallace sobre la evolución puede resumirse de acuerdo con
las siguientes conclusiones:
1. Variabilidad: la recombinación de genes y la mutación dan origen a la variación.
Las mutaciones son el incentivo para la evolución, pues a través de ellas aparecen
genes nuevos. Por lo tanto, los individuos de una población tienen variaciones
individuales y las heredan a sus descendientes.
92
Unidad
II - Evolución
2. La lucha por la existencia: “Debido a esta lucha, las variaciones, por ligeras que
sean y cualquiera que sea la causa de que procedan, si son de algún modo provechosas a los individuos de una especie en sus relaciones ininitamente complejas
con otras especies y con sus condiciones físicas de vida, tenderán a la conservación de estos individuos y serán, en general, heredadas por la descendencia, la
cual, a su vez también tendrá mayor probabilidad de sobrevivir”.
3. Selección natural o la supervivencia de los más aptos: “Ciertas plantas segregan
un jugo dulce, al parecer, con objeto de eliminar algo nocivo de su savia. Este jugo
es codiciosamente buscado por insectos; pero sus visitas no beneician de modo
alguno a la planta. Ahora bien: supongamos que dicho néctar fue segregado por
el interior de las lores de un cierto número de especies; los insectos, al buscar el
néctar, quedarían cubiertos de polen, y con frecuencia lo transportarían de una lor
a otra; las lores de dos individuos distintos de la misma especie quedarían cruzadas, y el hecho de cruzamiento, como puede probarse, origina plantas vigorosas
que, por consiguiente, tendrán las mayores probabilidades de lorecer y sobrevivir”. Los individuos más adaptados (aptos) sobreviven, ya que poseen variaciones
genéticas que les dan ventaja selectiva.
4. Adaptación: los organismos más adaptados son los que tienen más probabilidades de sobrevivir, reproducirse y transmitir sus características hereditarias a sus
descendientes.
5. Sobreproducción: los organismos tienen un potencial biótico que les permite reproducirse y aumentar el tamaño de su población cuando las condiciones son
favorables. Al transcurrir el tiempo, las presiones del ambiente (resistencia ambiental) limitan el número que puede sobrevivir, razón por la cual todos producen más
progenie de la que pueda sobrevivir.
6. Especiación: es el proceso mediante el cual, a través del tiempo, se crean nuevas
especies a partir de las existentes.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Actividad de aprendizaje 3
` Observa la imagen de los camélidos y contesta las preguntas en tu cuaderno.
Llama
Camello
Came
Alpaca
Guanaco
o
Vicuña
Camélidos de Sudamérica
Dromedarios
Drome
Camélidos de Asia-África
93
Biología básica II
1. Si fueras Darwin, ¿cómo explicarías la similitud entre estos camélidos?
2. ¿Por qué si están en continentes diferentes, se parecen?
3. Indaga las características ambientales de las regiones coloreadas en azul y
resúmelas.
4. ¿Qué partes de la anatomía de los camélidos se parecen?
5. ¿Qué partes se diferencian y por qué motivo se habrá dado esa variación
en las distintas regiones?
6. En equipos, elaboren un mapa conceptual con las diferentes teorías, tratando de agruparlas, por similitud, bajo una categoría superior. Recuerden que
la jerarquización es muy importante en los mapas conceptuales. Presenten
sus resultados en una cartulina ante el resto del grupo.
Posgenética
La genética de poblaciones surgió de la síntesis de la evolución darwiniana y la genética mendeliana. Una población es el conjunto de individuos que se reproducen entre
sí y producen descendencia fértil en un lugar determinado. Tiene un reservorio génico,
que es el conjunto de todos los diferentes genes de la población, los cuales cambian a
través del tiempo por diferentes causas. Por lo tanto, no se puede hablar de evolución
sin tomar en cuenta los cambios en el reservorio génico de una población.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 2.13 Una población de ñus durante la migración en la sabana africana.
Teoría sintética de la evolución o neodarwinismo
La teoría sintética de la evolución, también llamada teoría evolutiva moderna, fue propuesta por varios cientíicos a mediados del siglo XX. Theodosius Dobzhansky, Julian
Huxley, Ernst Mayr y George Simpson unieron la teoría de Darwin con la genética de
Mendel y los conocimientos de la genética moderna, lo cual dio como resultado una
teoría que explica los cambios genéticos entre las poblaciones y no entre los individuos, con lo que la unidad de estudio de la evolución es a nivel poblacional. La genética de poblaciones es indispensable para estudiar los mecanismos de la evolución.
Sus tres principios fundamentales son la variabilidad, la selección natural y el aislamiento reproductivo.
94
Unidad
II - Evolución
Darwin actualizado: la genética
moderna reivindica la teoría evolutiva
Xabier F. Coronado
Al cumplirse 200 años del nacimiento de Charles Darwin, la genética corrobora las deducciones del reconocido
naturalista inglés acerca de la evolución. En 1859, cuando Darwin publica El origen de las especies, la ciencia no
sabía nada de genes ni de herencia. La genética no nacería como tal, hasta unos años después. En efecto, en
1865, otro naturalista, el monje austriaco Gregor Mendel, escribía por primera vez sobre caracteres hereditarios,
que más tarde se llamarán genes.
Las teorías evolutivas de Darwin y las investigaciones genéticas siguieron caminos diferentes hasta que, en
los años 40 del siglo pasado, los biólogos, genetistas poblacionales, naturalistas y paleontólogos, llegaron a
un acuerdo en una “síntesis moderna” de darwinismo reforzado. En ella, airman que “la evolución actúa a través de la selección natural y otros mecanismos aleatorios, por lo que se generan nuevas especies mediante la
acumulación gradual de mutaciones en poblaciones aisladas”. Desde entonces, la genética y la teoría evolutiva
recorren el mismo camino.
En 1953, con el hallazgo de la estructura helicoidal
Evolución experimental
(Bacterias)
del ADN, se descubre la manera en que los genes
se transmiten a las generaciones siguientes. El etóFisiología
(Plasticidad fenotípica)
logo Richard Dawkins publica en 1976 el libro El gen
Historia natural
Biología celular
egoísta, una obra divulgativa sobre la teoría de la
(Endosimbiosis)
evolución. En este revolucionario libro se interpreta
Mendelismo
Etología
la evolución de las especies desde el punto de vista
Selección natural
(Selección sexual)
genético y no individual o racial, y se considera que
Ancestro común
Genética de
Paleobiología
el gen es la unidad evolutiva fundamental. Dawkins
poblaciones
(Tasas de evolución)
concluye que, examinando la evolución desde un
punto de vista genético, se pueden explicar los fePaleontología
Biología molecular
(Epigenética,
nómenos de selectivos grupales.
duplicaciones génicas)
En el año 2003, se completa la secuencia del geBiología del desarrollo
Sociobiología
noma humano; el gran parecido entre éste y el del
(Genes
Hax)
(Selección
familiar)
chimpancé refuerza la teoría de que descienden de
Geología
un ancestro común.
(Extinciones masivas)
En la actualidad, las ideas iniciales de Darwin
se siguen integrando con nuevos datos genéticos,
paleontológicos y conductuales, lo que demuestra Figura 2.14 Representación de las áreas del
que las teorías expuestas hace casi 150 años por el conocimiento requeridas para la comprensión
de la complejidad del proceso evolutivo.
célebre naturalista conservan su vigencia.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Tomado de: National Geographic. Febrero de 2009.
Actividad de aprendizaje 4
` Realiza las siguientes actividades.
1. En equipos, identiiquen cada una de las áreas del conocimiento que
aportan a la explicación de la evolución, bajo la mirada de la teoría sintética, y cómo estas áreas ayudan a conformar esta gran teoría que explica
el complejo proceso de la evolución.
2. En una cartulina, elaboren un nuevo diagrama de esta teoría, de acuerdo
con sus indagaciones, y preséntenla al resto del grupo.
95
Biología básica II
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` Realiza las siguientes actividades.
1. En equipos, a partir de los ecosistemas principales que existen en México (observa el mapa), expliquen
por medio de cada una de las teorías, la actual distribución de ecosistemas (qué dirían las teorías antiguas, la de Lamarck, de Darwin y la teoría sintética de la evolución).
ECOSISTEMAS
Matorral
Bosques templados
Selvas secas
Selvas húmedas
Pastizal
Bosques nublados
Book Mart, S.A de C.V.
Manglar
Cuerpos
agua
Prohibida su reproducción parcial
o de
total
2. Elaboren un cuadro comparativo de sus hipótesis, en una cartulina, y preséntenlo al resto del grupo.
3. Escribe en tu cuaderno una breve relexión acerca de cómo las teorías son modiicables. Luego lleven
a cabo una discusión grupal e indica con cuál teoría estás más de acuerdo y por qué.
96
Unidad
II - Evolución
Microevolución: ¿cómo funciona
la evolución a pequeña escala?
Exploro
mis conocimientos
` Lee el texto y realiza las actividades.
Origen del perro doméstico
TIC
Book Mart, S.A de C.V.
En este sitio, observa
comparación de
Prohibida su reproducción parcial o total una
los tamaños de los
Se piensa que los primeros perros datan de 12 a 20 mil años y son descendientes
del lobo gris, conocido como Canis lupus pallipes, habitante de la India, que después fue ampliamente distribuido en Asia y Europa, pasando por el estrecho de
Bering hasta América.
Tomado de http://bkmrt.com/Lp8PcA
CC
lobos.
http://bkmrt.com/
TYqMgO
Maphobbyist.
Wikimedia Commons
Figura 2.15 Distribución original de las subespecies de lobos.
El color azul turquesa indica el hábitat del lobo gris.
97
Biología básica II
Trabajando
como biólogo
Avanza en tu proyecto de ciencias.
En este momento
del curso, te recomendamos realizar la
búsqueda de información (p. 130).
` Observa detalladamente el mapa de la lectura con la distribución de las subespecies
de lobos. En azul turquesa se marca la zona habitada por el lobo gris, el resto de los
colores corresponden a otras subespecies. Contesta las preguntas en tu cuaderno.
1. De las evidencias de evolución que se revisaron, ¿cuáles pueden explicar la evolución de los perros más directamente?
2. ¿Cómo puedes explicar la aparición del perro y su relación evolutiva con el lobo?
3. Imagina cuatro razas de perros. Todas pertenecen a la misma especie (Canis lupus
familiaris), pero entre ellas existen diferencias, ¿a qué atribuyes estos cambios?
4. ¿Por qué pertenecen a la misma especie a pesar de sus características distintas?
Actividad de inicio
Para comprender la microevolución es necesario que indagues la deinición de población
(de seres vivos) en al menos tres fuentes coniables. A partir de éstas, elabora un concepto propio tanto para microevolución como para población.
Adquiero
mi conocimiento
Book Mart, S.A
de C.V.
ProhibidaLasumicroevolución
reproducción parcial
o total
y su funcionamiento
Desde la perspectiva evolutiva, es importante diferenciar los procesos microevolutivos (a nivel de especies) de los cambios macroevolutivos (cambios a nivel poblacional), con el in de comprender el proceso de especiación o formación de nuevas especies.
Definición de microevolución
Figura 2.16 No todas las
poblaciones son estáticas. Algunas
aves migran grandes distancias,
compartiendo espacios comunes
con otras poblaciones de la misma
especie en diferentes épocas del año.
Para comprender la microevolución es necesario saber que ésta se basa
en los cambios que ocurren dentro de una población, a la cual se deine
como el grupo de organismos de la misma especie con posibilidades
de reproducirse entre sí. Esos cambios, como ya se ha revisado, ocurren
a nivel genético, de acuerdo con las aptitudes del organismo hacia las
presiones del ambiente (competencia por alimento, hábitat, pareja, entre otros).
Detección de los cambios microevolutivos
Se puede deinir a la microevolución como un cambio en la frecuencia génica de una
población, y a la población como un grupo de organismos de la misma especie, es
decir, que comparten un acervo génico común.
Imaginemos, por ejemplo, una población de arañas que vive cerca de cierto lago.
Supongamos que estás investigando a esta especie, y vas al lago a hacer un muestreo,
determinando que 80% de los genes de la población son para el color gris y 20% son
para el color verde.
98
Unidad
II - Evolución
Actividad de aprendizaje 5
` Con base en el ejemplo de las arañas, contesta las preguntas en tu cuaderno.
1. Imagina que repites el muestreo de genes al siguiente año y los resultados han cambiado: 60%
de los genes es de color gris y 40% de los genes es verde. ¿Qué ocurrió?
2. Dibuja una representación de estos genes para el segundo año, tomando en cuenta el 100%.
Un año
después
3. ¿Qué pasó de un año a otro con respecto a la frecuencia génica
de las arañas?
4. ¿Qué signiica este hallazgo?
5. ¿Cómo lo explicas?
6. ¿Qué tanto inluye esto en la población y en la especie?
Clave para los genes de
Book Mart, S.A de C.V.
color verde y color gris.
Prohibida su reproducción parcial o total
Mecanismos de la microevolución
Con el ejercicio anterior, se detectó un patrón microevolutivo: un cambio en la frecuencia génica. Un cambio de este tipo, a lo largo del tiempo, quiere decir que la
población ha evolucionado. Pero la pregunta realmente importante es: ¿cómo sucede
dicha evolución?
Estos cambios microevolutivos se producen de unas pocas formas básicas. Son procesos que pueden afectar directamente las frecuencias génicas de una población a
través de la variabilidad; estos factores de cambio son: mutación, migración o lujo
génico, deriva genética, recombinación genética y selección natural.
Continuemos con el ejemplo de la población de arañas, en la que se observó
un aumento en la frecuencia de los genes de coloración verde, y por lo tanto, una
disminución en los genes para la coloración gris. Al estudiar los patrones microevolutivos, la combinación de los cuatro procesos antes mencionados puede ser cualquiera. De esta manera, el trabajo de los investigadores es determinar cuál de los
mecanismos, o combinación de éstos, originó el cambio. Observa cada uno de estos
procesos o mecanismos.
TIC
El siguiente enlace
es un simulador
para genética de
poblaciones.
http://bkmrt.com/
C3RsZy
Mutación
En la unidad anterior, revisaste el tema de mutación, cómo y por qué ocurre. Algunos genes para la coloración gris mutaron aleatoriamente, produciendo color verde
(gen para color verde). Considera que cualquier mutación es poco usual, y este
99
Biología básica II
proceso por sí solo no podría ser responsable de un gran cambio en la frecuencia
alélica en una generación.
Actividad de aprendizaje 6
` Observa la imagen y realiza las actividades.
1. Llena la tabla de abajo con los genes alelos en cada organismo y explica qué pasó en la
primera generación.
x
=
=
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Gris /gris
Gris /gris
=
2. Explica lo que ocurrió.
Migración o flujo génico
Otro mecanismo tiene que ver con el intercambio de material genético entre distintas poblaciones de la misma especie. Por ejemplo, algunas arañas con genes para
coloración verde inmigraron desde otra población, o puede ser que algunas arañas
que tenían genes para coloración gris emigraron, pero también pueden ocurrir ambos
eventos, simultáneamente.
100
Unidad
II - Evolución
Actividad de aprendizaje 7
` Analiza esta imagen, que representa un fenómeno de migración de arañas.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
1. En equipos, discutan qué resulta de estos fenómenos de migración en el
ambiente representado por el círculo.
2. Expongan sus conclusiones ante el resto de la clase.
Deriva genética
Consiste en un cambio aleatorio (al azar) en las proporciones alélicas de una población.
Si la población es reducida en número, estos cambios tienden a disminuir la variabilidad
genética; por otro lado, si la población es numerosa, los cambios aleatorios aumentan,
incrementando la variabilidad. Así, la variabilidad genética es uno de los elementos
clave en la evolución.
Actividad de aprendizaje 8
` Analiza el siguiente supuesto y realiza las actividades.
Al reproducirse las arañas, se encontró que en la descendencia hay más
genes para el color gris que genes para el color verde, simplemente por
el azar. Supongamos que hay tres parejas de arañas (primera generación)
con diferentes alelos para la coloración, las cuales tienen descendientes
(segunda generación).
101
Biología básica II
1. De acuerdo con el total de los genes para cada generación, ¿cuál es la proporción alélica
para la coloración de las arañas en la primera generación y en la segunda generación?
Contesta en la tabla.
Primera generación
Segunda generación
=
x
=
Book Mart, S.A de C.V.
x
=
Prohibida
su reproducción
parcial o total
Primera generación
Total de genes
Segunda generación
Total de genes
12
Gris
9
9/12 = 75%
Verde
3
3/12 = 25%
Gris
Verde
2. ¿Qué ocurrió con la frecuencia génica?
Selección natural
Fig 2.17 El depredador
distingue y caza mejor
a las arañas grises.
102
Como ya vimos, en la selección natural el ambiente elige
variaciones ventajosas, y son las que se heredan a los descendientes. En nuestro ejemplo, lo más probable es que las
arañas con genes para el color verde se confundan con el ambiente, evitando ser cazadas por las aves, y esto favorece que
se reproduzcan y hereden estos genes, pues el depredador
puede observar más fácilmente a las arañas grises, por lo que
son las que caza. Este fenómeno posibilita que el gen para el
color verde aumente su frecuencia.
Unidad
II - Evolución
Especiación
Exploro
mis conocimientos
` Analiza el siguiente texto y contesta las preguntas.
Existen diferentes organismos que han dado origen
a nuevas especies, por ejemplo las poblaciones
de Monarcha castaneiventris castaneiventris, en
las Islas Salomón, al este de Papúa Nueva-Guinea
(zona Australo-Pacíico), presentan variaciones en
el plumaje, dando como resultado seis nuevas
subespecies: una subespecie con parte del cuerpo
color naranja, pero azul oscuro en la parte trasera
(Monarcha castaneiventris megarhynchus), más
abundantes en la isla Makira, y otra subespecie
de color azul oscuro en todo el cuerpo (Monarcha
castaneiventris ugiensis), localizada en las islas
vecinas del archipiélago.
Este cambio consta de una mutación única en
el gen encargado de la regulación de melanina
(MC1R), que da como resultado que las aves
sólo se apareen con aves de su mismo color. Esto
origina que la información genética de ambas
especies evolucione de manera divergente.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
1. ¿Cuál es la población original, de la cual se están generando las subespecies?
2. ¿Cómo explicas la generación de estas nuevas subespecies de M. c. castaneiventris?
¿A qué crees que se deba?
3. Explica cómo es la relación entre las subespecies y la ubicación geográica a lo largo
de las islas Salomón.
4. Si son subespecies, ¿se pueden reproducir entre sí?
5. ¿Qué quiere decir el texto con “evolucionará de manera divergente”?
103
Biología básica II
Adquiero
mi conocimiento
Especiación
La especiación puede producirse mediante diferentes mecanismos. Revisaremos cómo
inluye el ambiente, así como las interacciones entre los individuos de una población
para que estos mecanismos generen una nueva especie. Te invitamos a relexionar ¿por
qué es importante ser diferente?
Definición de especie y especiación
Se deine como especie a un conjunto de individuos semejantes entre sí, con
características morfológicas y isiológicas similares, con un ancestro común, que se
reproducen entre sí y pueden tener descendientes fértiles. Los individuos de una
especie comparten un reservorio génico común separado de otros reservorios génicos
de especies diferentes. Por lo anterior, el nivel de especie es la unidad fundamental
para la clasiicación taxonómica de los seres vivos.
La especie se caracteriza por estar reproductivamente aislada de grupos aines,
debido al establecimiento de barreras biológicas o geográicas que aseguran la
integridad del reservorio génico. Dentro de una misma especie podemos encontrar
diferentes variedades de tamaño, colores e incluso, formas entre los individuos; en
estos casos se habla de variedades, y se pueden reproducir entre ellos, a pesar de las
diferencias.
Con el transcurrir de mucho tiempo y por esas variaciones de los individuos de una
población, por diversas causas, los organismos se pueden diferenciar de tal manera
que ya no es posible la reproducción entre ellas, en este caso se origina una especie
nueva, que es el proceso llamado especiación. Así se forman nuevas especies, a partir
de especies antecesoras.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Población original
Las poblaciones no son estáticas, por lo tanto, la especiación ocurre cuando una
población se subdivide o se separa en dos o más partes, las cuales tienden a no
reproducirse entre ellas y, como consecuencia, acumulan diferencias a lo largo de
grandes periodos.
Especiación alopátrica
La especiación alopátrica, del griego άλλο (allo) que signiica distinto, y del latín patrĭa
(patria), que es tierra natal, se produce cuando una barrera física, o geográica, detiene
el lujo de genes entre poblaciones; es decir, la población se separa por un aislamiento
geográico. Por ejemplo, por migración, o debido a la aparición de barreras naturales y
ocurren cambios en estas subpoblaciones, que con el tiempo divergen.
Las islas Galápagos se encuentran separadas de la costa ecuatoriana y son la parte
superior de volcanes. El caso de los pinzones estudiados por Darwin es un ejemplo de
especiación alopátrica. Darwin encontró muchas similitudes entre los pinzones de las
islas y los de las costas de Sudamérica. Se supone que algunos pinzones procedentes
de las costas llegaron a las islas y quedaron aislados sin tener contacto unos con otros,
generando distintas adaptaciones.
104
Unidad
Alopátrica
Peripátrica
Parapátrica
II - Evolución
Simpátrica
Población
original
Primer paso
de la
especiación
Barrera
física
Entrada al
nuevo nicho
Entrada al
nuevo nicho
Polimorfismo
genético
Diferenciación
genética
Diferenciación
genética
Entrada al
nuevo nicho
Endogamia
en mutantes
Evolución
de la
reproducción
aislada
Las especies
hermanas
ya no pueden
reproducirse
entre ellas
Especies
evolucionadas en
aislamiento
Especies
evolucionadas
en un
nicho aislado
Especies
evolucionadas
en un nicho
contiguo
Especies
evolucionadas
en un espacio
compartido
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 2.18 Tabla comparativa de los tipos de especiación.
Por lo tanto, en la especiación alopátrica, o divergencia, con el tiempo, en las
poblaciones se generan cambios a nivel genético, que inluyen en el fenotipo, y las
poblaciones ya no se reconocen entre ellas como iguales, por lo que no se reproducen
(vuelve a revisar el texto de las aves monarca).
Si estos cambios ocurren en los límites o en las periferias del rango geográico
de la población, se conoce como especiación peripátrica, los cambios tienen un
origen alopátrico. Si la población se divide exactamente a la mitad, se le conoce como
especiación dicopátrica.
Figura 2.19 Los osos
pardos y los osos
polares tienen un
ancestro común,
pero divergieron
como especies por los
distintos ecosistemas
que habitan.
Especiación simpátrica
La especiación simpátrica, del latín similis (símilis) que signiica junto, ocurre dentro
de una misma área geográica o rango de distribución, sin embargo, hay cambios en
algunas porciones de la población original. La población se divide cuando algunos
105
Biología básica II
individuos (subpoblaciones) adquieren adaptaciones especiales, como una forma
especializada de alimentación, de determinado alimento, cambio de horario para
cazar, o cualquier comportamiento que sea una adaptación local, compartiendo una
misma ubicación con los otros individuos de la población, pero sólo en determinadas
partes de esa ubicación, las cuales tienen esas condiciones locales que originaron
la adaptación. La radiación adaptativa de ciertas especies fundadoras, surge por
adaptación al nicho, por ejemplo, el tipo de alimentación. Darwin lo observó con los
pinzones de las islas galápagos.
Pinzón mediano de árbol
(Camarhynchus pauper)
Pinzón grande de árbol
(Camarhynchus psittacula)
Pinzón pequeño de árbol
(Camarhynchus parvulus)
Pinzón de manglar
(Camarhynchus heliobates)
Pinzón vegetariano
(Camarhynchus crassirostris)
Pinzón
terrestre
ancestro. Se
alimentaba de
semillas.
y
illas
us
Sem de cact
tes
pasr
Pinzón de Darwin
conirristro
(Geospiza conirostris)
nt
e
s
cto
se
in
Br
y fr otes
uto
s
Principa
lme
Pinzón carpintero
(Camarhynchus pallidus)
Pinzón de Darwin oliváceo
Book Mart, S.A de C.V.
(Certhidea olivacea)
Pinzón de cactus comúnProhibida su reproducción parcial o total
(Geospiza scandens)
Pr
Pinzón terrestre de pico ailado
(Geospiza dificilis)
Figura 2.20 Radiación
adaptativa en pinzones Pinzón terrestre grande
de las islas Galápagos. (Geospiza magnirostris)
inc
ipal
m
s
illa
e nt e s e m
Pinzón de Cocos
(Pinaroloxia inornata)
Pinzón terrestre pequeño
(Geospiza fuliginosa)
Pinzón terrestre mediano
(Geospiza fortis)
Si los cambios ocurren en los límites del rango de la población, se conoce como
especiación parapátrica, pues los cambios tienen un origen simpátrico.
Algunos individuos de la población pueden cambiar debido a variaciones en la
ploidía o en el número de sus cromosomas, esta es la especiación por poliploidía. Su
ubicación o hábitos no cambian, y aunque se vuelven infértiles con el resto de la población, se pueden reproducir con aquellos individuos que compartan esta variación.
Es una variación de la especiación parapátrica.
Ese tipo de especiación se presenta más en plantas que en animales. Los
individuos poliploides presentan tres o más cromosomas de cada tipo. Casi 50% de las
angiospermas son poliploides, y no se pueden cruzar con la especie que le dio origen
por tener un número más elevado de cromosomas. El trigo, la avena y algunos tipos
de pasto son poliploides. También se pueden formar nuevas especies de plantas por
hibridación.
106
Unidad
II - Evolución
Duplicación
del número de
cromosoma
Trigo silvestre
2n = 28
Híbrido esteril
2n = 21
Trigo silvestre
2n = 14
Trigo harinero
(Triticum aestivum o T. vulgare)
2n = 42
Figura 2.21 Hibridación del trigo harinero o candeal.
Aislamiento reproductivo
De acuerdo con Ernst Mayr, los mecanismos de aislamiento reproductivo evitan que dos
especies se crucen o se fertilicen. Se dividen en dos tipos: precigóticos y poscigóticos,
los cuales también favorecen el origen de nuevas especies. Este aislamiento puede
ocurrir tanto en especies alopátricas, como en simpátricas.
Yegua
a
Mula (híbrido)
Fertilización
Burro
rro
Cruza
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 2.22 La mula es uno de los ejemplos más
conocidos de aislamiento reproductivo.
Mecanismos precigóticos
Los mecanismos precigóticos evitan que se forme un cigoto híbrido. Son:
1. Aislamiento ecológico: dos especies cercanas no se cruzan por tener hábitos alimenticios diferentes, aunque compartan el mismo territorio.
2. Aislamiento ecológico sexual: especies cercanas no se reproducen por tener patrones de cortejo diferentes.
3. Aislamiento temporal: las especies no se reproducen porque se aparean en diferentes épocas del año.
4. Aislamiento mecánico: estas especies tienen órganos copuladores o gametos de
diferente tamaño, lo que impide el apareamiento.
5. Aislamiento por la especiicidad de los polinizadores: en este caso, los agentes
que polinizan ciertas plantas son insectos distintos y cada uno tiene preferencia
por una especie de lor.
6. Aislamiento gamético: los organismos de fecundación externa, como las esponjas
o corales, no se fertilizan porque sus gametos poseen distintas sustancias químicas
de atracción (fertilicinas).
TIC
Para saber más sobre
la especiación, visita
el siguiente enlace.
http://bkmrt.
com/0IWS1m
107
Biología básica II
7. Aislamiento por barreras de incompatibilidad: en este caso, aunque ocurra el apareamiento de la misma especie, el producto no se logra porque los espermatozoides son inviables en los conductos sexuales de la hembra.
Mecanismos poscigóticos
Aunque ocurra el apareamiento, los productos no se logran o se limitan por diversas
causas. Éstas son:
1. Inviabilidad de los híbridos: los embriones mueren en edades tempranas de desarrollo.
2. Esterilidad genética de los híbridos: los híbridos pueden nacer y ser saludables,
pero son estériles.
3. Deterioro de la segunda generación híbrida: los híbridos de la primera generación pueden ser vigorosos y fértiles, pero los de la segunda son débiles o mueren,
como en el caso de los ligres (que resultan de la cruza forzada de un león con una
tigresa).
Actividad de aprendizaje 9
` En parejas, elaboraren hipótesis relacionadas con lo que le ocurrirá a las poblaciones en las
siguientes situaciones. Escriban los resultados en sus cuadernos.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Situación 1
Una población de lagartijas es dividida en dos grupos, debido al cambio del cauce de un río.
Uno de los grupos abarca 90% de los individuos (población A) y el otro, 10% (población B). Este
aislamiento se mantiene por milenios.
Situación 2
Siguiendo el caso anterior, algunos individuos de la población B se reúnen con la población A.
Situación 3
En la Polinesia, al avanzar hacia el oeste, pasamos por una serie de archipiélagos de origen variado, donde se observa que la diversidad de seres vivos aumenta conforme nos acercamos al
continente australiano (ver gráica).
Nueva Guinea
Is Salomón
Is. Nuevas Hébridas
Australia
108
Nueva Calenonia
Is. Marquesas
Fidji
Is. Samoa
Is. de la Sociedad
Is. Mangareva
Is. Henderson
Unidad
II - Evolución
1. ¿A qué se debe el aumento o disminución de diversidad en este grupo de islas?
a ) proximidad al lugar de origen de las especies
b ) vientos dominantes
c ) corrientes marinas
2. ¿Qué tipo de especies abundarán más en las islas más alejadas del lugar de origen?
a ) Mamíferos pequeños, por el tamaño de las islas
b ) Aves y plantas con semillas que se dispersan por el viento o lotando en al agua
c ) Reptiles, porque pueden nadar de isla en isla
3. Escribe una conclusión general de esta situación.
Tipos de evolución
a nivel especie
Además de la evolución divergente, en
la que un ancestro común, a partir de las
características del ambiente y selección
natural, y demás factores que hemos revisado, da origen a nuevas especies. Por
otro lado, encontramos que diferentes
especies, con diferentes ancestros, coinciden en su forma de adaptación, a esto
lo conocemos como evolución convergente. Un ejemplo son los mamíferos del
ártico, los cuales tienen un pelaje blanco,
que los ayuda a sobrevivir en este ambiente, ya que los confunde o camula
con la nieve.
Sin embargo, existen otras adaptaciones en los animales, como las estructuras
análogas y homólogas, que se revisaron en
el tema analogías y homologías.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 2.23 Especies del Ártico como
ejemplo de la evolución convergente.
Evolución de una población
Como ya has visto, existen diferentes mecanismos y formas de evolución a nivel especie. Esos cambios impactan en una población determinada; además, se heredan
de generación a generación, y es relativamente constante, a menos que un suceso
importante interiera. Existe un principio, basado en cálculos matemáticos, que describe un estado idealizado de una población, y las variaciones genéticas en la naturaleza
pueden medirse como cambios evolutivos al compararlas con tal estado de equilibrio.
109
Biología básica II
TIC
En el enlace, revisa
el caso de la historia
poblacional del
jaguar (Panthera
onca).
http://bkmrt.com/
nedk29
Ley de equilibrio de Hardy-Weinberg
En 1908, dos genetistas importantes de la época, el inglés Godfrey Harold Hardy y el
alemán Wilhelm Weinberg, propusieron un modelo matemático para explicar que las
combinaciones resultantes del proceso de apareamiento y reproducción, ocurrido en
cada generación de los organismos diploides, permanecen constantes de una generación a otra; es decir, no se altera la poza génica o reservorio génico.
Esto sucede siempre y cuando se cumplan cuatro condiciones:
•
•
•
•
Que no haya mutaciones.
Que la población sea grande.
Que no haya migración.
Que el apareamiento sea al azar y que no haya diferencia en el éxito reproductivo.
Esta ley explica que la evolución en una población es igual a cero si la frecuencia de
los genes alelos, o frecuencia alélica, se mantiene constante. Entonces, el reservorio
génico queda en equilibrio y se expresa con la siguiente ecuación:
p2 + 2pq + q2 = 1
Donde:
• p = frecuencia de ocurrencia del alelo dominante (A o A1)
• q = frecuencia de ocurrencia del alelo recesivo (a o A2)
• 1 = Número total de individuos (100%)
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Ya que conocemos las frecuencias de A y de a, el principio de Hardy-Weinberg nos
permite calcular la frecuencia genotípica en la población, de tal forma que:
• p2 = frecuencia de individuos con el genotipo AA (homocigoto dominante)
• 2pq = frecuencia de individuos con el genotipo Aa (heterocigoto)
• q2 = frecuencia de individuos con el genotipo aa (homocigoto recesivo)
Sin embargo, estas condiciones se cumplen pocas veces en la realidad, pero son
bases importantes para explicar los procesos genéticos de evolución de una población:
sirven como un punto de comparación.
Si de manera hipotética, en una población existe 50% de frecuencia alélica para A y
50% para a, entonces, tenemos que:
Frecuencia del alelo A = 0.5
Frecuencia del alelo a = 0.5
Si la frecuencia A = p
La frecuencia a = q
Por lo tanto:
p+q=1
Según la ley de Hardy-Weinberg, en las condiciones descritas (es decir: sin mutaciones, ni migraciones, en una población grande y con apareamientos al azar),
podemos obtener las frecuencias genéticas de una población con la siguiente fórmula:
(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1
110
Unidad
II - Evolución
Entonces sustituimos:
p2
+
2pq
+
q2
AA
+
Aa
+
Aa
(0.5) (0.5)
+
2(0.5) (0.5)
+
(0.5) (0.5)=
0.25
+
0.50
+
0.25 = 1
Lo que signiica que 25% de la población tiene el genotipo homocigoto dominante
AA, el genotipo heterocigoto Aa es de 50%, y el homocigoto recesivo, 25%.
Algunas formas en que se altera la ley de Hardy–Weinberg son el apareamiento no
aleatorio (un ejemplo claro es la autopolinización) y la endogamia (que se da por consanguinidad, aumentando los genes homocigotos y disminuyendo los heterocigotos).
Actividad de aprendizaje 10
` Resuelve los siguientes problemas de Hardy-Weinberg en tu cuaderno.
1. En una población de arañas se observan tres genotipos para la coloración:
en 203 individuos está el CC (verde), en 335 individuos encontramos Cc
(verde) y en 227 encontramos cc (gris).
a ) Determina la frecuencia genotípica.
b ) Determina la frecuencia alélica.
2. En otra población, al otro lado del lago, encontramos que hay una subpoblación de las arañas que llegaron lotando en un tronco durante una lluvia.
Después de un periodo de tiempo, se encontraron 500 individuos, de los
cuales 110 son grises.
a ) ¿Cuáles serían las frecuencias alélicas y las frecuencias genotípicas en
esta población?
3. Dos poblaciones de ranas están en equilibrio Hardy-Weinberg para un gen
con dos alelos, M y m. La frecuencia de los alelos de m en la población 1
es 0.2 y 0.4 en la población 2.
a ) Si hubiera 100 ranas en cada población, ¿cuál sería la diferencia en el
número de ranas heterocigóticas entre ambas poblaciones?
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Coespeciación o coevolución
TIC
Para aprender
más sobre la
coespeciación, te
recomendamos el
siguiente enlace.
http://bkmrt.com/
l2cTRP
Además de divergencia y convergencia, también encontramos el proceso de coevolución, el cual se presenta cuando dos especies establecen interacciones ecológicas muy
dependientes, provocando una evolución simultánea. Por lo tanto, para que se considere como coevolución es necesario que las adaptaciones que desarrolla la especie
1 sean resultado de las adaptaciones de la especie 2; así, la primera incrementará su
éxito reproductivo. Por otra parte, la especie 2 desarrollará otra adaptación o mejora
que le permitirá utilizar alguna característica de la especie 1 que favorecerá su éxito
reproductivo. Sin embargo, también hay interacciones en las que una de las especies
es parásita, como en el caso de algunas aves y sus piojos.
111
Biología básica II
Especie 1
cambio
estado 1
cambio
estado 2
cambio
estado 3
estado 1
cambio
estado 2
cambio
estado 3
Especie 2
cambio
Algunos ejemplos son la lor asclepia y la mariposa monarca. La primera tiene un
glucósido tóxico y la oruga se alimenta de esta lor “venenosa”, porque ha desarrollado
enzimas que acumulan el veneno sin causarle daño; sin embargo, si las aves se comen a
la mariposa, enfermarán y morirán. La asclepia y la monarca han coevolucionado.
Existen muchos ejemplos de la coevolución, proceso mediante el cual se especializa
cada organismo participante en ella.
Actividad de aprendizaje 10
Coevolución de angiospermas con animales
Las plantas que producen recompensas para los polinizadores no lo hacen porque quieran alimentarlos gratuitamente. Esta característica se generó porque asegura la llegada del polen a
otras lores de su misma especie y, de esta manera, la planta puede perpetuar a su especie.
A continuación, se muestran tres tipos diferentes de lores, y tres especies con las que han coevolucionado. Se mencionan algunas características de las lores para que, en equipo, puedan
establecer una relación de coevolución. En su cuaderno, generen hipótesis que expliquen cada
una de las tres relaciones que encontraron.
Planta
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Cactácea: produce olores fétidos, es de zonas cálidas.
Flor de cactus: lores grandes
y con más néctar, colores pálidos, aromas intensos.
Iiwi
Murciélago
Mosca
Animal
Lobelia: colores llamativos,
pétalos largos y forma cónica.
112
Unidad
II - Evolución
Pruebas de la especiación
Existen algunos modelos que explican la especiación. Sin embargo, como ya se ha visto,
es un proceso que requiere largos periodos y,
por su lejanía temporal, no existen testigos de
primera mano con el registro del fenómeno. A
la fecha, se pueden formular hipótesis de que
han ocurrido eventos de especiación, en ocasiones con una fecha aproximada, pero todavía
no queda claro cómo suceden.
Para darnos idea de cómo ocurren estos
procesos, se han diseñado modelos, los cuales
sirven para hacer predicciones y cotejarlos con
las observaciones realizadas directamente soFigura 2.24 Desplazamiento
bre el fenómeno bajo estudio, así como con los
y deriva genética de las
resultados de los experimentos. Un ejemplo de
salamandras en California.
estos modelos es el de especiación alopátrica,
que es de los más comunes. Bajo este modelo, se analizan los patrones geográicos: si
existe una especiación alopátrica se puede predecir cuáles poblaciones de una misma
especie, en distintos puntos geográicos, serán genéticamente diferentes.
Son bastantes los casos que se basan en este tipo de observaciones, ya que es un
hecho recurrente en diferentes especies. Por ejemplo, en el caso de las salamandras
en California, la especie muestra “variaciones o variedades” fenotípicas y genéticas.
Ocurre una separación o división de la población original, en este caso geográica, lo
que disminuye el lujo génico, dando como resultado, a través de mucho tiempo, poblaciones que ya no se pueden reproducir, pero que tienen un ancestro común.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Evolución humana
Evolución de los primates
Las tendencias en la evolución de los primates están relacionadas con diversas adaptaciones a la vida arbórea. La clase mamífera incluye el orden de los primates en el cual
se encuentra el ser humano.
Actualmente, el orden de los primates se divide en prosimios o primates inferiores
y antropoides o primates superiores (donde se encuentra el hombre).
Figura 2.25 Los seres humanos
pertenecen a la gran familia de los
primates.
113
Biología básica II
Principales líneas de la evolución de los primates
Los prosimios son animales más pequeños que los monos. Son arborícolas, de tamaño
pequeño o mediano, de hábitos nocturnos. Algunos comen insectos; otros, frutos, lores u hojas. Un ejemplo es la musaraña arborícola.
Antropoides
Para
saber +
En nuestra especie,
Homo sapiens, los
niveles taxonómicos
son:
Dominio: Eukaria
Reino: Animalia
Phylum: cordados
Clase: mamíferos
Orden: primates
Familia: homínidos
Género: Homo
Especie: sapiens
Los monos, antropomorfos y humanos, constituyen el grupo de los antropoides. Actualmente los monos son más grandes que los prosimios. Los monos tienen una organización social: las hembras cuidan y protegen a sus crías, mientras que los machos
protegen al grupo en general. En los monos se distinguen dos grupos principales:
1. Los platirrinos o de nariz ancha.
2. Los catarrinos o de nariz hacia abajo.
Los antropomorfos actuales comprenden cuatro géneros: Hilobates (gibones), Pongo (orangutanes), Pan (chimpancés) y Gorilla (gorilas). En general, los antropomorfos
son más grandes que los monos, al igual que su cerebro. Los antropomorfos y los humanos pertenecen a la superfamilia de los hominoides.
Origen de los homínidos
La paleoantropología es la rama de la Biología que estudia los ancestros del hombre.
Los fósiles homínidos se pueden agrupar en dos géneros: Australopithecus y Homo.
Book Mart, S.A de C.V.
Características de los Australopithecus
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 2.26 Cráneo de
Australopithecus.
114
El género Australopithecus incluye varias especies, las más antiguas son el Australopithecus anamensis y Australopithecus ramidus. Los australopitecos posteriores incluyen especies que se han clasiicado en dos grupos: los gráciles y los robustos.
Los gráciles aparecieron en el sur de África hace 3 o 2 millones de años. Eran
de tamaño pequeño y se estima que pesaban entre 30 y 50 kilogramos. Sus dientes y muelas eran de tamaño reducido, caminaban erectos, tenían la parte frontal
del cráneo en forma redondeada, medían alrededor de 120 cm y su cerebro unos
450 cm3. Este linaje está representado por el Australopithecus africanus.
El linaje de los Australopithecus robustus se registra desde 2.4 o 1.2 hasta un
millón de años. Al primero de estos australopitecinos se le nombró Zinjanthropus; fue hallado por Mary Leakey en Olduvai, Tanzania, en 1959, y fue datado en
1.8 millones de años. Representa a la especie conocida como Australopithecus
boisei.
Otros australopitecinos que representan este linaje son: A. robustus y A.
aethiopicus. Estos son más grandes que los australopitecinos gráciles, se estima que su
peso estaba entre los 40 y 80 kg, tenían una cara más amplia, dientes pequeños, pero
molares más grandes, presencia de una cresta ósea semejante a la de los gorilas y la
caja del cerebro tenía una capacidad promedio de 500 cm3. Eran vegetarianos y podían
ingerir nueces, frutos de cáscara dura, tubérculos y vegetales ibrosos.
Existen diferentes interpretaciones entre las relaciones ilogenéticas de las especies
gráciles y robustas A. robustus y A. boisei. Por un lado, se consideran ramas separadas
del árbol genealógico; por otro lado, algunos especialistas consideran que las especies
robustas deben estar incluidas en un nuevo género denominado Paranthropus. Actualmente existen varias hipótesis ilogenéticas que representan las relaciones entre los
australopitecinos y el género Homo.
Unidad
II - Evolución
El género Homo
TIC
Homo habilis
Su nombre signiica “hombre hábil”. Data de 2 millones de años aproximadamente o
más, y parece ser que se trata de los primeros homínidos que fabricaron herramientas. El
primer hallazgo fue hecho por Louis Leakey en 1972, también en Olduvai (Tanzania). El
Homo habilis tenía un volumen endocraneal de 500-800 cm3, medía entre 140 y 180 cm
y pesaba entre 40 y 80 kg. Tenía frente prominente y amplia, lo que sugiere un notable
desarrollo de las zonas neocorticales de los lóbulos frontal y temporal, así como de las
regiones cerebrales. Era bípedo completo, claramente omnívoro, fabricaba útiles y herramientas de piedra y habitaba en las vastas sabanas africanas. Probablemente fue constructor de habitáculos. Los registros muestran su coexistencia con los Australopithecus.
El siguiente video te
mostrará el proceso
de la evolución
humana.
http://bkmrt.
com/1798fR
Homo erectus
Los registros fósiles de diferentes lugares indican que el Homo erectus se originó en
África, hace 1.6 millones de años y migró a Asia hace por lo menos un millón de años.
En 1896 se encontraron restos en Java, los cuales se denominaron “hombre de Java”.
En 1929 se encontraron más de 40 individuos en Pekín y se conocieron como “hombre
de Pekín”. El fósil más antiguo de Homo erectus fue hallado en el lago Turkana, Kenia, por
Kamoya Kimeu, y data de 1.6 millones de años.
Corresponde a un niño de aproximadamente
12 años con una estatura de 165 cm.
Homo sapiens y neandertales
Hace 40 000 años
El Homo erectus, en comparación con el
Homo habilis, tenía un volumen endocraneal
60 000 años atrás
de 750 a 1,250 cm3, medía entre 140 y 180 cm
y pesaba alrededor de 40 a 80 kg. Tenía una
40
00
60 000 años atrás
0a
frente prominente; evidentemente era omníño
sa
60 000 años atrás
trá
s
voro y bípedo. Su hábitat era variado; utilizaba
60 0
00 una diversidad de herramientas de piedra; se le
50 0
H. ssapienss y
00
año
atribuye la invención del fuego, ya que los esde
denisovanos
en
sa
trá
50 000
0 años atrás
s
pecímenes hallados en China, están claramente
Antes de la
100 000 años atrás
migración africana
asociados a residuos de fogatas.
120 000 años atrás
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Homo neanderthalensis
H. sapienss y otras
“Los neandertales vivieron en Europa y Medio
especies humanas
Oriente en un periodo que abarca desde 250 mil
desconocidas
200 000 - 90 000
años atrás hasta su extinción, hace 35 mil años.
años atrás
El nombre de esta especie, Homo neanderthalensis, se debe a que los primeros fósiles que
la representan fueron hallados en una cueva del
valle de Neander en Alemania” (Curtis, 2001).
Se cree que los neandertales representan una forma antigua de nuestra especie, Figura 2.27 El hombre
ya que existen grandes similitudes, aunque son más robustos y con cráneos de ma- de Neandertal fue una
yor tamaño (1,450 cm3). Vestían ropas hechas con pieles de animales para proteger- especie del género Homo
se del frío, recolectaban vegetales y cazaban. Vivían en cuevas y utilizaban el fuego. que vivió junto a nuestros
ancestros directos antes
de extinguirse, hace 35
Homo sapiens
Según los hallazgos de fósiles encontrados en el Medio Oriente, podemos saber mil años. Un porcentaje
que el Homo sapiens ya había evolucionado hace 100 000 años. Migró desde África pequeño del ADN del
a nuevas tierras y pronto invadió otros territorios; entonces todo cambió: la pobla- hombre actual proviene de
ción aumentó y la cultura humana empezó a extenderse. De esta forma surgió una los neandertales.
115
Biología básica II
cultura llamada “musteriense”, caracterizada por un incremento notable en la cantidad
y diversidad de herramientas que utilizaban sus pobladores, elaboradas con técnicas
más reinadas y especializadas para ciertos usos.
Hace 65 mil años aproximadamente, nuestra especie se extendió por todo el planeta,
y así nació la segunda cultura llamada “auriñaciense”. En esta etapa, el hombre superó
en más de 100 el número de herramientas y además, utilizó materiales nuevos. El aumento de la población y quizá la escasez de recursos —debido a que se dedicaban a la
recolección y a la caza— obligó a nuestros antepasados a migrar a otros lugares.
“Existen numerosos testimonios de que los cazadores de la última edad del hielo,
hace más de 20 mil años, usaban una gran cantidad de símbolos: representaron a los
animales que cazaban pintándolos en las paredes de las cuevas, tallaron iguras de
mujeres en piedras y huesos o las moldearon en arcilla; también construyeron instrumentos musicales” (Curtis, 2001).
No se sabe a ciencia cierta cuándo empezaron a utilizar el lenguaje oral, pero se
cree que fue cuando empezaron a pintar.
La evolución cultural ha sido mucho más rápida que la biológica, de la Edad de
Piedra a la alta tecnología. ¿Qué nos depara el destino? ¿Nuestra tecnología podrá
mejorar nuestra calidad de vida? ¿Podremos utilizar nuestra creatividad e inteligencia
para evitar el derroche de los recursos naturales renovables y no renovables, evitar el
hambre, y ubicarnos en nuestra escala de vida?
Actividad de aprendizaje 11
Book Mart, S.A de C.V.
` Observa la siguiente imagen y realiza las actividades.
Prohibida
su reproducción
o total
1. En tu cuaderno,
elabora una tabla de parcial
tres columnas:
a ) En la primera, anota las especies que aparecen en la igura.
b ) En la segunda, describe sus características.
c ) En la tercera, escribe el periodo cronológico en el que la especie existió.
Anota las especies en orden de aparición.
Homo floresiensis
Homo
rudolfensis
Homo
neanderthalensis
Homo
sapiens
116
Homo
heidelbergensis
Homo erectus
Homo habilis
Unidad
Especie
Características
físicas
Eventos
importantes
II - Evolución
Periodo
cronológico en
que existieron
o existen
Homo
loresiensis
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
TIC
Utiliza el recurso interactivo del Smithsonian (al que puedes acceder con el vínculo de la derecha) para apoyarte en la elaboración de la tabla.
¿Por qué solo existe la especie de humanos Homo sapiens en la actualidad?
Argumenta, a partir de las teorías de la evolución.
Recurso interactivo
del Smithsonian.
http://bkmrt.com/
b529zw
117
Biología básica II
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` Revisa de nuevo el tema microevolución y, con base en tus conocimientos, contesta en tu cuaderno las
preguntas.
Martha sufre un problema de alergias y frecuentemente padece infecciones
en la garganta. Al ir al médico, éste le receto un tratamiento con antibiótico:
amoxicilina, por una semana. A la semana siguiente, Martha tuvo que volver
al médico, no tuvo un mayor efecto contra la infección que traía. El médico le
recetó otro antibiótico.
1. ¿Por qué crees que le sucedió esto a Martha?
2. Considerando los mecanismos de la microevolución, ¿cómo explicarías lo ocurrido?
` Analiza este segundo caso y contesta en tu cuaderno.
Un cientíico realiza un experimento con dos poblaciones de aves distintas, A y
B. Las observa por cinco generaciones. La siguiente tabla presenta las secuencias de cada una de ellas, según su conformación de un gen, presente en las
dos poblaciones, A y B.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Gen de la población A
Gen de la población B
1. ATG CC TA
1. ATG CC TA
2. ATG CC TA
2. ATC CC TA
3. ATG CC TA
3. TTC CC TA
4. ATG CC TA
4. TTC CC TA
5. ATC GC TT
5. ATG CC TA
1. Explica en cuál de las dos poblaciones, al cabo de la quinta generación, se hace invisible el cambio
evolutivo.
2. ¿Cuál de las dos poblaciones durante cinco generaciones ha estado sometida a un ambiente más estable? Explica.
3. ¿Cuál es la causa involucrada en los cambios que se puedan manifestar en las dos poblaciones?
118
Unidad
II - Evolución
Macroevolución: ¿cómo funciona
la evolución a gran escala?
Exploro
mis conocimientos
` A partir de la imagen, discutan en clase: ¿qué
organismo crees que esté al inicio de las ramiicaciones? ¿Qué puedes decir acerca del
origen de estos organismos? ¿Qué tienen en
común y en qué diieren? ¿Cuáles animales están más relacionados? ¿Cómo lo sabes? Luego, contesta las preguntas en tu cuaderno.
1. Elabora un cuadro comparativo de cuatro
columnas, señalando el tipo de organismo,
hábitat, nicho y alimentación de las especies
de la imagen.
2. ¿En función de qué se dan las especiaciones
(ramiicaciones)?
3. ¿Cómo podrías comprobar que, en efecto,
son animales relacionados? Argumenta.
Guepardo
Morsa
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Actividad de inicio
` Indaga en tres fuentes coniables las deiniciones de microevolución y macroevolución.
Anótalas en tu cuaderno junto con las respuestas a las siguientes preguntas.
1. Según esas deiniciones, ¿qué diferencia
hay entre ambas?
2. ¿Alguno de los dos procesos se puede estudiar a escala de tiempo humana; es decir,
una sola persona puede hacer registro de
alguno de los procesos?
3. ¿De cuáles sí podría y por qué?
Elefante
marino
León
Leopardo
Oso
Mapache
Hiena
Lobo
Zorro
119
Biología básica II
Adquiero
mi conocimiento
Trabajando
como biólogo
Avanza en tu proyecto de ciencias.
En este momento
del curso, te recomendamos realizar la
sección Marco teórico (p. 131).
¿Qué es la macroevolución?
Las deiniciones de microevolución y macroevolución son diferentes, pero en ambas
se involucran los mismos procesos. Mientras que la microevolución se deine como
el cambio de frecuencia de los alelos dentro de una población, la macroevolución se
deine como un cambio evolutivo a nivel de especie o niveles más altos, esto es, la
formación de nuevas especies, nuevos géneros, así sucesivamente. Incluso, se podría
decir que la macroevolución se da a partir de la microevolución.
La especiación es diferente de la microevolución, ya que la primera, usualmente
requiere un factor de aislamiento que origina a una especie nueva. Estos aislamientos,
como ya hemos visto, son de diferente índole. Pero además del aislamiento y la microevolución, la especiación no requiere de otros procesos. La macroevolución es más
difícil de observar directamente. Sin embargo, se podría decir que sólo necesita de la
microevolución, y al observarla y registrarla, se podría corroborar.
Los grandes cambios repentinos pueden ocurrir, pero son poco comunes, y no son
la única fuente de cambios macroevolutivos. Por ello, se piensa que los pequeños cambios se van acumulando con el paso del tiempo, constituyendo grandes cambios. Las
evidencias de macroevolución se pueden constatar en los cambios progresivos que se
encuentran en los registros fósiles, así como en los patrones de similitudes entre los
diferentes organismos vivos, lo cual nos muestra que hace mucho tiempo no existían
tales o cuales especies, como las que viven ahora. Sin embargo, aún hay un debate
entre los cientíicos en torno a cómo ocurre la macroevolución.
Cuando hablemos de macroevolución, haremos referencia a la evolución por encima del nivel de especie. Por ejemplo, en lugar de centrarse en una especie individual
de escarabajo, bajo la mirada macroevolutiva, se requeriría que nos distanciáramos
del árbol de la vida para evaluar la diversidad de todo el clado de los escarabajos y su
ubicación en el árbol.
Igual que en la microevolución, los mecanismos evolutivos básicos que actúan son
la mutación, la migración, la deriva genética y la selección natural, y ellos pueden
ayudar a explicar muchos de los patrones a gran escala en la historia de la vida. Estos
mecanismos evolutivos básicos pueden producir cambios evolutivos importantes si se
les da el tiempo suiciente.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Microevolución
120
 Mutación
 Flujo génico

1 3,800 millones de años 5 Macroevolución
 Derivación genética
 Selección natural
La evolución a gran escala se conoce como macroevolución. Un ejemplo es la evolución convergente que se da en organismos con parentesco lejano, pero con adaptaciones similares, como las alas de las aves y los murciélagos (y la forma hidrodinámica
de peces, delines y ballenas).
Unidad
II - Evolución
Figura 2.28 Ejemplos de
macroevolución: las alas del colibrí
y del murciélago tienen orígenes
distintos, son divergentes, así
como las aletas de los tiburones,
delines y ballenas. Sin embargo,
alas y aletas de estas especies son
estructuras análogas desarrolladas
por evolución convergente.
Actividad de aprendizaje 13
` En equipos, observen los siguientes grupos de organismos y determinen a qué tipo de evolución corresponde: microevolución o macroevolución, y debajo de cada grupo, explica por qué esa elección.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Patrones o teorías de macroevolución
A continuación, se presentan formas en las que se generan nuevas especies a nivel
macroevolutivo. Incluso, pudiera existir combinación de ellas.
121
Biología básica II
Cambio ilético gradual o modelo del gradualismo (anagénesis)
El cambio ilético es el cambio gradual dentro de un linaje individual (especie) a lo largo
del tiempo.
Cambio ilogenético (cladogénesis)
Es el cambio evolutivo que produce la bifurcación de poblaciones, unas respecto de
otras para formar especies nuevas originando nuevas ramas. Puede surgir de la radiación adaptativa. Los paleontólogos S. Gould
Tiempo
Tiempo
y N. Eldredge han presentado evidencias
a) Cambio filético gradual
b) Equilibrio puntuado
de un patrón adicional de macroevolución,
conocido como modelo del equilibrio interFigura 2.29 Observa
mitente o puntuado. Este modelo propone
cómo los patrones
que las nuevas especies se forman en periodos muy breves, casi instantáneos, en la
tienen un ancestro
escala del tiempo geológico, a partir de pequeñas poblaciones periféricas aisladas.
común y, con el
También menciona que existen periodos largos sin cambios en la especie (en estasis)
paso del tiempo, se
que luego se ven interrumpidos por periodos de especiación rápida.
originan especiaciones,
explicados de forma
Radiación adaptativa
diferente. En el
La radiación adaptativa es la formación rápida de muchas especies nuevas, a partir
gradual, una especie
de un único ancestro, las cuales son capaces de invadir nuevas zonas por poseer una
se va modiicando
nueva característica clave; por ejemplo, la aparición de los mamíferos.
gradualmente, mientras
que en el segundo, se
Extinción en masa
generan subpoblaciones
La extinción es la desaparición completa de una especie. El registro fósil muestra una
que luego se
tasa de extinción de fondo lenta y continua, interrumpida periódicamente por extincioespecializan.
nes masivas que involucran a enormes números de especies y, en ocasiones, a grupos
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
de rango superior. Las olas de extinción masiva se presentan cuando, de manera súbita, se produce una desaparición de la diversidad. La extinción de los dinosaurios es un
ejemplo de extinción en masa.
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` Realiza las siguientes actividades.
1. Observa con tu profesor diversas imágenes que permitan identiicar los conceptos de extinción, cladogénesis, radiación adaptativa y cambio ilético.
2. Escríbelos en tu libreta y explica por qué consideraste que tenían relación con alguno de esos
conceptos.
3. Expón tus resultados ante el grupo.
122
Unidad
II - Evolución
La evolución en la actualidad
Exploro
mis conocimientos
` Lee el texto y contesta las preguntas.
El uso de filogenias para
encontrar tratamientos para el cáncer
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
El taxol es un fármaco o compuesto, derivado de algunas sustancias de
plantas, del género Taxus, que cumple la función de agente inhibidor de
microtúbulos, y debido a que éstos son parte del aparato de la célula
que sirven para división y replicación de la misma, su acción resulta en la
muerte celular. Este compuesto fue descubierto por dos investigadores,
en Nueva York. Cuando el taxol fue obtenido por primera vez, fue de la
especie T. brevifolia o tejo del Pacíico.
Su extracción y distribución más amplia se diicultó, por lo que se pensó
que plantas cercanas podrían producir algún compuesto muy similar. Para
localizarlos, se basaron en las relaciones evolutivas entre las diferentes especies de tejo. Afortunadamente, acertaron y se descubrió que las hojas del
tejo europeo (T. baccata) producían un compuesto parecido, que también
se podía utilizar para producir eicientemente el taxol. Actualmente, este fármaco está disponible de manera más global, para el tratamiento de cáncer.
H. Zell. Wikimedia
Commons
1. ¿Cuáles disciplinas se encuentran trabajando de manera transversal en la búsqueda
de tratamientos contra el cáncer?
2. ¿Por qué pensaron en buscar árboles relacionados evolutivamente?
3. ¿Qué pasaría si T. brevifolia fuera la única especie?
Actividad de inicio
En parejas, indaguen qué son las ilogenias, cuáles son sus características, qué función tienen,
cómo se deben leer y para qué se utilizan en la actualidad. Discutan sus hallazgos en clase.
123
Biología básica II
Adquiero
mi conocimiento
La velocidad de la evolución
Sí es un clado
La velocidad de los procesos evolutivos dependerá de las circunstancias en las que se
encuentre el organismo, así como de los mecanismos microevolutivos y de los patrones
macroevolutivos. Sin embargo, existe el concepto de tasa evolutiva, que es la velocidad a la que una población adquiere mutaciones que se ijan en ella y la diferencia del
resto de su especie. También se puede entender como el tiempo que ha pasado desde
la separación de dos especies. Esto ya sería en términos macroevolutivos, es decir,
cuando se da la especiación.
Una especie sometida a condiciones más especíicas tendrá una tasa evolutiva mayor, pues requiere adaptaciones. Este aumento en la tasa evolutiva supone más cambios en la secuencia de la cadena de ADN, que a su vez puede traer consigo “errores”
en la duplicación del ADN. Sin embargo, no ocurre lo mismo en toda la extensión de
la cadena, ya que existen genes (secciones) muy conservados, como los que se encargan de la síntesis de ribosomas, que prácticamente se mantienen sin alteraciones, y
es a través de su comparación que se pueden establecer relaciones ilogenéticas entre
organismos para determinar qué tan separados o relacionados están. Otras formas de
encontrar relaciones ilogenéticas es el uso del ADN mitocondrial.
No es un clado
Sí es un clado
No es un clado
Figura 2.30
Representaciones
gráicas de los clados.
La diversidad
los clados
Book
Mart, S.A deen
C.V.
Prohibida
su
reproducción
total
Un clado es una
agrupación
que contiene unparcial
antepasado o
común
y todos los descen-
La tasa evolutiva en algunas proteínas parece tener una tasa de cambio
especíica; aunque las tasas diieren,
en lo general, se pueden considerar
como constantes en lo particular,
por proteína.
Proteínas
Tasa de
sustitución
(por 1000
millones de
años)
Fibrinopéptidos
8.3
Ribonucleasa
2.1
Lisozima
2.0
Hemoglobinas
1.0
Mioglobina
0.9
Insulina
0.4
Citocromo c
0.3
Histona H4
0.01
Se muestra el número medio de
sustituciones por cada 1000 millones de años para cada proteína.
124
dientes (vivos y extintos) de ese antepasado. En el estudio de las ilogenias de los organismos, cada clado está representado como una rama o grupo monoilético.
Según lo revisado en los temas anteriores, estos clados se dan principalmente en
función de los nichos o funciones ecológicas disponibles, a los cuales los organismos se
adaptan y especializan. Pueden ser originados por los diferentes tipos de aislamiento
(geográico o de apareamiento, por ejemplo), por extinciones o por la radiación adaptativa.
Actividad de aprendizaje 13
` ¿Cómo afectan las actividades humanas la velocidad de evolución de las
especies? Busca y describe tres especies cuya velocidad de evolución se ve
inluenciada por las actividades humanas.
Unidad
II - Evolución
El árbol filogenético
Los árboles ilogenéticos son diagramas que representan las líneas evolutivas de los
descendientes de diferentes especies, organismos, o genes de un ancestro común. Las
ilogenias son herramientas fundamentales que sirven para organizar nuestro conocimiento de la diversidad biológica o biodiversidad, estructurar clasiicaciones y para
proveer una explicación de eventos que ocurrieron durante la evolución.
Entendiendo filogenias
¿Cómo se deben interpretar estos diagramas? Te presentamos algunos conceptos de
la terminología que se utiliza para describir y entender la ilogenia, a través de un ejemplo de diagrama de árbol.
El árbol ilogenético se compone de una línea diagonal con tres líneas perpendiculares (también en diagonal) que salen de la principal. El término que aparece en la
base de las líneas, que representa la población ancestral, se llama raíz. El punto donde
surgen las nuevas líneas perpendiculares se denomina nodo. Al inal o terminal de cada
línea o rama perpendicular se coloca el taxón al que pertenece el organismo.
Bacterias
Aves
Homo
Marsupiales
Taxa
Figura 2.31 La raíz es
la población ancestral
de donde todas las
especies se originan.
El nodo representa un
punto de ramiicación de
la población original. Las
terminaciones ocurren al
inal de cada rama y se
etiquetan con los taxa
de las poblaciones que
representa cada rama.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Nodo
Raíz
En el ejemplo anterior, existen tres nodos. ¿Qué nos dice este ejemplo en cuanto a
la evolución de los cuatro taxa o taxones?
Por otra parte, en el siguiente ejemplo se representa, en dos árboles idénticos, a un
grupo monoilético y uno que no lo es. Los árboles muestran relaciones evolutivas entre
cuatro taxa: mamíferos, lagartijas, cocodrilos y aves. Los cuadros punteados muestran
dónde se pueden hacer cortes para identiicar grupos monoiléticos y no monoiléticos.
Un grupo monoilético o clado requiere un solo corte para separarlo del resto del árbol.
En contraste, uno no monoilético requiere, al menos, dos cortes.
Mamífero
Lagartija
Figura 2.32
Representación de un
grupo monoilético y
uno no monoilético.
Cocodrilo
Ave
Mamífero
Lagartija
Cocodrilo
Ave
Grupo monofilético
= Claro
Grupo no monofilético
125
Biología básica II
Elaboración y lectura del árbol filogenético
Ahora, examinaremos el patrón de ramiicaciones. La longitud de las ramas es irrelevante, ya que sólo se trazan de manera que sea legible. Los árboles que se muestran a
continuación contienen la misma información, aunque sus ramas son diferentes.
A
B
C
D
A
B C
D
D
A
C
B
Figura 2.33 Patrones
de descendencia
evolutiva. La
información es la misma,
independientemente del
largo de las ramas.
Observa los siguientes diagramas de árbol ilogenético, los cuales contienen las
mismas relaciones evolutivas entres cuatro taxa: A, B, C y D. En el primer diagrama, los
taxa se representan con líneas diagonales descendentes. En el de en medio, los taxa
se presentan como líneas horizontales, conectadas entre ellas por líneas verticales. En
el último diagrama, los taxa se muestran por líneas curvas interconectadas, formando
un árbol circular.
Book Mart, S.A de C.V.
B
Prohibida su reproducción
parcial o total
D
C
C
B
B
C
D
A
Figura 2.34
Tipos de árboles
ilogenéticos. Estos
árboles representan
relaciones equivalentes,
independientemente de
su apariencia.
126
D
A
A
Pudiera parecer confuso que estos tres diagramas contengan la misma información
con respecto a los linajes evolutivos de los cuatro taxa, pero debido a que los linajes no
tienen posición verdadera o forma deinida, es válido hacer cualquier tipo de trazo. Por
lo tanto, son equivalentes. La única regla sería que las relaciones evolutivas se puedan
interpretar de la misma manera, a pesar de la forma que se dé al diagrama; es decir, sin
necesidad de cortar y readjuntar las ramas.
Tenemos otro ejemplo con tres árboles visualmente distintos, pero que evolutivamente son idénticos. Se representan las relaciones entre los mismos cinco taxa: A, B, C,
D, y E. En el diagrama izquierdo, los taxa aparecen como ramas a lo largo del árbol en
el siguiente orden: E, D, C, B, y A. En el diagrama del centro, los taxa se reacomodaron
para aparecer de la siguiente manera: A, E, D, C y B. En el diagrama de la derecha,
nuevamente se reacomodan los taxa y se muestran así: A, B, D, E y C. A pesar de los
diferentes arreglos en el orden de los taxa, cada uno de los tres árboles representa las
mismas relaciones evolutivas entre los taxa.
Unidad
E
D
C
B
A
A
E
D
C
B
A
Por último, es importante mencionar que algunas veces, en los árboles ilogenéticos rectangulares, la longitud de las ramas sí signiica algo. A este tipo de árboles se
les denomina ilogramas, y generalmente tratan de representar ya sea la cantidad de
evolución que ocurre en una secuencia particular de genes o una duración estimada
de las ramas. Usualmente, el contexto de dichos árboles deja claro que la longitud de
las ramas signiica algo. Sin embargo, cuando no sea el caso, es importante evitar leer
información temporal que no sea mostrada. Por ejemplo, en esta igura, pareciera que
se sugiere que el nodo que marca la última separación de las terminales A y B (marcadas con x), ocurrieron después del nodo (marcado con y) que separa a la terminal C, de
las terminales D y E. Recuerda que el árbol no se debe leer así, ya que el nodo x pudo
haber ocurrido antes o después del nodo y.
II - Evolución
B
D
E
C
Figura 2.35 Las
relaciones en un
árbol ilogenético
pueden presentarse de
múltiples formas. Estos
árboles representan
relaciones equivalentes,
a pesar de que algunas
ramas internas se han
rotado, por lo que el
orden de las etiquetas
es diferente.
La importancia de los árboles filogenéticos
Dado el aumento del uso de las ilogenias en las ciencias biológicas, es esencial que
los estudiantes de
BiologíaMart,
entiendanS.A
tanto de
lo queC.V.
el árbol comunica, como aquello
Book
que no. Esta habilidad tiene otros beneicios, ya que los árboles proveen una estructura
Prohibida
su reproducción
parcial
o total
eiciente para organizar
el conocimiento
acerca de la biodiversidad,
así como para
que
la persona vaya desarrollando una conceptualización más precisa de la totalidad de la
historia evolutiva.
x
A
Trabajando
como biólogo
B
C
y
D
E
Figura 2.36 Los árboles genealógicos
contienen información temporal de los
nodos sólo cuando éstos se encuentran
en la misma línea que la raíz. En este
ejemplo, los nodos x y y no comparten la
línea, así que no podemos saber cuál de
sus ancestros vivió antes.
Avanza en tu proyecto
de ciencias. En este
momento del curso,
te
recomendamos
empezar la recolección de datos (p. 133).
Actividad de aprendizaje 14
` Analiza el árbol ilogenético y realiza las actividades.
1. En tu cuaderno, interpreta y describe la evolución de cinco especies de
carnívoros mediante el árbol ilogenético.
127
Biología básica II
Orden
Familia
Género
Especie
Felidae
Panthera
Panthera
pardus
Taxidea
Taxidea
taxus
Mustelidae
C nivora
Lutra
Lutra lutra
Canis
latrans
Canis
Canidae
Canis
lupus
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
¿F
po os
st a t
or em
bi p
ta o
l? ra
l
¿E
¿V
er
te
br
ad
os
ós sq
?
eo ue
? let
o
¿C
ex ua
tre tro
m
id
ad
¿H
es
?
ue
vo
am
ni
¿P
ót
el
ic
o?
o?
2. Ahora, construye un árbol ilogenético. Recuerda que las nuevas ramas surgen a partir de diferencias
entre los organismos. Toma como base los siguientes organismos y sus características:
Tiburones y parientes
Sí
No
No
No
No
No
Peces con aletas radiadas
Sí
Sí
No
No
No
No
Anfibios
Sí
Sí
Sí
No
No
No
Primates
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
No
Roedores y conejos
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
No
Cocodrilos y parientes
Sí
Sí
Sí
Sí
No
Sí
Dinosaurios y aves
Sí
Sí
Sí
Sí
No
Sí
3. Anota en cada ramiicación la característica que deine a los organismos que siguen esa rama. Asimismo, al inal de cada rama anota el nombre del grupo o clado. Comparen sus árboles y elaboren uno
entre todo el grupo.
128
Unidad
II - Evolución
Las tendencias evolutivas
Las ilogenias también pueden darnos una idea de la tendencia evolutiva del organismo, aunque esto dependerá de muchos factores. Cuando se estudian las tendencias,
se deben interpretar como cambios, los cuales pueden ser direccionales o contracciones de la variabilidad del clado, analizado en su totalidad. No cualquier cambio puede
considerarse como tendencia.
Por ejemplo, los titanoterios (un clado extinto, relacionado con los caballos modernos y rinocerontes) exhibieron una tendencia evolutiva. Al comparar los cráneos de los
fósiles se observaron cambios evolutivos en el tamaño de cuernos, lo que se considera
que no fue al azar; por el contrario, los cambios muestran una dirección hacia el incremento del tamaño del cuerno. Al estudiar otros linajes de titanoterios, también se
observó la misma clase de cambio en el tamaño del cuerno.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Organizo
mi conocimiento
Figura 2.37 Titanoterios.
Actividad de cierre
` Analiza la información y contesta las preguntas.
La siguiente tabla muestra un porcentaje de similitud en la secuencia de nucleótidos de un gen homólogo,
tomado de cinco especies diferentes de mamíferos, los cuales se compararon con un gen homólogo humano.
En términos más sencillos, el porcentaje de similitud entre el gen humano y el del chimpancé es de 99.7%.
Especie
Porcentaje de similitud con el gen homólogo humano
Chimpancé
99.7
Babuino
97.2
Conejo
93.7
Especie
Porcentaje de similitud con el gen homólogo humano
Mono Rhesus
96.9
Orangután
98.6
129
Biología básica II
1. Con base en los datos de la tabla anterior, en tu cuaderno dibuja un cladograma que muestre las relaciones evolutivas entre las seis especies, incluyendo a los humanos, de acuerdo con los porcentajes de
similitud entre los genes homólogos.
2. ¿A qué conclusión se puede llegar a partir de la información del cladograma?
3. Aquí, el conejo funciona como una especie de referencia, ¿a qué crees que se deba esto? Argumenta.
4. En tu cuaderno, construye un cladograma con base en la tabla de información de tres características de
los principales grupos de plantas. Indica en el árbol, previo al nodo, dónde se origina cada característica.
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Grupo de
Prohibida
suTejido
reproducción
o total
Flores parcial
Semillas
plantas
vascular
Musgos
0
0
0
Pinos
1
0
1
Angiospermas
1
1
1
Helechos
1
0
0
5. Con base en el análisis de esta información, ¿qué características tendrá el lugar donde habitan los
musgos?
6. ¿Por qué las angiospermas se consideran más evolucionadas que las otras plantas?
130
Unidad
II - Evolución
Fase 2 del proyecto de ciencias:
desarrollo
Trabajando como biólogo
En esta unidad continuaremos trabajando en el proyecto de ciencias. En estos momentos, existe más
claridad acerca de tu proyecto de investigación, conoces más temáticas del programa y seguramente ya
sabes cuáles están relacionadas con el tema elegido, y has tenido la oportunidad de recopilar información bibliográica para organizarla en tus ichas de resumen o trabajo.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Formulación del marco teórico
Es momento de formular el marco teórico, así como de buscar y seleccionar información importante para
el proyecto. Para ello, realiza estas actividades.
1. Organícense en equipos para llevar los apuntes de la asignatura, así como las ichas bibliográicas y
de resumen que han elaborado y su bitácora.
2. Tomen como guía las preguntas que elaboraron al principio y que son parte de lo que quieren conocer de su tema a investigar.
3. De la información que ya investigaron, seleccionen qué es lo más relevante, si responde a lo que
quieren conocer y les permite profundizar en el tema elegido para su proyecto. Además, determinen qué otra información será necesario investigar. Anoten sus resultados abajo.
Información ya
investigada relevante
Información
que hace falta investigar
131
Biología básica II
4. En una cartulina, diseñen un esquema de los posibles temas a desarrollar en el marco teórico y preséntela a los otros equipos.
Búsqueda de información
Ya tuvieron la oportunidad de revisar y deinir qué información les permitirá dar sustento al proyecto.
Ahora, reorganicen sus ichas bibliográicas y de trabajo; revisen con qué información cuentan y cuál
hace falta indagar. Se recomienda que visiten la biblioteca de la escuela o de la comunidad.
1. Consulta cuando menos 10 referencias bibliográicas: 5 impresas (libros, revistas, artículos, enciclopedias) y 5 electrónicas (fuentes coniables, como páginas institucionales, revistas indexadas, entre
otros).
2. Llenen la siguiente tabla con los nombres de las fuentes que consultaron y la información concreta
que obtuvieron de ellas para el proyecto. Elaboren sus ichas de trabajo, pues les servirán más
adelante.
Núm.
Tipo
1
Bibliográica
2
Bibliográica
3
132
Fuente
Información obtenida
Book Mart, S.A de C.V.
Bibliográica
Prohibida
su reproducción parcial o total
4
Bibliográica
5
Bibliográica
6
Electrónica
7
Electrónica
8
Electrónica
9
Electrónica
10
Electrónica
Unidad
II - Evolución
Marco teórico
Es el momento de realizar el marco teórico, ya que hasta este punto, deben tener la información necesaria para irlo elaborando. Reúnanse en equipo y retomen el esquema de los temas a desarrollar y
empiecen a organizarlos. Pueden anotarlo en su bitácora o libreta de trabajo.
Recolección de datos
Para continuar con el proyecto, es necesario conocer en el campo de los hechos cómo se presenta la
problemática en su escuela, comunidad o país. Por ello, es importante escuchar opiniones, puntos de
vista y creencias de las personas que lo viven. De igual forma, observen los comportamientos y actitudes
que los sujetos tienen frente a la problemática que están investigando. La información recolectada será
procesada con diferentes herramientas para poder interpretarla y transformarla en un conocimiento útil
y amplio, que les servirá para dar respuesta a su investigación.
La recolección de datos es muy importante, pues te permitirá dar sustento al fenómeno estudiado, a
partir del conocimiento que se generará con dicha información recolectada. Recuerda que la recolección
por sí sola no garantiza la calidad del saber producido; es decir, si no se interpreta y se contrasta con lo
que estás analizando, no servirá de nada.
Dentro de la recolección de datos se pueden utilizar diversas técnicas, como encuestas, la observación, la toma de muestras y las entrevistas¡ y experimentos, entre otras. De acuerdo con el tipo de datos
a recabar, podrán utilizar distintos instrumentos electrónicos (grabadora de audio, cámara fotográica,
etc.) para obtener evidencias.
Por ejemplo, un biólogo que quiere conocer la población de aves rapaces de una comunidad especíica deberá visitar la comunidad, obtener información de los habitantes sobre qué tipo de aves son
comunes ahí (entrevista), visitar los lugares donde comúnmente habitan las aves (observa y anota en su
diario de campo sus observaciones, además toma fotografías) y, inalmente, vuelca los datos recopilados
y los integra en su investigación de manera ordenada. Ahora, realicen estas actividades para recolectar
sus datos.
1. Reúnanse en equipos y consideren qué información es necesario recolectar.
2. Delimiten dónde se aplicará la investigación y a quiénes (características de la población).
3. Elijan cuáles serán las técnicas e instrumentos a utilizar, de acuerdo con lo anterior. Para ello, llenen
la siguiente tabla.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Información a recolectar
Lugar y población
Técnica e instrumentos
4. Al inalizar, presenten a su docente y al resto de los equipos sus resultados. Por una parte, presenten
sus evidencias (grabaciones de audio, video, fotografías, etcétera) y, por otra parte, presenten los
datos recopilados de forma ordenada.
¡Ahora, manos a la obra!
133
Biología básica II
Actividades
de cierre de unidad
Producto integrador de la unidad
` Realiza las siguientes actividades.
1. Para concluir la unidad, realizarás una investigación sobre la evolución de
una especie de tu preferencia, evitando repetir información ya vista en la
asignatura.
2. Consulta diferentes fuentes de información y describe el proceso evolutivo
que ha tenido hasta la actualidad y haz una proyección sustentada de qué
podría pasar con esa especie en el futuro.
3. Realiza un reporte de investigación sustentado con teorías que aprendiste
en esta unidad y con lo que investigaste. El texto debe presentar una argumentación sólida.
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Prohibida su reproducción parcial o total
134
Unidad
II - Evolución
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
135
Biología básica II
En palabras
de biólogo
` En este espacio investiga y escribe el signiicado de los términos que desconozcas.
Término
Significado
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136
Unidad
II - Evolución
He incorporado
a mi saber
1. De lo que aprendiste en esta unidad, ¿qué fue lo que más te gustó? ¿Por qué?
2. De los temas que revisaste, ¿qué otras cosas te gustaría saber? ¿Qué puedes hacer para
conseguir información sobre esos temas?
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
3. ¿Cómo puedes aplicar en tu vida cotidiana los conocimientos que aprendiste en esta unidad?
137
Biología básica II
Práctica de laboratorio 4
Determinación de relaciones evolutivas
Problema
¿Puede la secuencia de los genes ser utilizada para llegar a determinar relaciones evolutivas?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Estrategia
Durante esta investigación, anotarás el ADN, ARNm y las secuencias de aminoácidos para la proteína hemoglobina
en tres diferentes animales. También compararás las secuencias e inferirás las relaciones evolutivas entre dichos
organismos.
Hipótesis
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
La secuencia de los genes puede ser utilizada para ayudar a determinar relaciones evolutivas entre organismos.
Procedimiento
1. La Figura 2.36 muestra las secuencias parciales del ADN de la proteína hemoglobina en un humano, en un gorila y
en un caballo. Convierte las secuencias ADN en secuencias ARNm. Escribe cada secuencia ARNm en la tabla que
presenta a continuación.
Humano
GCA GAG GAA CCG CTA CAA GAG CAT ACG CAA GAG
CGG GTA GTA AAA CCA TAC CTT AAA TGG GGG
GGC CAC CTT CGG CGG ATA CTC TTT CAA
Gorila
GAG GAG GAA CCG CTA CAA GAG CAT ACG CAA
GAA CGC GTA GTA AAA CCA TAC CTT AAA TGG GGG
GGC CAC CTT CGG CGG ATA CTC TCT TCA
Caballo
GCA GAG GAA CCG CTA CAA GAG CGG GAG CAA
GAA CGC GCA GTA AAA CCT TAC CTA AAA TGC GGG
CTT GAC CTT CGA AGT ATA CTC TTT CAT
Figura 2.36 Secuencia parcial de un gen de la proteína hemoglobina de tres mamíferos.
138
Unidad
ARNm
Humano
G
U
Aminoácidos
Humano
ARNm
Gorila
U
Aminoácidos
Gorila
II - Evolución
ARNm
Caballo
G
Aminoácidos
Caballo
U
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
139
Biología básica II
o
ina
G
A
A
C
Book UMart,
C S.A de C.V.
G
su reproducción
ValinaProhibida
A
U
U
G
A
Arginina
G
C
U
na
A
G
Seri
A
C
na
Lisi
U
G
a
n
A
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a
a
C
U
U
A
G
U
Leucin
a
Pr
ol
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a
a
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GA
A
Triptófano
n
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U
G
U
U
Alto
A
G
ina
tam
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a
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A
G
A
G
U
Cist
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a
CU
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A
G
C
C
G
U
parcial o total
Glu
nin
A
A
Alto
U
Arginin
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o
U
C
Hi
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G
Isoleucina
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Se
A G U AG
U
A
G
G U
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AG
U
nin
Leuc
Glicina
ido ico
Ác tám
glu
o
id rtic
Ác spá
a
Ala
Fenilalanina
2. Utiliza el código genético para cambiar las secuencias de ARNm en secuencias de aminoácidos.
Escribe la secuencia de aminoácidos en la tabla de tal manera que cada codón o triplete de ARNm
se alinee con su respectivo aminoácido.
3. Encierra en un círculo los tripletes en las secuencias de ARNm en el caballo y el gorila que diieran de
los tripletes en la misma posición de la secuencia del ARNm humano. Cuenta el número de tripletes
diferentes.
4. Encierra en un círculo los aminoácidos de las secuencias de aminoácidos en el caballo y en el gorila
que diieran de las secuencias de aminoácidos del humano. Cuenta el número de aminoácidos diferentes y anótalos.
Figura 2.37 Código genético. Para decodiicar un codón, inicia por el centro del círculo y continua
hacia afuera.
140
Unidad
II - Evolución
Análisis
Contesta las preguntas.
1. Cuántos tripletes diieren entre las secuencias ARNm del humano y del gorila?
2. ¿Cuántos tripletes diieren entre las secuencias ARNm del humano y del caballo?
3. ¿Cuántos aminoácidos del humano son diferentes a los del gorila?
4. ¿Cuántos aminoácidos del humano son diferentes a los del caballo?
5. ¿Cuál par de organismos está más cercanamente relacionado, basado en sus secuencias de ARNm
y de aminoácidos?
Conclusión
Basándote en tus observaciones, redacta un párrafo en el que expreses cuál es la relación entre los tres
mamíferos. ¿Consideras que ésta es una técnica adecuada para establecer una relación ilogenética entre especies? ¿Se podría determiner de qué organismos descendemos? Desde tu punto de vista, ¿son
estos avances benéicos o perjudiciales? ¿Por qué?
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
141
Biología básica II
Práctica de laboratorio 5
Variabilidad de características
de una misma especie
Problema
¿En qué consiste la variabilidad dentro de una misma especie? ¿Cómo inluye la variabilidad en la especie? En
plantas, ¿qué características pueden variar? ¿cuáles características serían más favorables?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Materiales
•
•
•
•
Book Mart, S.A de C.V.
• Cámara.
Prohibida su reproducción
parcial o total
• Hoja de cálculo electrónica.
Lápiz.
Cuaderno de notas.
Plumón permanente.
Regla milimétrica.
• Computadora.
Procedimiento
1. Ya sea en tu casa o escuela, escogerás un árbol maduro. Tomarás 10 hojas de muestra de un lado donde le dé
sol, y 10 hojas del lado donde casi no le dé sol. Trata de escoger hojas maduras, completas, evitando las que
van naciendo. Arranquen la hoja desde el pecíolo y sin parásitos. El muestreo debe ser aleatorio, tratando de
abarcar las diferentes zonas del árbol.
2. Puedes marcar con plumón permanente cada hoja con un número, identiicando las que son del lado soleado,
y las que no. Por ejemplo: “1*” signiica que es la primera del lado soleado.
3. Se centrarán en las características de longitud y ancho de la hoja.
a ) El largo de la lámina de la hoja se medirá desde donde se une al pecíolo hasta la punta de la lámina.
b ) El ancho máximo de la lámina de la hoja se medirá, en sentido perpendicular al largo de la lámina de la
hoja, en su parte más ancha.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Midan cada hoja, indicando su número y parte del árbol.
En una tabla, en la hoja de cálculo, anoten el largo y el ancho de cada hoja.
Ordenen de mayor a menor.
Elaboren una gráica de campana de Gauss.
Obtengan el promedio.
Comparen con otros compañeros, ya sea con plantas de la misma especie o de diferente, y discutan las diferencias o similitudes.
142
Unidad
II - Evolución
Análisis
Contesta las preguntas.
1. ¿Cómo varió esta característica entre las hojas con sol, de las que no?
2. ¿Por qué es importante que haya variabilidad en esta característica?
3. Del promedio que obtuviste, ¿qué tanto varió hacia lo mayor y hacia lo menor? Utilicen la gráica que generaron.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Conclusión
Con base en las observaciones y los cálculos, escribe un párrafo a modo de conclusión en el que contestes las
siguientes preguntas. ¿Consideras que esta característica es importante para la sobrevivencia de las plantas? Argumenta. ¿A qué se debe que haya diferentes tamaños de hojas en una misma planta? ¿Qué otras características
de la planta podrías analizar de manera sencilla?
143
Biología básica II
Práctica de laboratorio 6
Modelo de selección natural
Introducción
La teoría de la selección natural planteada por Darwin, en 1859, ha revolucionado el concepto de evolución de las
especies mediante la consigna de la sobrevivencia de los mejor adaptados. Darwin basó su teoría en la observación de diversas variaciones en muchas especies.
Lee el siguiente supuesto y realiza las actividades.
Una especie con cinco variaciones de colores se encuentra en un ambiente. Dicha especie es cazada o depredada.
Basándote en la teoría de la selección natural, formula una pregunta-problema.
Problema
Hipótesis
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Materiales
• Manteles con motivos lorales de muchos y diversos colores.
• Hojas de papel de cinco colores diferentes (hacer 20 cuadros de 2 cm2 con cada hoja).
Procedimiento
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Extender el mantel sobre una mesa.
Crear una población de 100 cuadros de papel de 2 cm2 (20 de cada color).
Mezclar bien todos los cuadros de papel.
Distribuir la población sobre el mantel lorido.
Ubicar a cinco estudiantes como predadores, dando la espalda al hábitat (mesa).
Los predadores deberán girar al mismo tiempo y recoger la primera hojuela que vean. Repetirán el procedimiento (15 veces) hasta que queden 25 hojuelas en la mesa.
Remover los cuadros de papel del hábitat y clasiicarlos por color.
Cada cuadro “sobreviviente” produce tres descendientes (nuevos cuadros).
Mezclar la nueva población y repetir el procedimiento cinco o más veces.
Hacer una tabla y una gráica de los resultados obtenidos. Se deberá hacer una nueva tabla cada vez que se
repita la depredación.
Al inal, observar qué colores desaparecen o se reducen signiicativamente y cuáles predominan.
Pueden trabajar en hojas de cálculo electrónicas.
144
Unidad
Generación #
Depredador
II - Evolución
.
Organismos
color:
Organismos
color:
Organismos
color:
Organismos
color:
Organismos
color:
Total de
organismos
capturados
Radiación adaptativa
Para comprobar Book
la radiación
adaptativa
de lasde
especies,
se debe repetir el procedimiento anterior con varios manMart,
S.A
C.V.
teles de diferentes colores y motivos lorales. Con esto, se debería observar que cada mantel inluye de manera
Prohibida
sudebido
reproducción
o total
diferente sobre los
cuadros de papel
al color de ambos. parcial
La gráica resultante
de las tres primeras generaciones debería ser muy similar a la gráica del principio de exclusión competitivo que se puede encontrar en
bibliografía.
En el párrafo de las conclusiones, explica por qué sucede esto. También puedes realizar el experimento con
papel periódico como “ambiente” y organismos de color negro, blanco y del color del periódico.
Conclusión
Basándote en tus observaciones, redacta en tu cuaderno un párrafo donde expreses la importancia de los diferentes mecanismos que utilizan las especies para sobrevivir. ¿Cómo explicas que existen diferentes organismos? ¿Qué
organimos fueron más capturados y cuáles menos? ¿Qué características tienen los organismos más capturados en
el ambiente? ¿Por qué consideras que hubo un organismo menos capturado? ¿Qué ventajas tuvieron unos organismos frente a los otros? Como depredador, ¿cuál fue tu éxito de captura frente a los demás depredadores? ¿Qué
otras características pueden ayudar a la especie a sobrevivir?
145
Unidad III
Biodiversidad
Competencias genéricas
Atributos
Criterios de aprendizaje
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
5.5* Elabora conclusiones y formula nuevas interrogantes, a
partir de retomar evidencias teóricas y empíricas.
• Elabora conclusiones al establecer relaciones entre los datos obtenidos de evidencias teóricas y/o empírica.
6. Sustenta una postura personal sobre
temas de interés y relevancia general,
considerando otros puntos de vista de
manera crítica y relexiva.
6.5 Emite juicios críticos y creativos, basándose en razones
argumentadas y válidas.
• Emite juicios argumentados, justiicando
las razones en que se apoya.
7. Aprende por iniciativa e interés propio
a lo largo de la vida.
7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana.
• Relaciona los conocimientos académicos
con su vida cotidiana, utilizando conceptos disciplinares.
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
8.3 Asume una actitud constructiva al intervenir en equipos
de trabajo, congruente con los conocimientos y habilidades que posee.
• Participa en equipos de trabajo, aportando ideas y propuestas adecuadas.
11. Contribuye al desarrollo sustentable
de manera crítica, con acciones responsables.
11.3 Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses
de corto y largo plazo con relación al ambiente.
• Explica las causas del daño ambiental a
nivel local y/o nacional, identiicando los
posibles agentes propiciantes.
Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
146
Competencias disciplinares
Criterios de aprendizaje
CE-5.
Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.
• Comunica conclusiones derivadas de la contrastación de los resultados
obtenidos con hipótesis previas, a partir de indagaciones y/o actividades
experimentales, relacionados con los fenómenos genéticos, procesos
evolutivos y la biodiversidad, de acuerdo a los criterios establecidos.
CE-7.
Explicita las nociones cientíicas que sustentan los procesos
para la solución de problemas cotidianos.
• Explicita las nociones cientíicas que sustentan los procesos, en la solución
de problemas cotidianos, relacionados con fenómenos genéticos, evolutivos y de la biodiversidad, de manera clara y coherente.
CE-14*.
Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida
cotidiana.
• Aplica normas de seguridad en la realización de actividades experimentales, relacionadas con la biología, mediante el manejo adecuado de sustancias, instrumentos y equipo.
Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Propósito de la unidad
Valora la importancia de la biodiversidad, en sus distintos niveles, para explicar las condiciones actuales del entorno, a partir del análisis del impacto humano sobre el ambiente y de su conservación para la preservación de la
vida en el planeta.
Fase 3 del proyecto de ciencias: cierre
Trabajando como biólogo
En esta unidad concluiremos el proyecto de ciencias que has trabajado desde el principio de la asignatura. Básicamente, en este punto analizarás todo lo que has investigado y trabajado hasta el momento, para presentar los
resultados inales y tus conclusiones.
En una primera etapa, llevarás a cabo la comprobación de tus resultados.
Después, procederás a redactar y presentar tus conclusiones inales.
Finalmente, pasaremos a la etapa de la socialización de tus resultados; es decir, la comunicación de los mismos
a tu profesor y al resto de tus compañeros.
147
Biología básica II
Evaluación
diagnóstica
` Contesta las preguntas usando sólo tus conocimientos actuales y sin recurrir a ninguna fuente de información.
1. ¿Qué es biodiversidad?
2. ¿Cómo se origina la biodiversidad?
3. Menciona tres factores que se interrelacionan para dar como resultado la formación de un
ecosistema.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
4. ¿Qué factor consideras de suma importancia para que se desarrolle un ecosistema como
el de la selva tropical?
5. ¿Por qué a México se le considera un país megadiverso?
6. Menciona tres ecosistemas de México, junto con algunas de sus características y especies
representativas.
7. Menciona un ecosistema de tu región (el lugar donde habitas), así como algunas de sus
características y especies representativas.
8. ¿Qué factores de cambio y amenazas a la biodiversidad identiicas en México y tu región?
9. ¿Qué acciones para la conservación de la biodiversidad se están tomando en la actualidad
en el ámbito internacional y nacional?
148
Unidad
III - Biodiversidad
Diversidad biológica
Exploro
mis conocimientos
` Lee el texto y realiza las actividades.
El zorrillo manchado
Book Mart, S.A de C.V.
Ceballos, G. y Miranda, A.
Prohibida su reproducción parcial o total
El zorrillo manchado (Spilogale pygmaea) se distribuye a lo largo de la planicie costera del Pacíico
desde el sur de Sinaloa hasta Tehuantepec en Oaxaca. Estos zorrillos son los más pequeños de México. Habitan únicamente una franja muy estrecha a lo lago de la costa del Pacíico, sobre las tierras
bajas y lomeríos, donde predominan como tipos de vegetación la selva baja caducifolia, la selva
mediana subperenifolia y el matorral xeróilo, llegando a penetrar en las zonas de cultivo y pastizales.
Desarrollan su actividad principalmente durante la noche, utilizando las veredas y cauces de arroyos
secos que conducen a los depósitos de agua. Durante el día pasan el tiempo dentro de sus madrigueras que cavan debajo de la tierra, en huecos de árboles caídos, entre las rocas e, incluso, entre la
densa cobertura de la vegetación.
Son animales territoriales que viven en forma solitaria toda su vida. La alimentación
es omnívora; se compone de insectos, arácnidos, aves, huevos, pequeños mamíferos y algunos frutos y semillas. La reproducción se lleva a cabo desde
abril hasta agosto y la mayor parte de los nacimientos ocurren entre
julio y agosto.
La principal amenaza para esta especie es la pérdida de hábitat, debida a las actividades agropecuarias y al rápido desarrollo turístico que se ha registrado en las últimas décadas en
las costas de Jalisco, Guerrero y Oaxaca. Otro factor de menor
impacto es la cacería por parte de los habitantes de la región.
1. ¿A qué nivel de biodiversidad se hizo el estudio descrito en el texto anterior?
149
Biología básica II
2. ¿Cómo es el ecosistema del zorrillo y cómo se beneicia de él? Menciona algunas
características del ecosistema.
3. ¿A qué se le podría atribuir el tamaño y la coloración (negro-blanco) del zorrillo?
4. ¿A qué se debe la disminución de la población del zorrillo?
TIC
ideo.
http://bkmrt.com/
dlspr5
Actividad de inicio
` Observa y escucha con tus compañeros el video México megadiverso, que tu profesor proyectará al iniciar la clase (puedes usar el código de la izquierda).
1. A partir del video completa el siguiente cuadro, de acuerdo con los elementos que
identiiques.
Book Mart, S.A de Sonidos
C.V. e imágenes
Prohibida
su reproducción
parcial o total
Tipos de
Animales
Plantas
paisajes o regiones
2. Explica cómo identiicaste los diferentes animales, plantas y tipos de paisajes o
regiones en el video.
3. ¿En tu comunidad existen algunos de estos animales, plantas y paisajes o regiones? ¿Cuáles?
150
Unidad
III - Biodiversidad
4. ¿A qué se debe que existan tantas especies diferentes?
5. ¿Con qué nombre se le conoce a esa variedad de especies?
6. Indaga tres deiniciones de biodiversidad, en tres fuentes coniables diferentes, de
tal forma que puedas construir tu propio concepto de biodiversidad. Escríbelo y
comparte con el grupo dicho concepto.
En palabras
de biólogo
Conforme avances
en el libro, busca
las palabras que
desconozcas,
subráyalas y
encuentra su
deinición en
un diccionario
cientíico. Luego,
anota la deinición
al inal de la unidad,
así formarás tu
propio glosario de
Biología.
Adquiero
mi conocimiento
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
La diversidad en la Biología
La biodiversidad o diversidad biológica se reiere a la variedad de la vida que existe.
Se considera un concepto relativamente reciente, el cual incluye varios niveles de la organización biológica. Esta gran diversidad de formas de vida tiene un origen evolutivo,
cuya información se transmite a través de los genes de cada especie.
La biodiversidad puede estudiarse a partir de la cantidad de especies que viven
en un sitio, por la variabilidad genética de determinada especie, así como a nivel de
ecosistema a escala mundial. Por lo tanto, el conjunto de los seres vivos que habita un
país (aunque no esté determinado por los límites o fronteras políticas) constituye un
patrimonio insustituible porque cada especie, e incluso cada población, contiene en
su material genético la información de millones de años de adaptaciones evolutivas.
Las especies que conocemos actualmente han tenido su origen en diferentes momentos
de la historia de nuestro planeta. El origen de la mayor parte de esta diversidad se remonta
a tiempos geológicos, así como a eventos y causas de diversa índole, como son: la deriva
continental, la dispersión y el aislamiento de las especies, así como genética y adaptación a
diversos ambientes. Estos fenómenos dieron origen a la gran diversidad tan particular de los
continentes actuales. A los espacios donde ocurrió el origen o la diferenciación de una especie o población se les denomina centros de origen. Las especies o poblaciones que se dispersan o diferencian por distintos fenómenos (como migraciones, aislamiento geográico o
reproductivo, mutaciones) originan nuevas especies o formas de vida, y así sucesivamente.
Una especie, o un grupo relacionado de especies, puede diversiicarse aún más si colonizan regiones que diieren de las de su origen. Así pues, también encontramos centros
de diversiicación, los cuales pueden o no ser un centro de origen. Un ejemplo clásico es
el de los pinos, cuyo centro de origen está en el noroeste de China y su centro de diversiicación en el territorio comprendido entre México, Guatemala y Honduras. De un total de
111 especies en el mundo, en México viven 49 especies de pinos (44%).
TIC
En este enlace
encontrarás
información sobre
el centro de origen
de otras especies
vegetales.
http://bkmrt.com/
HiECZR
151
Biología básica II
Actividad de aprendizaje 1
` Para iniciar esta actividad, observa las siguientes fotografías de especies, todas ellas son migratorias o estacionarias emblemáticas de México.
Zopilote
rey
Águila real
Guacamaya
roja
Venado
cola blanca
Colibrí
Quetzal
Book Mart, S.A de C.V.
Berrendo
Prohibida su reproducción parcial o total
Jaguar
Ballena
jorobada
Flamenco
Ballena
gris
Perrito de
la pradera
Pato golondrina
Pelícano blanco
CC
J.M.Garg. Wikimedia
Commons.
Lobo
mexicano
Tortuga
carey
Tiburón ballena
152
Lobo
marino
Oso
negro
Unidad
III - Biodiversidad
1. Reúnanse en equipos y comenten si conocen alguna de estas especies. Traten de identiicar
de qué parte de México son endémicas o características. Escribe tus resultados.
2.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida
reproducción
parcial
o total libros,
Posteriormente,
inicien unasu
investigación
consultando algunas
fuentes (enciclopedias,
páginas web) y corroboren si sus predicciones fueron correctas.
3. Seleccionen la información más relevante de cada especie y elaboren una infografía, ubicando en un mapa de México el nombre, una imagen y las características de la especie. Pueden
realizarlo en una cartulina o en formato electrónico. Revisa el ejemplo.
153
Biología básica II
Orígenes de la biodiversidad
Exploro
mis conocimientos
` Observa detenidamente la imagen y realiza la actividad.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
1. Enumera tres elementos con vida y tres elementos sin vida que aparezcan en la
imagen.
Elementos con vida
154
Elementos sin vida
1.
1.
2.
2.
3.
3.
Unidad
III - Biodiversidad
Trabajando
como biólogo
Actividad de inicio
` Investiga y contesta.
1. ¿Qué son los factores abióticos y cómo inluyen en la diversidad de vida?
Avanza en tu proyecto de ciencias. En este
momento del curso,
te
recomendamos
realizar la comprobación (p. 189).
2. ¿Qué son los factores bióticos y cómo inluyen en la diversidad de vida?
Adquiero
mi conocimiento
La biodiversidad: factores bióticos y
abióticos
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
La selección natural tiene un papel muy importante en la formación de las especies, ya
sea para originar nuevas, o para su extinción, en función de la adaptación que tenga el
organismo. Por lo tanto, el ambiente deine, a través de sus factores abióticos y bióticos, cuáles especies seguirán existiendo y en qué forma lo harán.
Factores abióticos
Los factores abióticos son aquellos que están en el ambiente, en forma inerte o sin
vida, e inluyen en las características de la vida que puede habitar determinada región;
por ejemplo: agua, cantidad y periodicidad de las precipitaciones, tipos de suelo y sus
minerales, altitud, latitud, radiación solar, temperatura. En general, se podría decir que
el clima, la geografía y el suelo son determinantes para las condiciones de una región,
y por ende, para la vida de los organismos. En una región fría sólo sobrevivirán los
organismos que estén adaptados para esas condiciones; en una región de sequías, lo
harán los organismos que estén adaptados a vivir con muy poca agua. Recuerda que
también hay ambientes acuáticos.
Alta
Sol
Un trayecto más directo
de los rayos del Sol signiica
mayor iluminación y calor.
O)
A)
B)
C)
Un trayecto más inclinado
de los rayos del Sol signiica
menos iluminación y más frío.
Figura 3.1 F es abióticos: radiación y suelo.
R)
O) Capa orgánica (humus)
A) Capa de lavado (arcilla)
B) Capa de acumulación
(arena ina y gruesa)
C) Capa no consolidada
(grava, material madre)
R) Roca madre
Baja
meteorización
155
Biología básica II
Figura 3.2 Factores abióticos: agua y relieve.
Factores bióticos
Los factores bióticos se originan a partir de los abióticos, y estos son básicamente
cualquier forma viviente. Sin embargo, hay organismos que son antecesores para organismos más complejos y evolucionados. Por ejemplo, los microorganismos del suelo
ayudan a reintegrar nutrientes al mismo, lo cual facilita que determinadas variedades
de plantas crezcan. Existe una sucesión de tipos de plantas, lo que analizarás con más
a profundidad en Ecología. La vegetación del lugar permite que otros organismos
comiencen a colonizar, y se van generando diferentes cadenas tróicas o alimenticias,
aumentando la variedad de vida para esa región. Por lo tanto, los factores bióticos,
constan de bacterias, protistas, hongos, plantas y animales. La variedad y cantidad será
en función de las condiciones que los factores abióticos propicien.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 3.3 Factores bióticos.
156
Unidad
III - Biodiversidad
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` De acuerdo con lo explicado hasta ahora, contesta las preguntas.
1. ¿Cuál es la diferencia entre factores bióticos y abióticos?
2. Ubica un paisaje natural cerca del lugar donde vives. Describe la interacción entre factores abióticos y
bióticos en ese lugar.
3. Elabora un cuadro comparativo con algunos ejemplos de factores abióticos y bióticos, así como su interacción. Puedes usar como referencia la imagen anterior o el paisaje de tu comunidad.
Factor abiótico
Factor biótico
Interacción entre ellos
Book Mart, S.A
de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
157
Biología básica II
Niveles de diversidad de vida
Para
saber +
“La variabilidad de
organismos vivos
de cualquier fuente,
incluidos, entre otros,
los ecosistemas
terrestres y marinos
y otros ecosistemas
acuáticos y los
complejos ecológicos
de los que forman
parte, comprende la
diversidad dentro de
cada especie, entre
las especies y de los
ecosistemas” (UNEP,
1992).
Adquiero
mi conocimiento
Diversidad genética, de especies y de
ecosistemas
En cada uno de los niveles en los que se puede estudiar la variedad de vida, desde
genes hasta
ecosistema
región,
podemos reconocer tres atributos: composición, esBook
Mart,
S.A ode
C.V.
tructura y función. La composición es la identidad y variedad de los elementos (cuáles
Prohibida
reproducción
parcial
o totalcorresponde a la
especies estánsu
presentes
y la cantidad de cada
una), la estructura
organización física o el patrón del sistema (incluye abundancia relativa de las especies, abundancia relativa de los ecosistemas, grado de conectividad, etc.) y la función
consta de los procesos ecológicos y evolutivos (incluye depredación, competencia,
parasitismo, dispersión, polinización, simbiosis, ciclo de nutrientes, perturbaciones
naturales, etcétera.)
Diversidad genética
La diversidad genética es el número total de características genéticas dentro de cada
especie. La especie está conformada por una población o subpoblaciones, distribuidas en distintas regiones. A mayor diversidad genética, las especies tienen mayores
probabilidades de sobrevivir a cambios en el ambiente. Cuando una población disminuye sustancialmente y quedan pocos individuos, la variabilidad se reduce. Esto
se conoce como cuellos de botella. Por ejemplo, la población de alrededor de 100
leones (Panthera leo) del cráter Ngorongoro, en Tanzania, descendió a alrededor de
15 leones, sobrevivientes de una plaga de moscas mordelonas (Stomoxys calcitrans)
producida por el aumento de lluvias en 1962. La pérdida de diversidad genética de los
leones del cráter generó problemas reproductivos y de sobrevivencia.
En general, cuando el tamaño de las poblaciones se reduce, los posibles compañeros sexuales disminuyen y, al reproducirse, muchos descendientes están emparentados, lo que da pie a la consanguinidad. Como las características que se comparten son
muy pocas, existe una reducción de la diversidad genética. Para medir la diversidad
genética se utiliza la heterocigocidad, o el número de alelos por locus. De esta manera
se determina si la población está genéticamente sana.
158
Unidad
III - Biodiversidad
TIC
Diversidad de especies
Los individuos de una especie pueden identiicarse, aun siendo muy similares, según
los criterios de forma y función. No obstante, en algunas especies los individuos pueden tener morfologías diferentes, de acuerdo con los estadios de desarrollo y el dimorismo sexual. Pero puede ocurrir lo contrario: que algunos organismos de distintas
especies sean muy similares, lo que diiculta su identiicación.
Figura 3.4 Estas especies de serpientes
son muy similares y podrían ser difíciles de
identiicar a simple vista.
Grupo
Animales
Mamíferos
La infografía de este
enlace te mostrará la
diversidad del maíz
mexicano.
http://bkmrt.com/
oV8vWz
Especies
en el mundo
4
9
Book Mart, S.A de C.V.
Afortunadamente, mediante las técnicas de análisis de
Prohibida
suy lareproducción
parcial o total4 ADN se puede conocer
la identidad
relación de paAves
rentesco entre las especies. La medida de similitud o diferencia del ADN entre especies se conoce como distancia
genética. Ésta nos permite conocer el grado de relación
entre las especies, incluso entre organismos de una misma
especie.
Según la clasiicación actual de los seres vivos, tenemos
seis reinos y un gran número de especies para cada uno.
Se calcula que en el planeta puede haber más de 10 millones de especies, aunque en la actualidad sólo hay registro de 1 millón 600 mil especies, aproximadamente. Esto
quiere decir que todavía no conocemos la totalidad de la
diversidad que existe en nuestro planeta, y muy posiblemente no lleguemos a conocer algunas especies debido a
los drásticos cambios que están ocurriendo en el mundo.
Tabla 3.5 Clasiicación del grupo de animales y plantas
con conteo de especies identiicadas en México y
el mundo. Adaptado de Llorente-Bousquets, J., y S.
Ocegueda (2008). “Estado del conocimiento de la biota”,
en Capital natural de México, vol. I: Conocimiento actual
de la biodiversidad. México: Conabio, pp. 283-322.
535
1 2 .2 1
9
1 1 .8 2
804
9 .7 6
Ranas y sapos
361
7 .5 5
9
9 .6 2
585
3 .8 5
Ciempiés y milpiés
Arañas y alacranes
Insectos
Cangrejos
y camarones
Estrellas y erizos
Caracoles, almejas
y pulpos
Lombrices y
gusanos marinos
9
1 9 99
9 1 1
44 9 9 91
1
1 19
4 1
6 .0 0
5 .2 3
5 ,3 8 7
1 1 .9 9
503
7 .1 9
4 ,1 0 0
4 .4 0
9
8 .4 4
303
1 6 .8 3
550
2 .7 5
318
3 .1 8
268
4 .8 7
9 .5 6
Esponjas
1 1
Magnolias
y margaritas
99 1
9 1
Palmeras y pastos
19 4 7 .9 7
980
150
1 5 .3 1
1
99
4
Rotíferos
Gusanos planos
Medusas y corales
Cícadas y pinos
Helechos
Musgos y hepáticas
Algas
Otros
Porcentaje
Reptiles
Peces
Plantas
Especies
en México
Hongos
8 .1 9
7 .4 5
1 0 .0 1
1 0 .0 0
159
Biología básica II
TIC
El siguiente enlace
contiene una
introducción al uso
de software en la
medición de índices
de biodiversidad.
http://bkmrt.com/
QBRFbJ
Diversidad de ecosistemas
El ecosistema es un sistema constituido por especies y recursos abióticos, los cuales se
encuentran interactuando entre ellos constantemente dentro de un área más o menos
determinada. Las interacciones entre los seres vivos pueden darse en forma de depredación, parasitismo, competencia o simbiosis. Por otra parte, la interacción con el
ambiente puede ser, por ejemplo, durante la obtención de alimento, así como a través
de la fotosíntesis en plantas, que también requieren de agua y suelo. Para los organismos heterótrofos incluye el desintegrarse y volver a ser parte del ciclo de energía y de
nutrientes. Todas las especies del ecosistema, incluyendo bacterias, hongos, protistas,
plantas y animales, dependen unas de otras, y las especies a su vez requieren de lo que
el ambiente les provee.
En el mundo podemos encontrar gran variedad de ecosistemas, compuestos por
diferentes tipos y número de especies adaptadas a ese medio particular. Los factores
abióticos inciden en las características del ecosistema, por el clima, la geografía, el
agua disponible. Muchas veces es difícil deinir la delimitación de un ecosistema. Al
cambio de características de un ecosistema a otro se le denomina zona de transición
o ecotono, esto no quiere decir que las especies sólo estén en un ecosistema, esto
depende de lo que requieran para sobrevivir. Por ejemplo, las aves migratorias no permanecen en un solo lugar.
Incluso, en los mismos ecosistemas podemos encontrar medidas de diversidad. Estas son, de acuerdo con Robert Whittaker (1920-1980): alfa (α), beta (β) y gamma (γ). La
diversidad gamma (γ) es el número de especies a nivel regional; la diversidad alfa (α) se
deine como el número de especies a nivel local y la diversidad beta (β) es, en su deinición más general, la diferencia en composición de especies entre comunidades, por
ejemplo, en una zona montañosa, en una zona costera. Los componentes alfa y beta
pueden combinarse de muchas maneras para dar como resultado la diversidad gamma
(Wilson y Shmida, 1984; Shmida y Wilson, 1985).
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
TIC
Para profundizar en
el conocimiento de
los componentes
alfa, beta y gamma,
consulta este enlace.
http://bkmrt.com/
eHYysG
Figura 3.6 Ejemplos de biodiversidad.
160
Unidad
III - Biodiversidad
Actividad de aprendizaje 2
` Observa las siguientes imágenes con atención y contesta las preguntas.
1. Identiica cuál es el nivel de diversidad de las especies y escríbelo en el
cuadro debajo de la imagen.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
2. ¿Cuáles fueron los criterios que utilizaste para identiicar los niveles de diversidad representados en las imágenes?
3. ¿Consideras que los niveles de diversidad han determinado la supervivencia y conservación de las especies (incluyendo al hombre)? ¿Sí o no? ¿Por
qué? Argumenta.
161
Biología básica II
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` En equipos, comenten acerca de los tipos de ecosistemas que conozcan. Luego, contesta individualmente las preguntas.
1. Menciona al menos dos ecosistemas que conoces.
2. ¿Cuáles son sus características (lora, fauna, climas y paisaje)?
3. Elijan un tipo de ecosistema y expliquen la razón de su elección.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
4. Investiga acerca del ecosistema elegido y analiza lo siguiente. Con ello redactarás un reporte.
a ) Aproximadamente, ¿cuántos tipos de especies diferentes existen en el ecosistema (considerando
plantas y animales)?
b ) Describe sus factores abióticos y bióticos.
c ) ¿Cuáles son las interacciones entre los factores bióticos y abióticos en estos ecosistemas?
d ) ¿Cuáles son sus niveles de diversidad?
5. Elaboren un reporte con la información investigada. Incluyan una relexión acerca de por qué se hacen
estudios a distintos niveles de diversidad.
162
Unidad
III - Biodiversidad
Biodiversidad en México y en
nuestra región
Exploro
mis conocimientos
` Lee el siguiente texto y contesta las preguntas en tu cuaderno.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida
reproducción
parcial
o total
Investigadores
descubren su
15 nuevas
especies marinas
en México
Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)
y de la Universidad Autónoma de Baja
California Sur (UABCS) descubrieron en
el Mar de Cortés, en el noroeste mexicano, al menos 15 especies marinas desconocidas hasta ahora en esa zona, una de las más
ricas del mundo en biodiversidad. Los nuevos
ejemplares hallados pertenecen a las familias de
los equinodermos, entre los que se encontraron
estrellas de mar y erizos, además de crustáceos,
gusanos, esponjas y corales blancos.
El hallazgo fue posible gracias a avanzados equipos de exploración que posibilitan el acceso a zonas de
300 metros de profundidad que eran inalcanzables para las
personas. Este descubrimiento es importante para las empresas farmacéuticas que elaboran fármacos a partir de estas
especies y también es importante para poder conocer si se trata
de ejemplares que llevan miles de años habitando los mares o si, por
el contrario, han evolucionado de otras existentes.
Tomado de http://bkmrt.com/LFIzSA
163
Biología básica II
Trabajando
como biólogo
Avanza en tu proyecto de ciencias. En este
momento del curso,
te
recomendamos
realizar las conclusiones (p. 190).
1. ¿Cuáles son las especies que le permiten al Mar de Cortés ser considerado una de
las zonas más ricas en el mundo en cuanto a biodiversidad?
2. ¿Cuáles son las características del Mar de Cortés?
3. ¿Por qué estas especies sólo habitan allí y no en otros lugares?
4. De acuerdo con el contenido del artículo, ¿qué relaciones puedes establecer entre la
evolución de las especies y la existencia de la rica biodiversidad en el Mar de Cortés?
5. ¿Qué otros lugares conoces que posean una gran biodiversidad y cuáles son los factores que la provocan?
Actividad de inicio
TIC
En este video
aprenderás más sobre
México como país
megadiverso.
http://bkmrt.com/
Op4StX
1. Indaga los países con mayor biodiversidad en el mundo e investiga cuáles son
sus características principales como posición geográica, diversidad de paisajes y
especies representativas de lora y fauna.
2. Indaga cuáles son las características, cantidad de ecosistemas y especies representativas de México para que el país sea considerado como megadiverso.
3. Indaga en qué consiste el endemismo. De las especies que hay en México,
porcentaje
es endémico
y qué importancia tiene el endemismo para la
BookquéMart,
S.A
de C.V.
biodiversidad.
Prohibida su reproducción parcial o total
En 2002, se creó
el Grupo de países
megadiversos
como mecanismo
de consulta y
cooperación para
promover las
prioridades de
preservación y uso
sustentable de la
diversidad biológica.
http://bkmrt.com/
t4JzFL
Adquiero
mi conocimiento
Países megadiversos
Los países megadiversos son aquellos que tienen un gran índice de diversidad de organismos dentro de sus límites territoriales, aunque las especies no reconocen estos
límites. Para ser considerado como tal, un país debe poseer una o más de las siguientes
características:
• Posición geográica: la mayoría se encuentra en la zona tropical, en donde existe
mayor diversidad de especies.
• Diversidad de paisajes: la complejidad de los paisajes con montañas coniere diversidad de ambientes, de suelos y de climas.
• Aislamiento: la separación de islas y continentes ha permitido el desarrollo de
loras y faunas únicas.
164
Unidad
III - Biodiversidad
• Tamaño: a mayor tamaño, mayor posibilidad de diversidad de paisajes y de especies.
• Historia evolutiva: algunos países se encuentran en zonas donde se combinan
dos regiones biogeográicas, produciendo mezclas de lora y fauna con diferentes
historias evolutivas.
El siguiente mapa muestra a los países considerados megadiversos.
EUA
China
México
India
Venezuela
Colombia
Ecuador
Malasia
Rep. del Congo
Perú
Filipinas
Indonesia
Papúa
Nueva Guinea
Madagascar
Brasil
Australia
Sudáfrica
Figura 3.7 Mapa de los 17 países megadiversos.
México, país
Bookmegadiverso
Mart, S.A de C.V.
Prohibida
reproducción
parcial
total
México es un país
privilegiado porsu
su biodiversidad,
ya que es el
cuarto paísomegadiverso después de Brasil, Colombia e Indonesia. Aunque el territorio nacional es tan
sólo 1.4% de la supericie de la Tierra, alberga entre 10 y 12% de todas las especies
del planeta. Además de la gran cantidad de especies que tiene, en México se encuentran algunas que solamente existen en nuestro país, lo que se conoce como especies
endémicas. Dicho endemismo ocurre debido a la ubicación geográica del país, ya que
lo atraviesa el trópico de Cáncer (23° 26’ 22’’). También, México tiene una extensión de
1 972 550 km2, lo cual ubica al país en el lugar 14 por su tamaño, desde Baja California
(32° norte) hasta Chiapas (14° norte).
Riqueza de regiones
Riqueza de regiones
27704
5º lugar
mundial
51/191
México
Plantas
29/191
Colombia
525
2º lugar
mundial
8/191
Costa Rica
míferos
Mamíferos
Notas:
´Sensu Dinerstein, et al.. 1995
34/191
Brasil
804
2º lugar
mundial
1282
11º lugar
mundial
Reptiles
361
4º lugar
mundial
12/191
Chile
Anfibios
19/191
Argentina
Aves
Figura 3.8 Comparación
entre México y otros países
megadiversos.
165
Biología básica II
Asimismo, en México se conjuntan la fauna y lora de dos continentes que estuvieron mucho tiempo aislados (Norteamérica y Sudamérica), donde conluyen las regiones biogeográicas neártica y neotropical. Por lo tanto, presenta una gran variedad de
relieves y climas, los cuales generan diferentes paisajes, desde montañas hasta mares,
tanto por el lado del Pacíico como del Atlántico.
Todas estas características hacen de México una región donde las especies pueden
ocupar diferentes hábitats y nichos, y a su vez pueden diversiicarse con el paso de
mucho tiempo y si las condiciones lo permiten.
TIC
Este video te dará
más información la
megadiversidad de
México.
http://bkmrt.
com/7YLli1
Ecosistemas de México
El número de ecosistemas varía con respecto al autor que los caracterice, sobre todo
porque no existe un límite deinido. Incluso podemos encontrar diferentes nombres
para el mismo ecosistema. Sin embargo, de manera general, se podrían clasiicar en
marinos, costeros y terrestres. En los ecosistemas terrestres encontramos bosques, selvas, pastizales, matorrales y sus variaciones. En los costeros hay manglares, humedales,
lagunas costeras; y en los marinos destacan los bosques de algas, pastos marinos y
arrecifes de coral. Además, encontramos ecosistemas insulares, representados por las
islas, que aunque presentan características de los costeros y terrestres, debido a su
peculiaridad, se estudian por separado.
La siguiente clasiicación de ecosistemas es retomada de datos de la Comisión Nacional para la Biodiversidad (Conabio: http://bkmrt.com/6jHeAr) y su deinición se basa
en las comunidades vegetales, como veremos a continuación:
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
ECOSISTEMAS
Matorral
Bosques templados
Selvas secas
Selvas húmedas
Pastizal
Bosques nublados
Manglar
Cuerpos de agua
Figura 3.9 A la izquierda, mapa de los ecosistemas potenciales de México. A la derecha, mapa de los
ecosistemas actuales de México.
Ecosistemas
Figura 3.10 Matorral (Baja California).
166
Matorral. Ocupa alrededor de 30% del país. Se pueden encontrar diferentes tipos de vegetación, de acuerdo con la región, que presenta
diversa composición y estructura, entre ellos: matorral xeróilo (seco),
cardonales, tetecheras, izotales, nopaleras, matorral espinoso, matorral
inerme (sin espinas), parvifolio (hojas pequeñas), magueyales, lechuguillales, guapillales y chaparrales. En su mayoría, son arbustos de altura
inferior a 4 m. Son propios de climas secos con lluvias escasas y zonas
Unidad
III - Biodiversidad
frágiles que favorecen la desertiicación. Son el grupo más diverso de comunidades
vegetales, y la composición de especies cambia con la región. Existen variantes de
matorrales dependiendo del grupo de especies más abundantes. De las 669 especies
de cactus que hay en el país, 518 son de origen mexicano.
Bosque templado. Engloba diferentes tipos de especies, pero relacionadas, a partir de las cuales recibe nombres como bosques de coníferas,
bosques de pino, bosques de abeto u oyamel, bosques de ayarín, bosques de cedro y táscate, bosques de encino y bosques mixtos de pino
y encino, de acuerdo con la predominancia de las especies. Encontramos árboles altos, siempre verdes o perennifolios, mayormente pinos y
encinos acompañados por otras especies. Ocupan actualmente 16% del
territorio mexicano. Estos ecosistemas contienen cerca de 7 000 especies
de plantas. En México, encontramos el 50% (50 especies) de especies de
pinos del mundo y cerca de 33% (200 especies) de encinos, aproximadamente 35 especies endémicas de pino y 109 de encinos, colocándose en
primer lugar mundial por la variedad de pinos endémicos.
Selva seca. También conocida como selva baja caducifolia, bosque tropical deciduo,
selva baja decidua, selvas subúmedas, aludiendo a sus características. Las selvas secas
pueden ser medianas (entre 15 y 30 m), o bajas (menos de 15 m) y de acuerdo con la
caída de sus hojas se consideran perennifolias (menos de 25% de las especies pierden
sus hojas), subperennifolias (25 a 50% de las especies pierden las hojas), subcaducifolias (50 a 75% de las especies pierden las hojas) o caducifolias (más de 75% de las
especies pierden sus hojas). Ocupa aproximadamente 11.26% de la supericie nacional. Son comunidades vegetales dominadas por árboles pequeños que pierden sus
hojas durante la época seca del año. Son propias de climas cálidos con lluvias escasas.
Tienen una diversidad única con gran cantidad de especies endémicas. Se ubican en
zonas muy frágiles y en condiciones climáticas que favorecen la desertiicación.
Figura 3.11 El bosque
de Manantlán, Jalisco,
presenta numerosas
formaciones vegetales,
que abarcan tanto
al bosque templado
como a la selva seca.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Pastizal. En otras partes del mundo se le conoce como estepa, pampa,
sabana (en regiones calientes y húmedas) o praderas. Hay otros pastizales
de distribución restringida como el páramo de altura (o zacatonales alpinos), pastizales sobre yeso (gipsóilos) y pastizales salinos (halóilos). Ocupan 6% del territorio nacional. Son comunidades vegetales donde predominan los pastos con pocos árboles y arbustos. También encontramos
pastizales, producto del desmonte de terrenos boscosos o de matorrales.
Selva húmeda. Selva alta perennifolia o bosque tropical perennifolio. En algunos casos se incluye a la selva baja perennifolia como parte de estos ecosistemas. Las selvas se clasiican en altas (de más de 30 metros), medianas
(entre 15 y 30 m), o bajas (menos de 15 m). Originalmente ocupaban una
extensión de cerca de 9.1% de la República Mexicana, pero se ha reducido
a 4.8%. Son las comunidades vegetales más exuberantes del país, formadas
por árboles de hasta 30 m o más de alto, de muy diversas especies, que
conservan su follaje todo el año. Además, abundan las lianas, epíitas y palmas. Algunos
árboles tienen troncos rectos con raíces tubulares con contrafuertes. La mayoría de los árboles tienen hojas grandes y duras. Son ecosistemas muy complejos con alta variación de
especies de un lugar a otro. Aquí crecen 444 especies de orquídeas que son endémicas.
La parte baja de la selva húmeda se conoce como sotobosque, debido a la poca luz solar
que llega.
Figura 3.12 El
mezquite es parte de la
lora predominante del
pastizal.
167
Biología básica II
TIC
Este enlace te llevará
a un mapa interactivo
de los ecosistemas
de México.
http://bkmrt.com/
IQdX7Z
En este otro
enlace contiene
videos cortos que
representan a cada
ecosistema mexicano.
http://bkmrt.com/
rSgUP6
Bosque nublado. También llamado bosque mesóilo de montaña, bosque de niebla,
bosque de neblina, bosque húmedo de montaña, nubiselva, selva nublada, entre otros.
Cuenta con una variable composición de especies, pero con estructura y clima muy similares. Ocupan el 0.8% (800 000 ha) del territorio nacional. Está dominado por árboles en
varios estratos, con abundancia de helechos y epíitas. El follaje de 50% de sus especies
de árboles se pierde durante alguna época del año. Comparten lluvias frecuentes, nubosidad, neblina y humedad atmosférica altas durante todo el año. Estos bosques han funcionado como refugios para especies durante los cambios climáticos de los últimos miles de
años. La gran cantidad de árboles atrae a las lluvias y favorece la conservación del suelo.
Figura 3.13 Bosque de niebla en
Acaxochitlán, Hidalgo.
Figura 3.14 Cascadas de Misol Ha,
parte de la selva húmeda de Chiapas.
Ecosistemas costeros
Book Mart, S.A de C.V.
Manglar. Los manglares son una formación vegetal leñosa, densa, arbórea o arbustiProhibida
su reproducción
totalde mangle y con
va de 1 a 30 metros
de altura, compuesta deparcial
una o variaso
especies
poca presencia de especies herbáceas y enredaderas. Las especies de mangle que lo
componen son de hoja perenne, algo suculenta y de borde entero (Conabio, INECC,
Conafor, Conagua, Inegi, 2006). En México predominan cuatro especies de mangle:
Rhizophora mangle, Laguncularia racemosa, Avicennia germinans y Conocarpus erectus. Estas especies se pueden encontrar formando asociaciones vegetales o en bosques monoespecíicos.
Figura 3.15 Manglar en la riviera
maya, Yucatán.
Figura 3.16 Playa de Tangolunda,
Huatulco, Oaxaca.
Dunas costeras. El sistema de dunas es un ecosistema costero formado por montículos
de granos de arena o de granos de origen biológico, especialmente calcáreo, producto
de la desintegración de los arrecifes de coral y de conchas de moluscos. La altura de las
dunas es muy variable: pueden ser de menos de un metro, hasta centenares de metros.
168
Unidad
III - Biodiversidad
Las formas de las dunas son muy variadas, desde pequeños cordones paralelos entre
sí, hasta con formas de media luna (parabólicas). Las dunas tienen una variedad de microambientes, debido a las perturbaciones de diferentes vientos y mareas en donde se
desarrollan manchones de vegetación de distintas edades. La vegetación de las dunas
costeras es considerada como pionera y los principales ijadores de sustrato, lo cual ha
iniciado las sucesiones ecológicas de las comunidades vegetativas terrestres.
Playas. Línea de costa, franja intermareal. Es el único lugar sometido al ritmo diario de
las mareas. Esta zona queda completamente sin agua en mareas bajas (zona supralitoral) y totalmente sumergida en periodo de mareas altas (zona infralitoral). Dentro de la
franja litoral, encontramos costas rocosas y costas arenosas.
Ecosistemas marinos
Arrecifes. Es una comunidad marina de aguas poco profundas cercanas a la costa,
dominada por comunidades coralinas y estructuras rocosas, con gran diversidad de
especies de algas, invertebrados y peces. Pueden ser coralinos, rocosos, mixtos y artiiciales. Los arrecifes están cercanamente ligados a otros ecosistemas, ya que estas grandes estructuras coralinas o rocosas cambian la dirección y velocidad de las corrientes
marinas y ayudan en el establecimiento de otros ecosistemas costeros como manglares
y pastos marinos.
Bosque de algas. También conocidos como bosques de kelp, bosques de sargazos y
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 3.17 Arrecife en el Mar de
Cortés, Baja California Sur.
Figura 3.18 Bosque de algas.
bosques de laminariales. Está formado por ciertas especies de algas pardas, algas rojas
y verdes, agrupándose en grandes mantos, los cuales pueden llegar a medir desde
unos pocos metros, hasta hectáreas y tener una altura aproximada de hasta 30 metros.
Se distribuyen en profundidades que van desde unos pocos metros bajo el agua hasta
los 200 metros de profundidad, dependiendo de la especie. Requieren gran cantidad
de nutrientes en el agua, temperatura por debajo de los 20 °C y un sustrato rocoso
para la ijación de las algas. Es uno de los ecosistemas más productivos del océano,
comparándose en productividad primaria neta con arrecifes, humedales y selvas tropicales. Tienen complejas cadenas tróicas: organismos fotosintéticos, detritus (partículas
de materia muerta en descomposición), muchas especies de invertebrados y peces.
Sirven de guardería, hábitat y refugio para muchos organismos tanto invertebrados
como vertebrados.
Pasto marino. Son ecosistemas dominados por plantas angiospermas sumergidas bajo
el agua marina. Crecen ijándose a diferentes tipos de sustratos como lodo, arena,
arcilla y en ocasiones sobre las rocas. En México se han registrado nueve especies den-
169
Biología básica II
to de seis géneros. Los pastos marinos aumentan el sustrato disponible
para la ijación de organismos de diferentes tipos. También reducen el
movimiento del agua creado por las corrientes y las olas, permitiendo
condiciones de calma en el interior de las praderas. Las hojas de los
pastos reducen el exceso de iluminación durante el día, protegiendo el
fondo de la insolación y permitiendo el desarrollo de un microambiente
en su base. Crean una elevada concentración de oxígeno disuelto, que
tiene como consecuencia densidades elevadas de organismos. Una de
sus funciones más importantes es la de ser sitio de crianza, refugio y alimentación de muchas especies jóvenes de peces e invertebrados.
Figura 3.19 Pasto
marino, Golfo de
México.
Sistemas insulares
Islas. También se conocen como cayos, islotes, atolones, bancos, archipiélagos, arrecifes y cuerpos o sistemas insulares. Existe una amplia variedad de ecosistemas costeros
y marinos como: manglares, arrecifes, playas, praderas de pastos marinos y dunas, así
como algunos ecosistemas terrestres.
Son supericies naturales de tierra, rodeadas de agua y a nivel del mar. Son de gran
importancia por su riqueza de especies y endemismos.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 3.20 Isla Mujeres, Yucatán.
Actividad de aprendizaje 3
` Explora los siguientes enlaces y realiza las actividades.
http://bkmrt.com/6jHeAr
http://bkmrt.com/DAOZ2z
1. ¿Cuál es la distribución de cada ecosistema, su clima, lora y fauna representativa, qué servicios ambientales ofrece, y cuáles son sus impactos y amenazas? Llena el siguiente cuadro comparativo y a
partir de sus respuestas lleven a cabo una relexión grupal e individual de la importancia que tienen
todos los ecosistemas de México para el mantenimiento de todos los seres vivos, incluido el humano.
170
Unidad
Ecosistema
Clima
Flora
Fauna
Servicios
ambientales
III - Biodiversidad
Relación con otros
ecosistemas y con
especies de otros
ecosistemas
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
2. Redacta una conclusión acerca de la biodiversidad de México y su importancia.
171
Biología básica II
Biodiversidad en mi región
De acuerdo con el relieve, los climas y la posición geográica, el paisaje de Sinaloa
es muy variado, por lo que su riqueza natural también lo es. Con base en el mapa de
México, identiica por municipio cuáles son los ecosistemas presentes en Sinaloa, y
compáralo con el mapa del estado. ¿Qué diferencias encuentras?
Bosque de
coníferas primario sin cambio
Bosque de latifoliadas:
Primario sin cambios
Secundario sin cambios
Bosques de
coníferas-latifoliadas sin cambio
Selva perennifolia y subcaducifolia:
Primaria a selva caducifolia
y subcaducifolia secundaria
Secundaria a agricultura de temporal
Primaria sin cambio
Primaria a selva caducifolia
y subcaducifolia secundaria
Primaria a agricultura de temporal
Secundaria sin cambio
Secundaria a selva caducifolia
y sucaducifolia primaria
Matorral xerófilo primario sin cambio
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Vegetación hidrófila
primaria sin cambio
Vegetación hidrófila
primaria sin cambio
Otro tipo de vegetación
primaria sin cambio
Agricultura de riego y
humedad sin cambio
Agricultura de temporal:
Sin cambio
Agricultura de riego y humedad
Cuerpo de agua sin cambio
Otros cambios (poco significativo,
según superficie ocupada)
Figura 3.21 Mapa de cambio de la vegetación y del uso del suelo (1976-2008) en
Sinaloa, México. Tomado de http://bkmrt.com/Qircvg
Actividad de aprendizaje 4
` Reunidos en equipos, ingresen a la siguiente página de internet: http://
bkmrt.com/d1CIU5 y realicen las actividades.
1. Indaguen cuáles especies son las que se encuentran en Sinaloa y en tu
comunidad.
172
Unidad
III - Biodiversidad
2. Describan las características del o los ecosistemas.
3. ¿Cuál es el estado actual del o los ecosistemas, así como el de las especies?
Organizo
mi conocimiento
Book
Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Actividad de cierre
` Como actividad de cierre, en equipo, diseñarán una historieta con los siguientes elementos.
1. Elijan como personajes de la historieta algunas de las especies investigadas en la actividad anterior, de
preferencia escojan aquellas presentes en tu municipio.
2. Desarrollen una historia en la que planteen un panorama acerca de lo que hacen normalmente estas especies en el ecosistema y cómo están relacionadas unas con otras, manteniendo el equilibrio ecológico,
así como los servicios ambientales que ofrecen, y de los cuales los humanos también nos beneiciamos.
3. La historia también debe relejar cómo interactuamos o inluimos los humanos sobre dichos ecosistemas y especies. Para obtener información directa, puedes preguntar a tus padres, abuelos o vecinos
mayores.
4. Utilicen materiales diversos como hojas blancas, cartulinas, colores, recortes, etcétera. Intenten que su
historieta sea lo más creativa posible.
5. Organicen una plenaria para leer sus historietas e intercámbienlas con otros equipos para ver sus diseños. También pueden exponerlas en su escuela o publicarlas en un blog.
6. Para inalizar, escribe una breve conclusión sobre la interacción humana con los ecosistemas de tu
comunidad.
173
Biología básica II
Pérdida de biodiversidad
Exploro
mis conocimientos
` Lee el siguiente texto, discutan en clase los puntos más importantes y contesta las
preguntas.
BookElMart,
S.A
decontribuye
C.V. a situar
comercio
ilegal
a los
cactus entre su
las especies
más amenazadas
del mundo
Prohibida
reproducción
parcial
o total
En un reciente comunicado de prensa, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN),
señala que “El comercio ilegal contribuye a situar a los cactus entre las especies más amenazadas del mundo”.
Treinta y uno por ciento de las especies de cactus están amenazadas en peligro de extinción; esto sitúa a los
cactus entre los grupos taxonómicos más amenazados evaluados en la Lista Roja de Especies Amenazadas de
UICN™ –más amenazados, incluso, que los mamíferos y las aves–. Los coleccionistas europeos y asiáticos son
los mayores contribuyentes al comercio ilegal de cactáceas.
Los cactus son componentes importantes de los ecosistemas áridos del Nuevo Mundo, y son fundamentales para la supervivencia de muchas especies animales. Proporcionan una fuente de alimento y agua para muchas especies, incluyendo venados,
ratas de bosque, conejos, coyotes, pavos, codornices, lagartijas y tortugas, todos
los cuales ayudan, a su vez, a la dispersión de las semillas de cactus. Las lores de
cactus proporcionan néctar para los colibríes y los murciélagos, así como para
las abejas, polillas y otros insectos que, a su vez, polinizan las plantas. Asimismo, se utilizan para la alimentación y la medicina (Opuntia icus-indica,
“nopal”, y las raíces pezuña de venado, Ariocarpus kotschoubeyanus).
Los puntos críticos de biodiversidad para las especies de cactus amenazadas incluyen zonas áridas de Brasil, Chile, México y Uruguay. Estas
zonas son percibidas sin importancia, a pesar de que son ricas en biodiversidad, por lo que las especies de tierras áridas, como los cactus, a menudo
son ignoradas en la planiicación de la conservación.
Adaptado de: http://bkmrt.com/GT2C4A pantalla
174
Unidad
III - Biodiversidad
1. ¿Por qué es importante proteger a los cactus?
TIC
2. ¿Para qué crees que se comercializan cactus de manera ilegal?
Consulta este artículo
para enterarte de
qué especies está
perdiendo nuestro
país.
http://bkmrt.com/
Z3qFGb
3. ¿Qué alternativas podrías proponer para la conservación de los cactus?
Actividad de inicio
` Reúnanse en equipos y, con todo lo que han visto sobre la biodiversidad, contesten.
1. ¿Qué es biodiversidad?
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
2. ¿Qué es una especie?
3. ¿Cuáles son las principales amenazas a la biodiversidad?
4. ¿Qué pasa cuando se pierden especies?
5. ¿Qué acciones humanas y naturales pueden provocar la pérdida de biodiversidad
en el mundo, en tu región y en el mundo?
6. Ahora, imaginen que viven en otro planeta y necesitan escribir un informe sobre la
pérdida de la biodiversidad en la Tierra debido a las acciones humanas y naturales.
Escríbanlo en una cuartilla o en su cuaderno y, al inalizar, léanlo ante el grupo.
7. Después de escuchar varios reportes de tus compañeros y compararlos con el
tuyo, escribe una breve conclusión sobre la pérdida de la biodiversidad en nuestro
planeta.
175
Biología básica II
Adquiero
mi conocimiento
Factores de cambio
El estado actual de la biodiversidad en México tiene un impacto antropogénico, es decir, generado por el ser humano, que ha sido particularmente agudo a partir de 1950.
Los impactos de la actividad humana tienen un origen en factores sociales, económicos
y políticos (factores de raíz) que conducen a los factores próximos o directos. Entre los
factores directos destacan: cambios en la cobertura y el uso del suelo, la sobreexplotación de organismos, la introducción de especies invasoras exóticas, el cambio climático
antropogénico y la adición de productos contaminantes en los diferentes ecosistemas.
La evidencia sugiere que el factor de mayor impacto actual es el cambio de uso de la
tierra. Hacia 1976, la cobertura original total de las supericies con vegetación natural del país se había reducido en 38%, y hacia 1993 sólo cubría 54% de su supericie
original. En 2002, la supericie arbolada de México cubría, como máximo, 38% de su
cobertura original; las selvas tropicales son las que han recibido el mayor impacto.
Amenazas a la biodiversidad
A lo largo de la historia de la Tierra han existido fenómenos naturales que han provo-
cado extinciones
masivas.de
Sin embargo,
Book
Mart, S.A
C.V. en la actualidad, la principal amenaza para la
biodiversidad son las actividades antropogénicas. Entre los factores que inciden en la
Prohibida
su reproducción
parcial
o total
extinción de especies,
los más representativos
son: la destrucción
del hábitat, sobreexplotación, contaminación, introducción de especies exóticas y, más recientemente,
el cambio climático, acelerado por la acción humana. Los factores de extinción varían
entre las especies, según el grupo taxonómico. Por ejemplo, en especies terrestres,
una causa generalizada es la pérdida de hábitat, debido a cambios en la cobertura del
suelo. Por otro lado, las especies de distribución restringida y especialistas a ciertos
tipos de ambientes (por ejemplo, plantas asociadas a manantiales o algunos anibios
estrictos al bosque mesóilo) son las más afectadas, ya que cambios relativamente pequeños pueden tener gran impacto en sus poblaciones.
Amenazas naturales
Entre los factores que podrían considerarse como naturales, encontramos eventos
poco comunes, los cuales pueden cambiar las condiciones ambientales de una región
o del planeta, de manera relativamente rápida, como cuando se extinguieron los dinosaurios, hace 65 millones de años. Los cientíicos plantean dos hipótesis que podrían
explicar dicha extinción: un impacto extraterrestre, ya sea un asteroide o un cometa, o
bien, un periodo de gran actividad volcánica.
Un impacto menor sería la erosión, la cual puede ser eólica o hídrica, que poco a
poco va modiicando el ambiente. Asimismo, encontramos al cambio climático, que
ocurre de manera natural. Sin embargo, erosión y cambio climático se han visto acelerados debido a la actividad humana.
176
Unidad
III - Biodiversidad
Pérdida de suelo
(toneladas/ha/año)
Nula (menor de 5)
Ligera (5 - 10)
Moderada (10 - 5)
Alta (50 - 200)
Muy alta (mayor de 200)
Figura 3.22 Erosión
eólica potencial de
suelos según nivel
(2002). Adaptado
de Semarnat-UACh
(2003). Evaluación de
la pérdida de suelos
por erosion hídrica y
eólica en la República
mexicana. Memoria
2001-20002. México.
Amenazas humanas
Book Mart, S.A de C.V.
Prácticamente cualquier actividad humana tiene un impacto directo sobre el ambiente,
Prohibida
su ellas,
reproducción
parcial
o total
y a su vez se producen
sinergias entre
exponenciado el daño.
Como factor
raíz
tenemos el crecimiento demográico y las múltiples presiones que éste ejerce sobre el
ambiente, debido a la ampliación de la mancha urbana y por el incremento de demanda de recursos (Ehrlich y Ceballos, 1997; Challenger y Dirzo, 2009). México, con cerca
de 120.5 millones de habitantes, es el undécimo país más poblado del mundo.
Para seguir creciendo demográicamente, se requiere cambiar la cobertura del terreno,
lo cual tiene como consecuencia cambios en: la temperatura del suelo, la disponibilidad
de alimento, los refugios y sitios para la reproducción de las especies, entre otros, además
de causar la fragmentación y reducción de los hábitats. En México, esta acción ha llevado
a la extinción local de algunas poblaciones, como las de algunos grandes carnívoros (lobo,
jaguar, puma) en la región central del país. Asimismo, varias especies ya se encuentran en
peligro de extinción y muchas otras están en diferentes categorías de riesgo.
Por otro lado, la introducción de especies exóticas puede modiicar por completo las
dinámicas del ecosistema que se invade. Por ejemplo, los gatos ferales en la isla Guadalupe
han llevado a la extinción a dos especies endémicas de aves y han mermado las poblaciones de otras más (Luna-Mendoza et al., 2009). En sistemas dulceacuícolas, se tiene esta
experiencia con la langosta australiana, el acocil rojo y el pez diablo; y en sistemas costeros,
con el pez león (Bortolini et al., 2007; Aguilar-Perera y Tuz-Sulub, 2010; Wakida-Kusunoki y
Amador-del Angel, 2011; Torres y Álvarez, 2012) que se estima tendrán efectos desastrosos
sobre la diversidad natural de muchas regiones de México, que ya empiezan a percibirse.
El tráico de vida silvestre se ubica entre las tres primeras causas de extinción de
especies en el ámbito mundial, junto con la pérdida de hábitats y los efectos causados
por especies invasoras. La extracción hecha por coleccionistas de ciertos grupos de
177
Biología básica II
plantas, como cactáceas, orquídeas y cícadas, ha
diezmado poblaciones de varias especies. Por otra
parte, la explotación excesiva de especies de importancia comercial, como algunos peces de agua
dulce, las ha llevado a números poblacionales tan
bajos que están en alguna categoría de riesgo,
como es el caso del pescado blanco de Chapala
(Chirostoma promelas) (Rojas y Sasso, 2005).
La contaminación y la reducción de los cuerpos
de agua dulce en México han impactado negativaFactores directos
mente a un número desconocido, pero seguramente
• Cambios de la cobertura
considerable, de especies. Un caso particularmente
• Movimiento antropogénico de especies
grave es el del lago de Xochimilco que, por encon• Extracción y consumo de organismos
trarse en el valle de México, ha sufrido una enor• Cambio climático antropogénico
me presión desde hace varios siglos y actualmente
• Adición o descarga de producctos químicos
se mantiene como un conjunto de canales y lagos
que representan apenas un 5% del sistema lacustre original y ha perdido una alta proporción de sus
especies nativas (Zambrano et al., 2007; Contreras
Retroalimentación
et al., 2009). Muchos cuerpos de agua dulceacuícolas del país, con menor importancia histórica y
paisajística que Xochimilco, se han perdido sin que
Consecuencias
se hayan estudiado.
Menor biodiversidad
En especies marinas, la sobreexplotación comercial, la contaminación de los mares y la profunda deMenos funciones ecosistémicas
gradación de decenas de lagunas costeras –que son
sitios de reproducción de gran número de especies
marinas– son las causas principales de la pérdida de
Menos servicios ambientales
diversidad biológica (Naranjo y Dirzo, 2009). Ahora
se tienen enfermedades nuevas del coral que son
producto de bacterias del tracto digestivo humano
Figura 3.23 Factores de cambio directos (próximos) e
(Futch et al., 2010), pasando de dos enfermedades
indirectos (últimos o de raíz) de la biodiversidad y los
a nueve.
servicios de los ecosistemas.
Recientemente, el cambio climático se ha identiicado como uno de los factores causales de la extinción de poblaciones y especies, con posibles impactos profundos en las próximas décadas
(Parry, 2007). La biodiversidad mexicana de los bosques mesóilos de montaña y de los
arrecifes de coral podría verse seriamente afectada por las variaciones en el clima.
Sinergias
Factores de raíz / indirectos
• Demográicos
• Económicos (consumo)
• Gobernabilidad
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Pérdida de la biodiversidad
Tanto los factores naturales como los antropogénicos (ocasionados por el hombre)
llevan a la extinción o pérdida de especies, y esto tiene consecuencias de tipo económico, así como de cambio o pérdida de los servicios ambientales que se obtiene del
ecosistema, por ejemplo, el agua, el aire.
Extinción de especies
Actualmente, nos encontramos en medio de una crisis ambiental que se caracteriza,
entre otros aspectos, por una erosión y pérdida de la biodiversidad mundial a una tasa
178
Unidad
III - Biodiversidad
sin precedentes. Se considera que la tasa de extinción “natural” es de una especie entre 10 000, cada 100 años, mientras que la tasa de extinción actual es 6 500 veces más
acelerada. Por ejemplo, en la región neotropical, la tasa de extinción de vertebrados
es aproximadamente 280 veces más acelerada que la tasa natural (Ceballos y OrtegaBaes, 2011).
Para hacer una comparación, la ola de extinción actual (que involucra a todos los
grupos taxonómicos de planeta) tiene una magnitud más alta que la que acabó con la
megafauna (más de 85% de los mamíferos del mundo mayores a 45 kg) hace aproximadamente 12 mil años, con un efecto combinado de un calentamiento global (aunque
también se especula que fue por explosiones volcánicas) que deinió el inal de la última era del hielo, así como la expansión del ser humano por el mundo.
Cotorra
TIC
El siguiente video es
una entrevista con el
profesor mexicano
José Sarukhán
sobre por qué
debe importarnos
la pérdida de la
biodiversidad.
http://bkmrt.com/
FTbM9J
Tortuga laúd
Oso americano
Jaguar
Book Mart, S.A de C.V.
Berrendo
Águila
Tapir
Prohibida su reproducción parcial o total
Perrito llanero
Figura 3.24 Especies en peligro de extinción, de acuerdo con el
Programa de Conservación de Especies en Riesgo (Procer).
En este otro video
podrás ver cómo se
ha visto afectado
nuestro país en
cuánto a pérdida de
ecosistemas.
http://bkmrt.
com/8qfGVd
Actividad de aprendizaje 5
` Es momento de ser los portadores de la voz que demande el cuidado de la
biodiversidad. Para ello, realiza las siguientes actividades.
1. Reúnanse en equipos y diseñen una campaña para generar conciencia y
difundir las posibles acciones que se pueden realizar para remediar la pérdida de biodiversidad a partir del conocimiento de los factores directos
que la ocasionan.
2. Comenten entre ustedes cuál sería el medio informativo adecuado para
transmitir su mensaje (folleto, volante, cartel, periódico mural, conferencia,
videos, entre otros). Seleccionen el medio más adecuado de acuerdo con
la intención informativa.
3. A partir de la información recabada sobre la pérdida y preservación de la
biodiversidad, discutan en equipo cuál sería relevante para incluir en tu
medio informativo y cómo sería pertinente presentarla. Redacten los textos
adecuadamente; al inal del tema elaborarán el material informativo.
179
Biología básica II
Consecuencias de la pérdida de la
biodiversidad
Figura 3.25 Los
asentamientos humanos
provocan alteraciones en
el ciclo del agua.
La modiicación de los ecosistemas necesaria para la obtención de
bienes y servicios, trae consigo costos ambientales y económicos,
difícilmente visibles a corto plazo. La OCDE (2013) estima que, en
el 2010, los costos económicos para México por la degradación ambiental y por el agotamiento de sus recursos naturales fueron equivalentes al 7% del PIB de ese año.
Entre los costos biológicos generados por la pérdida de ecosistemas en México, se
pueden mencionar la desaparición de al menos 127 especies de animales (58.2% endémicas), entre ellas: el oso gris, la nutria marina, el carpintero imperial, el cisne trompetero, el cóndor de California y el caracará de Guadalupe (Sarukhán et al., 2009), cada uno
de los cuales cumplía una función importante para el equilibro del ecosistema del cual
formaba parte, lo que implica que el ecosistema sufrirá modiicaciones.
Otros costos ambientales causados por la pérdida de los servicios ecosistémicos son
los relacionados con el balance del carbono en la atmósfera, los cambios en el ciclo del
agua y, en general, las alteraciones de los ciclos biogeoquímicos.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Figura 3.26 Un servicio ambiental que
proveen los bosques es el reciclaje del
oxígeno. Por ello, la deforestación tiene
consecuencias a escala global.
Figura 3.27 Cuando un suelo es
sobreexplotado se ocasiona erosión
del suelo, que puede provocar
desertiicación.
Actividad de aprendizaje 6
` Para dar continuidad a tu campaña para generar conciencia y difundir las
posibles acciones que se pueden realizar para remediar la pérdida de la biodiversidad, es necesario seguir recabando información, para lo cual es necesario que sigas trabajando en equipo. Analiza lo que hemos estudiado hasta
ahora y contesta.
1. ¿A qué se debe la pérdida de las especies?
180
Unidad
III - Biodiversidad
2. ¿Cuáles son las causas de la extinción de las especies y en el ámbito mundial cómo se ha desarrollado este fenómeno?
3. ¿Cómo afecta social, económica y ambientalmente la pérdida de la biodiversidad y, en México, cuál ha sido su impacto?
4. En tu región, ¿cuáles servicios ambientales han sido afectados a partir de la
pérdida de biodiversidad? ¿Cómo han impactado en las actividades económicas de tu comunidad? Cita ejemplos de algún organismo.
5. Tal como lo hiciste anteriormente, elige con tus compañeros la información
que integrarán a su medio informativo y será importante transmitir en su
campaña.
Book Mart, S.A de C.V.
Prohibida su reproducción parcial o total
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
` Llegó el momento de integrar todo.
1. Reúnanse en equipos, retomen sus notas anteriores, seleccionen la información analizada y empiecen
a diseñar su medio informativo. Es necesario que también planeen una forma de darlo a conocer en la
comunidad escolar.
2. Completen la información del libro, buscando en otros recursos informativos como internet, enciclopedias, entrevistas, todo aquel recurso que permita que su información sea lo más relevante y completa
posible. Utilicen imágenes, recortes, todo aquello que lo haga lo más atractivo posible. Revisen cuáles
son las características del medio informativo que utilizarán (como tipo de texto a utilizar, tamaño de
letra, tipo de imágenes, etc.).
3. Con todo el material necesario, pongan manos a la obra. Recuerden incluir información relevante como:
a ) ¿Qué es la biodiversidad?
b ) ¿Qué importancia tiene?
c ) ¿Por qué se está perdiendo?
4. Una vez inalizado el producto, compártanlo con el resto de la clase.
181
Biología básica II
Conservación de la biodiversidad
Trabajando
como biólogo
Avanza en tu Proyecto de ciencias. En este
momento del curso,
te
recomendamos
realizar la Comunicación de resultados (p.
191).
Exploro
mis conocimientos
` Existen muchos esfuerzos para lograr la conservación de ecosistemas y de especies.
Analicen los siguientes ejemplos:
Hace 50 años, la población de tortugas terrestres Chelonoidis hoodensis, en la Isla Es-
pañola,Mart,
en Galápagos,
de sólo
14 organismos: 2 machos y 12 hembras. Uno de los
Book
S.Aerade
C.V.
machos es Diego, una tortuga de 70 años, que estaba en el zoológico de San Diego,
Prohibida
reproducción
o ayudando
total a su especie a
California. Tan su
sólo él
ha repoblado con 800 parcial
descendientes,
recuperarse.
Otro ejemplo es el panda gigante, que por décadas, fue considerado una de las especies más amenazadas del mundo, debido a la pérdida de los bosques de bambú, de
los que se alimenta. Actualmente han pasado, de manera oicial, del estado de “amenazado” a “vulnerable”, lo que signiica que, por lo menos, el conteo de individuos en
estado silvestre ha aumentado.
` Analiza y contesta las siguientes preguntas:
1. ¿Para qué existen esfuerzos para conservar a las especies?
2. ¿Sólo se enfocan en la especie, o en otros elementos?
3. ¿Cuáles acciones crees que necesitaron hacer para lograrlo, en cada uno de los
casos?
4. ¿Qué se necesita para llevar a cabo esas acciones?
Actividad de inicio
` En clase, con el profesor, observen estos videos cortos y realicen las actividades.
• Aprender a proteger la biodiversidad: http://bkmrt.com/lz7odx
• Tres preguntas, Lynn Margulis: http://bkmrt.com/hR461T
5. Realicen un análisis, con su profesor y compañeros, sobre los aspectos relevantes
de los videos.
6. En tu cuaderno, realicen una tabla de tres columnas en donde anotes lo positivo,
lo negativo y lo interesante que aprecies en los videos.
182
Unidad
III - Biodiversidad
Adquiero
mi conocimiento
Organismos y medidas de protección a
la biodiversidad
En la década de 1950, el gobierno mexicano estableció una campaña para erradicar a
los depredadores del ganado en el norte de México, tales como lobos, osos, pumas y
coyotes, siguiendo políticas implementadas en Estados Unidos desde inales del siglo
XIX. Después de más de una década, el programa logró parcialmente su objetivo, pues
en 1964 se cazó al último oso pardo (Ursus arctos nelsoni) del que se tuvo registro en
territorio nacional y, hacia la década de 1980, se declaró extinto en estado silvestre al
lobo mexicano (Canis lupus bailey) (Ceballos y Oliva, 2005).
Posteriormente, en 1982, se implementó el Programa Nacional de Desmonte (Pronade), respaldado por la Secretaría de Agricultura y Ganadería, cuyo objetivo fue el
desmonte de tierras ociosas (selva alta perennifolia y selva mediana perennifolia y caducifolia) para su aprovechamiento en la agricultura y ganadería (Bravo-Peña et al.,
2010).
Afortunadamente, gracias a las políticas internacionales y gubernamentales, así
como al apoyo de organismos no gubernamentales (ONG) y muchos ciudadanos, en la
actualidad se comienza a comprender la importancia de la conservación de la biodiversidad, a partir de lo cual se constituyen instituciones y organismos para que implementen medidas de protección y conservación.
TIC
Este video te dará
un panorama de
las medidas de
conservación de la
biodiversidad en
América Latina
http://bkmrt.com/
W73xIe
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TIC
Prohibida su reproducción parcial o total
Actividad de aprendizaje 7
` Realiza las siguientes actividades en equipos.
1. Indaguen los propósitos de cada uno de los organismos e instituciones
involucrados en la conservación de la biodiversidad y cómo pueden beneiciar a ésta en México, en tu estado o en tu región.
2. En un archivo electrónico, elaboren una tabla para comparar las funciones de los organismos e instituciones, y obtengan conclusiones acerca de
cómo se complementan unos con otros en pro de un mismo objetivo y qué
hace falta para promover la conservación de la biodiversidad en tu región.
3. La tala clandestina en zona núcleo de la Reserva de la Mariposa Monarca
disminuyó 40%, de 19.9 hectáreas en 2014-2015 a 11.92 ha en 20152016. Indaga por qué estos esfuerzos en contra de la tala del bosque son
importantes para la población de la mariposa:
El siguiente enlace te
llevará al Manual para
la gestión ambiental
comunitaria,
publicado por el
Programa de las
Naciones Unidas para
el Medio Ambiente
(PNUMA), Oicina
Regional para
América Latina y el
Caribe.
http://bkmrt.com/
T8Y2Ew
Organismos internacionales
A nivel global, se han establecido acuerdos y medidas para detener la pérdida de la
biodiversidad y ayudar en su conservación. Estas medidas están encabezadas por la
183
Biología básica II
Oganización de las Naciones Unidas (ONU), en especíico, por el programa para el
ambiente (UNEP, por sus siglas en inglés).
La reunión de Estocolmo, en 1972, fue la primera convención acerca de temas ambientales globales y marcó la pauta en el desarrollo de políticas sobre el medioambiente. En ella, se establecieron 26 principios sobre el ambiente y el desarrollo para
preservar y mejorar al mundo.
Posteriormente, la Cumbre de Río, en 1992, fue una conferencia en la que se intentó establecer una alianza mundial nueva y equitativa, mediante la creación de niveles
de cooperación, con el objetivo de alcanzar acuerdos internacionales en los que se
respeten los intereses de todos y se proteja la integridad del sistema ambiental y el
desarrollo mundial, a la vez que se reconozca la naturaleza integral e interdependiente
de la Tierra. En ella, se acordaron 27 principios rectores.
En 2002, tuvo lugar la conferencia de Johannesburgo, con el propósito de que el
mundo comenzara a establecer políticas para avanzar a favor de un desarrollo sostenible para el futuro, en el cual, todas las personas puedan satisfacer sus necesidades
presentes y futuras sin dañar al medioambiente. Los temas centrales fueron las energías
renovables, la producción agrícola, la biodiversidad y la salud.
Organizaciones no Gubernamentales Internacionales (ONG)
IUCN. La Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza y
Recursos Naturales es conocida por la elaboración de la lista roja de
las especies amenazadas (Red List), la cual es un inventario del estado
de la conservación global de las especies. Esta lista sirve para que las
políticas públicas de desarrollo se basen en los temas de conservación
y ayuden de manera signiicativa a la comunidad internacional para
reducir la extinción de especies.
CITES. Es un acuerdo internacional entre gobiernos, cuyo objetivo es
asegurar que el comercio internacional no amenace la supervivencia
de especímenes de plantas y animales silvestres. A partir de éste, se
lleva el registro de las transacciones comerciales, considerando los
apéndices en los que se enlistan especies en peligro de extinción.
World Wildlife Fund. La nueva estrategia de WWF se basa en la integración de seis áreas clave: bosques, mar, cuerpos de agua dulce,
vida silvestre, alimentación y clima, con el propósito de proteger en el
ámbito mundial, lugares, especies y comunidades vulnerables.
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Prohibida su reproducción parcial o total
TIC
Este video te
muestra siete casos
de éxito en cuanto
al uso sustentable
y conservación del
medioambiente en
México.
http://bkmrt.com/
xAwojq
184
C
R
Organismos nacionales
Entre los organismos gubernamentales encargados de conocer y preservar los recursos
naturales de nuestro país, encontramos a la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos
Naturales (Semarnat), la cual dirige acciones y programas para la protección y preservación de la vida silvestre, así como de los demás recursos naturales. De ella dependen
otras instancias como la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (Profepa), la
Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (Conabio), la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (Conanp), la Comisión Nacional Forestal
(Conafor) y la Comisión Nacional del Agua (Conagua), entre muchas otras.
La legislación ambiental en México tiene instancias y niveles de aplicación federales, estatales y municipales. Entre las leyes federales están, entre otras:
• La Ley general de equilibrio ecológico y la protección al ambiente
• La Ley general de desarrollo forestal sustentable
• La Ley general de vida silvestre
• La Ley de pesca y acuacultura sustentable
Unidad
III - Biodiversidad
• La Ley de aguas nacionales
• La Ley general de bienes nacionales (zona federal marítimo-terrestre)
• La Ley general para la prevención y gestión integral de los residuos
• La Ley de bioseguridad
También ayudan en la conservación de los recursos las Normas Oiciales Mexicanas
(NOM), en especíico, la NOM-059-SEMARNAT-2010: Protección ambiental; especies
nativas de México de lora y fauna silvestres; categorías de riesgo y especiicaciones
para su inclusión, exclusión o cambio; lista de especies en riesgo.
Finalmente, las leyes estatales son adaptaciones regionales de las leyes nacionales,
entre ellas contamos con:
• La Ley estatal de protección ambiental
• La Ley estatal para la prevención y gestión integral de residuos sólidos urbanos
• La Ley estatal de desarrollo
TIC
Observa el siguiente
video para ampliar
tu información sobre
este tema.
http://bkmrt.
com/9htCqp
Zonas de conservación
Si no tomamos en cuenta los acuerdos y medidas necesarias para detener el deterioro
de la biodiversidad, estos efectos tendrán un impacto en los humanos. Es por ello, que
debemos relexionar y participar en los esfuerzos de conservación.
México cuenta con Áreas Naturales Protegidas (ANP) y con Unidades de Manejo
para la Conservación de la Vida Silvestre (UMA).
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Área de protección
Prohibida su reproducción parcial
o total
de flora y fauna (APFyF)
Área de protección
de los recursos naturales (APRN)
Monumento natural (MN)
Parque nacional (PN)
Reserva de la biosfera (RB)
Santuario (S)
Figura 3.28 Mapa de las áreas naturales protegidas en México, 2016.
Las ANP son las zonas del territorio nacional y aquellas sobre las que la nación ejerce su
soberanía y jurisdicción, en donde los ambientes originales no han sido signiicativamente
alterados por la actividad del ser humano o que requieren ser preservadas y restauradas.
La Conanp administra actualmente 176 áreas naturales de carácter federal que representan
más de 25,394,779 hectáreas, divididas en nueve regiones.
185
Biología básica II
Boquerón de Tonalá,
Oaxaca
Cumbres de Majalca,
Chihuahua
Iztaccíhuatl-Popocatépetl,
Edo. de Méx., Puebla y Morelos
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Figura 3.29 Algunas
zonas de conservación
de nuestro país.
Los Mármoles,
Hidalgo
Montaña Malinche,
Puebla y Tlaxcala
Volcán Nevado de Colima
Santuario de la Mariposa Monarca,
Edo. de Méx. y Michoacán
Por su parte, las UMA representan la síntesis del paradigma de la conservación y el
desarrollo. En México, la Semarnat se encarga de aprobar los planes de maneja tanto
para las ANP, como para las UMA, en los cuales se establece la obligación de contribuir
a compatibilizar y a reforzar mutuamente la conservación de la biodiversidad con las
necesidades de producción y desarrollo socioeconómico de México.
186
Unidad
III - Biodiversidad
TIC
Este enlace de la
Semarnat explica
a detalle qué es el
Sistema de Unidades
de Manejo.
http://bkmrt.
com/09Rsgw
Extensión UMA
0 - 1 000
1 001 - 75 000
75 001 - 230 000
230 001 - 519 000
Figura 3.30 Mapa de la extensión de las Unidades de Manejo para la Conservación
de la Vida Silvestre.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Mi región
En el estado de Sinaloa, existen esfuerzos encaminados a la conservación de la biodiversidad por parte tanto del gobierno como de la Universidad Autónoma de Sinaloa
(UAS), de diferentes ONG y de la ciudadanía. Existen algunas reservas de la biodiversidad a lo largo del estado, por ejemplo:
• Bahía Navachiste. Los sistemas lagunares Navachiste y Macapule se ubican en
los límites municipales de Guasave y Ahome. En esas zonas se encontraron ocho
especies catalogadas dentro de la NOM-SEMARNAT-059-2001, y 18 dentro del
Apéndice II de CITES.
• Playas Verde Camacho y Ceuta. Fueron decretadas como santuarios, se encuentran en el litoral sur de Sinaloa. Esta es la zona con mayor registro de anidación
de tortugas, concretamente, en las playas que se localizan desde Delfín hasta
Mármol, decretadas Zonas de Reserva en 1986.
• Mineral de Nuestra Señora de la Candelaria, Cosalá. Decretada como Reserva
Ecológica en 2002. Cuenta con el aviario de la guacamaya verde (Ara militaris),
que es el segundo más grande del país. Además, provee servicios de ecoturismo.
• Meseta de Cacaxtla. Fue decretada reserva desde 2000. Cuenta con más de 50
mil hectáreas, por lo que es considerada la zona natural protegida de mayores
dimensiones en el dicho estado.
• Reserva de La Chara Pinta, en la comunidad de El Palmito, Concordia. Fue decretada como tal en 2005, gracias a los esfuerzos de instituciones como la Conanp,
Pronatura Noroeste A.C., Conabio, Conafor y, por supuesto, los más de 55 ejidatarios de la comunidad de El Palmito, para no talar y cuidar las 5,000 hectáreas de
bosque donde habitan alrededor de 130 especies de aves.
TIC
En esta página
puedes ampliar tu
información sobre la
Meseta de Cacaxtla:
http://
mesetadecacaxtla.
conanp.gob.mx/
187
Biología básica II
TIC
En este enlace
puedes encontrar un
listado más amplio
de las áreas naturales
protegidas en Sinaloa.
¿Has visitado alguna?
¿En tu comunidad hay
reservas?
http://bkmrt.com/
YjKf8x
• Humedales de importancia internacional (sitios Ramsar) en Sinaloa. Se trata de
las lagunas de Santa María-Topolobampo-Ohuira, Sistema Lagunar San IgnacioNavachiste–Macapule, Laguna Playa Colorada-Santa María La Reforma, Ensenada
de Pabellones, Sistema Lagunar Ceuta, Playa Tortuguera El Verde Camacho y los
Marismas Nacionales, ubicados entre Sinaloa y Nayarit.
Urraca
Amapa Tabebuia
chrysantha
Pitahaya
Figura 3.31 Fauna y lora representativa de la Meseta de Cacaxtla,Sinaloa.
Organizo
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S.Amide
C.V.
conocimiento
Prohibida su reproducción parcial o total
Actividad de cierre
` Realiza las siguientes actividades.
1. Busca qué áreas protegidas se encuentran cerca de donde vives.
2. Investiga en qué consisten estas áreas y cómo han impactado en la conservación de la biodiversidad
de tu estado y comunidad. También puedes consultar en la oicina regional de la Semarnat, en la dirección de vida silvestre.
3. Además de lo que hace el gobierno, ¿qué otras acciones relevantes son necesarias en tu comunidad
para la conservación de la biodiversidad en los ámbitos económico y social?
4. ¿Cómo podrías apoyar a la conservación de tu comunidad?
5. Escribe tus conclusiones y compártelas en una plenaria.
188
Unidad
III - Biodiversidad
Fase 3 del proyecto de
ciencias: cierre
Trabajando como biólogo
En esta unidad, inalizaremos el proyecto de ciencias. Para ello, realizaremos los últimos tres pasos: la comprobación de hipótesis, las conclusiones y la comunicación de nuestros resultados.
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Comprobación
Llegó el momento de comprobar nuestras hipótesis. La característica más importante de la hipótesis es la posibilidad de comprobación; es decir, la capacidad de ser sometida a pruebas con datos y hechos que pueden ser
observados. Este es el punto cumbre de la investigación.
¿Cómo lo realizaremos? Es sencillo. Ya tienes la recolección de datos, lo que quiere decir que utilizaste diversas
técnicas, como observación, entrevistas, encuestas, revisión de documentos y, posiblemente, realizaste algún experimento. Ahora procesa los datos y analízalos; luego veriica y contrasta si los resultados del análisis corroboran
o rechazan las hipótesis planteadas. Para ello, puedes usar la siguiente tabla.
Hipótesis
Justifica su comprobación
189
Biología básica II
Conclusiones
Si todo ha marchado correctamente y han trabajado durante el semestre en su proyecto, podemos decir
que están por concluir exitosamente.
Para hacerlo, deben escribir las conclusiones a las que llegaron, argumentando cómo llegaron a ellas.
Comiencen planteando lo que están investigando y lo que pretenden lograr o demostrar. Por ejemplo:
“Mi proyecto intenta dar a conocer que los compañeros de mi escuela consumen alta cantidad de calorías a través de los alimentos chatarra, aunque aún hay algunas interrogantes que debemos detallar”.
1. Reúnanse en equipo y comiencen a escribir sus conclusiones:
2. Mencionen cuáles fueron sus resultados de manera exacta; si hubo errores, deben mencionarlos. Los
resultados son aquellos datos que responden a sus preguntas. Si durante la investigación surgieron
algunas preguntas nuevas que no habían considerado, déjenlo por escrito. Por ejemplo: “Encontramos que los estudiantes consumen alimentos chatarra porque invierten menos tiempo para consumirlos que si compran un sándwich o una ensalada”. Ahora, ustedes describan sus resultados.
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Prohibida su reproducción parcial o total
3. Planteen las variables que pudieron afectar los resultados y las sugerencias para quien desee expandir su investigación. Por ejemplo: “Aunque sólo encuestamos a los estudiantes de tercer grado,
quienes son los que tienen un receso muy reducido, lo cual puede haber inluido en los resultados”.
190
Unidad
III - Biodiversidad
4. Escriban sus conclusiones e indiquen si su proyecto corroboró o refutó la hipótesis planteada. Por
ejemplo: “Como lo dijimos en la hipótesis, a partir de los resultados y la investigación bibliográica,
podemos determinar que la ingesta de un alto nivel de calorías por los estudiantes de la escuela se
debía al consumo excesivo de comida chatarra”.
5. Finalmente, lean su conclusión en voz alta y asegúrense de que tiene sentido y coherencia. Revisen
la redacción y la ortografía.
Comunicación
de resultados
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Prohibida
su reproducción
parcial o total
Has llegado al momento
de dar a conocer
los resultados de tu proyecto.
1. Ordena tu proyecto de forma adecuada para entregarlo y publicarlo. Retoma la estructura recomendada, escríbela en limpio y preséntala a tu profesor (primer borrador).
2. Ya revisado y listo tu proyecto, da a conocer tus hallazgos a tus compañeros, escuela o comunidad.
Recuerda que existen muchas formas de expresar tus ideas y experiencias, por lo que para esta actividad puedes utilizar diapositivas, folletos, periódicos murales, carteles, videos e infografías, entre
otros. Comenta con tu profesor cuál sería el medio más adecuado para hacerlo.
Autoevaluación
El hecho de comunicar los resultados debe implicar una relexión acerca de los alcances y limitaciones
del proyecto realizado para evaluar los resultados.
1. Piensen en lo que salió bien y en lo que salió mal durante el desarrollo del proyecto, con el in de
mejorar la organización y el desarrollo del mismo.
2. Llenen el cuadro PNI para relexionar sobre la organización y el desarrollo del proyecto.
Positivo
Negativo
Interesante
191
Biología básica II
Actividades
de cierre de unidad
Producto integrador de la unidad
TIC
Te recomendamos
la siguiente lectura
para ampliar tu
información:
http://www.nature.
com/nature/journal/
v486/n7401/full/
nature11148.html
` Realiza las siguientes actividades.
1. Con ayuda del profesor, organicen un foro para presentar sus opiniones y
puntos de vista sobre el futuro de la biodiversidad en México y el mundo,
sus amenazas y cómo conservarla. Para participar en el foro, realiza un plan
de composición sobre esta misma temática.
2. Puedes tomar como referencia para tu plan de composición los siguientes
aspectos:
a ) ¿Cuál es la importancia de la conservación de la biodiversidad en México?
b ) ¿Cómo podría hacerse frente a los principales generadores de la pérdida
de biodiversidad?
c ) ¿Cómo se beneiciaría el hombre con el cuidado de la biodiversidad?
d ) ¿Cómo pueden colaborar los sectores de la sociedad en la conservación
de la biodiversidad?
e ) ¿Quiénes y por qué deben participar en la conservación de la biodiversidad?
f ) ¿Cuáles serían los factores clave en el éxito de las medidas de conservación?
g ) ¿Cómo, y a quiénes beneician los espacios protegidos?
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Prohibida su reproducción parcial o total
3. Debes tener en cuenta que los aspectos anteriores son una referencia para
elaborar tu plan de composición. Una vez terminado, revísalo con tu profesor para que haga las observaciones necesarias.
192
Unidad
III - Biodiversidad
En palabras
de biólogo
Investiga y escribe en este espacio los términos de la unidad cuyo signiicado desconozcas.
Término
Significado
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Prohibida su reproducción parcial o total
193
Biología básica II
He incorporado
a mi saber
1. De lo que aprendiste en esta unidad, ¿qué fue lo que más te gustó? ¿Por qué?
2. De los temas que revisaste, ¿qué otras cosas te gustaría saber? ¿Qué puedes hacer para
conseguir información sobre esos temas?
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Prohibida su reproducción parcial o total
3. ¿Cómo puedes aplicar en tu vida cotidiana los conocimientos que aprendiste en esta unidad?
194
Unidad
III - Biodiversidad
Práctica de laboratorio 7
Influencia de los factores abióticos
en el desarrollo de la vida
Problema
¿Qué son los factores ambientales? ¿Por qué inluyen en el desarrollo de la vida? ¿De qué manera inluyen?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Materiales
• 11 frascos de vidrio con tapa (tipo Gerber).
• Algodón.
• Papel aluminio (suiciente para envolver un
frasco).
• 11 etiquetas o cinta adhesiva.
• 55 semillas, 5 por frasco (pueden ser de frijol,
lentejas o chícharo).
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Prohibida su reproducción parcial o total
Procedimiento
1. 15 días antes de la práctica, en equipos, pongan a germinar las semillas en los frascos. Para ello,
colóquenlas con algodón húmedo (excepto por el frasco 11, que lleva algodón seco). Cada frasco
será colocado en situaciones ambientales diferentes, siguiendo estas indicaciones.
a ) Para ver la inluencia del intercambio gaseoso.
• Frasco 1: con tapa.
• Frasco 2: sin tapa.
b ) Inluencia de la temperatura:
• Frasco 3: cerca de un lugar caliente (cerca de la estufa).
• Frasco 4: dentro del refrigerador.
• Frasco 5: a temperatura ambiente
c ) Inluencia de la luz.
• Frasco 6: en una ventana iluminada con luz solar.
• Frasco 7: envuelto en papel aluminio.
• Frasco 8: en un lugar donde no haya luz solar.
d ) Inluencia del agua.
• Frasco 9: con humedad constante.
• Frasco 10: lleno de agua.
• Frasco 11: sin agua.
Los frascos se deberán humedecer constantemente, a excepción de los frascos 1, 7 y 11.
2. Comparen los frascos y el proceso de germinación de las semillas el día de la práctica.
3. Registren las observaciones en una hoja de cálculo que les permita la comparación, también pueden
generar gráicas.
195
Biología básica II
4. Discutan los resultados.
Análisis
Contesta las preguntas.
1. Para las plantas, ¿qué función tiene el intercambio gaseoso?
2. ¿Qué función tiene la temperatura?
3. ¿Qué función tiene la luz?
4. ¿Qué función tiene el agua?
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Prohibida su reproducción parcial o total
5. Con base en las observaciones, ¿cuáles son las condiciones que favorecen la germinación de las
semillas?
Conclusión
Escribe en tu cuaderno una conclusión, que responda las siguientes preguntas. Con base en las observaciones y la teoría acerca de la inluencia de los factores ambientales sobre la vida, ¿qué podrías argumentar con respecto a la generación de diversas especies y ecosistemas, a partir de los factores abióticos?
¿Se corresponden los factores con los resultados que obtuviste? ¿Se corresponde la inluencia de los
factores de tu región con las especies y ecosistemas presentes en ella? ¿Qué pasaría si se alteraran estos
factores ambientales?
` Intercambia tu trabajo con un compañero para comparar resultados.
196
Unidad
III - Biodiversidad
Práctica de laboratorio 8
Cálculo de la biodiversidad
Problema
¿Qué es la biodiversidad? ¿Por qué es importante que haya diversidad?
¿Cuál es la biodiversidad de algún parque o jardín de la ciudad?
Hipótesis
Escribe tu hipótesis para responder las preguntas del problema.
Materiales
• Lápiz.
• Cuaderno de notas.
• Calculadora.
• Cámara.
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Prohibida su reproducción parcial o total
Procedimiento
1. Visitar un parque botánico o un jardín escolar con diversas especies vegetales, o un jardín municipal
y calcular la diversidad de la vegetación, usando el Método de Simpson modiicado. Para ello sigue
las instrucciones.
Cuando un paisaje está dominado por sólo una especie vegetal, se dice que no hay biodiversidad
o que su biodiversidad es cero. En cambio, cuando en un paisaje se observa una gran cantidad de
especies, se dice que tenemos una biodiversidad en un porcentaje determinado.
Cuando se hace el cálculo por el método de Simpson modiicado, si la biodiversidad se determina
entre el rango de 0.0 a 16 es muy baja; si queda entre 17 a 33, la diversidad es baja; si queda entre
34 y 66 es media, si el cálculo va desde 67 a 83 es alta, y entre 84 y 100 es muy alta.
2. En tu cuaderno, anota el nombre de cada una de las especies de plantas y el número de cada una
de ellas; es decir, la abundancia en orden decreciente.
Por ejemplo:
Especie
Abundancia
Ni (Número de
individuos)
Especie
Abundancia
Ni (Número de
individuos)
Rosales
78
Listones
15
Ixoras
76
Petunias
14
Maravillas
33
Pinos
13
Obelisco
24
Sávilas
12
Helechos
18
Palmas
17
Número total de
inviduos (Nti)
300
197
Biología básica II
Puedes hacer las operaciones en una hoja de cálculo.
3. Una vez que tengas el conteo, usa la siguiente fórmula para llevar a cabo el Método de Simpson
modiicado en tu lugar de elección o donde el docente lo indique.
ni (ni 2 1)
Simpson D 5
N (N 2 1)

Donde:
• N1 = número de individuos de especie i.
• N = Número total de individuos.
Veamos el procedimiento paso a paso:
a ) Multiplicamos (Ni) de cada una de las especies encontradas por el factor (Ni-1): (Ni) (Ni-1).
• 78(77) = 6 006
• 76(75) = 5 700
• 33(32) = 1 056
• 24(23) = 552
• 18(17) = 306
• 17(16) = 272
• 15(14) = 210
• 14(13) = 182
• 13(12) = 156
• 12(11) = 132
b ) Suma de todas las (Ni) (Ni-1)= 14,572
c ) Usa la fórmula para calcular biodiversidad:
Suma de [(Ni) (Ni-1)] (100 %)
Suma de [Nti (Nti-1)]
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Prohibida su reproducción parcial o total
d ) Sustituye los valores calculados:
Biodiversidad 5
14 572.00 (100)
5 16.245%
300 (299)
Se concluye de este ejemplo, que la biodiversidad del lugar en donde se tomó esta muestra es baja.
Análisis
Contesta las preguntas.
1. ¿Dónde realizaste la toma de datos?
2. ¿Cuál fue el resultado?
3. ¿Es parecido a tu hipótesis? Explica.
4. A partir de los resultados, ¿cuál es la biodiversidad estimada del lugar? Por qué.
198
Unidad
III - Biodiversidad
Conclusión
Con base en las observaciones y los cálculos, redacta un párrafo que conteste las siguientes preguntas.
¿Es consistente el resultado con el lugar dónde hiciste la indagación? ¿Por qué es importante calcular la
biodiversidad de un lugar (de preferencia, uno no alterado)? ¿Con qué inalidad se hacen estos cálculos?
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Prohibida su reproducción parcial o total
` Intercambia tu trabajo con un compañero para comparar resultados.
199
Bibliografía
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fomento agropecuario relacionados con la apertura de prederas ganaderas en el noroeste de México”, en Región y Sociedad.
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