¿Por qué todos deberíamos saber de evolución? Prof. Encargado : Dr. Hernán Cofré.

Presentación del tema: "¿Por qué todos deberíamos saber de evolución? Prof. Encargado : Dr. Hernán Cofré."— Transcripción de la presentación:

1 ¿Por qué todos deberíamos saber de evolución? Prof. Encargado : Dr. Hernán Cofré

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3 ¿Qué sabemos de la teoría sintética, síntesis moderna o neodarwinismo? ¿Enseñamos este contenido?

4 ¿Qué dicen los libros de texto?

5 Gregor Mendel August Weismann Hugo de Vries R. A. Fischer Francis Galton Thomas Morgan Charles Darwin ¿Cómo se integró el conocimiento genético con la selección natural? J.B.S. Haldane Sewall Wright T. Dobzhansky

6 ¿Cómo se integró el conocimiento genético con la selección natural? En 1920 – 1930 la genética mendeliana se había hecho popular y convertido en una disciplina que se abocaba a problemáticas de la herencia, sin embargo, aun no tenía mucho que decir en relación con la biología evolutiva. GENETISTAS MENDELIANOSNATURALISTAS (BIOMETRICOS) Pensamiento tipológico. Las poblaciones naturales son uniformemente de tipo silvestre Pensamiento poblacional: las poblaciones naturales son extremadamente variables La variación es discreta: los cambios son discretos y rápidos, la herencia es particulada. La variación es continua, los cambios son pequeños y continuos, la herencia es por mezcla. La variación ocurre al azarLa variación es adaptativa, con influencia ambiental directa y por herencia de caracteres adquiridos La variación geográfica es solo una respuesta fenotípica y, por lo tanto, sin importancia La variación geográfica es genotípicamente importante. Las especies son reales y discretasLas especies son geográficamente variables; pueden existir formas transicionales entre dos especies Las nuevas especies aparecen de improviso y “por saltos” Las especies aparecen gradualmente

7 ¿Cómo se integró el conocimiento genético con la selección natural? En 1920 – 1930 la genética mendeliana se había hecho popular y convertido en una disciplina que se abocaba a problemáticas de la herencia, sin embargo, aun no tenía mucho que decir en relación con la biología evolutiva. GENETISTAS MENDELIANOSNATURALISTAS (BIOMETRICOS) Pensamiento tipológico. Las poblaciones naturales son uniformemente de tipo silvestre Pensamiento poblacional: las poblaciones naturales son extremadamente variables La variación es discreta: los cambios son discretos y rápidos, la herencia es particulada. La variación es continua, los cambios son pequeños y continuos, la herencia es por mezcla. La variación ocurre al azarLa variación es adaptativa, con influencia ambiental directa y por herencia de caracteres adquiridos La variación geográfica es solo una respuesta fenotípica y, por lo tanto, sin importancia La variación geográfica es genotípicamente importante. Las especies son reales y discretasLas especies son geográficamente variables; pueden existir formas transicionales entre dos especies Las nuevas especies aparecen de improviso y “por saltos” Las especies aparecen gradualmente

8 W. E. Castle (1867-1962), el primer mastozoólogo Mendeliano, buscaba generar nuevas especies a partir de mutantes de especies conocidas como había sugerido De Vries. Trabajó con cuis, específicamente en la herencia del pelaje. El demostró que una vez que se perdían ciertas versiones (alelos?) no volvían a aparecer en la población (Darwin > De Vries).

9 S. Wright (1889-1988), norteamericano, fue un niño prodigio en términos de sus habilidades matemáticas. Hijo de familia de clase media siempre estuvo rodeado de animales a los cuales estudiaba. Conoció a WE Castle en una conferencia y comenzó su trabajo en el lab con cuis. Sewall Wright Su tesis doctoral en Harvard demostró la existencia de multiples loci y alelos que controlaban la herencia del color del pelaje de los cuis. Sus investigaciones estuvieron centradas en el entrecruzamiento, la deriva génica y los cambios en poblaciones pequeñas. Sus paisajes adaptativos fueron una gran innovación en la visión de la selección natural.

10 Uno de los primeros ingleses en estudiar las leyes de Mendel y ponerlas a prueba en Mamíferos fue JBS Haldane (1892-1964). Haldane fue un aristócrata que nunca tuvo un titulo académico, pero que desde muy pequeño se interesó por la ciencia debido a la influencia de su padre. A los 9 años asistió a una conferencia sobre Mendel. Sus trabajos, al igual que los de S. W. mostraron el ligamiento de genes en mamíferos, describiendo matemáticamente como calcular la distancia entre los genes. J.B.S. Haldane

11 Ronald Fischer (1890-1962), fue un dotado en términos matemáticos, aunque sus intereses también incluían la astronomía y la biología. Su trabajo en plantas de producción agrícola lo relacionó con la pregunta sobre cuanto de la variabilidad de las poblaciones era dado a la herencia y cuanto al ambiente (nature and nurture). R. A. Fischer También demostró que los genotipos heterocigotos muchas veces mantenían la mayor adaptación, por lo que eran los responsables de la diversidad genética de la población (polimorfismo).

12 WrightHaldaneFisher Siempre CuisCuis, conejos, ratas, mariposas Plantas productivas Muy pacienteImpacientepaciente PhDSin grado científicoPhD Selección natural, migración, deriva génica Mutación y selección natural Poblaciones pequeñas con entrecruzamiento Poblaciones infinitas Fisiólogo, genetista, estadístico Fisiólogo, bioquímico, genetista y estadístico Estadístico y genetista Evolution in mendelian population (1931) Causes of Evolution (1932) The genetical Theory of Natural Selection (1930) COMPARACIÓN ENTRE LOS PADRES DE LA GENETICA DE POBLACIONES

13 El trabajo de Fisher, Haldane y Wright generó un entramado teórica que dio cuenta del proceso de selección natural en términos genéticos. Sin embargo, no fue tan significativo por tres razones: Muy teórico Lenguaje matemático complejo Muy especializado En síntesis, una vez que se corroboraron los postulados de Mendel y Morgan, en diferentes grupos de organismos en el laboratorio, y que se desarrollaron los modelos matemáticos capaces de predecir los cambios en los factores de Mendel, la pregunta que se quería contestar ahora era:

14 ¿Cambian las frecuencias de los alelos en las poblaciones naturales? ¿Ocurre esto por selección natural? T. Dobzhansky

15 Dobzhansky llego en 1927 a trabajar con Drosophila al lab de T. Morgan. El venía de una tradición naturalista heredada de Chetverikov, la cual realizaba el estudio de las mutaciones en poblaciones silvestre. Dobzhansky tuvo la genial idea de llevar las moscas generadas por Morgan a la naturaleza. A través de esta mezcla de aproximaciones fue capaz de revelar genes escondidos en las poblaciones naturales al aparear moscas de lab con las silvestres. Taller 2: ¿Cambian realmente los genes en las poblaciones?

16 Actividad 1: Observa y describe el ambiente donde vive la mosca Drosophila pseudoobscura. ¿Qué adaptaciones podrían ser importantes para la sobrevivencia de esta especie en este ambiente? Lámina 1

17 Dobzhanski tomaba muestras de moscas de la fruta desde los lugares que visitaba en terreno, las sacrificaba y usaba sus glándulas salivales para cuantificar el número de re-arreglos genéticos (cromosómicos) del cromosoma 3.

18 Lámina 2 Para ello viajó desde Canadá hasta México recolectando. Por así decirlo esa era su forma de cuantificar los genes que explicaban las diferencias fenotípicas que eran propias de diferentes lugares o ambientes.

19 Actividad 2: Observa el cromosoma número 3 de Drosophila pseudoobscura en la parte superior de la lámina 2 (cromosoma estirado o lineal). Según se sabía, algunas moscas naturalmente presentaban versiones mutadas (cambiadas en su forma) de este cromosoma. Dependiendo de la zona del cromosoma donde se producía la mutación cromosómica, se les denominaba a los individuos que la portaban de esa misma manera. Así, se reconocían por ejemplo, mutantes arrowhead, mutantes santa cruz, mutantes chiricahua y mutantes tree line. Ahora busquen cada uno de estos mutantes en la lámina 2 y enciérrenlos en un círculo. Describa el mutante chiricahua.

20 Actividad 3: Cuando T. Dobzhansky encontró estos diferentes mutantes en las poblaciones naturales él se preguntó, ¿Cambiará la proporción de moscas mutantes dentro de las poblaciones a través del tiempo? Con los datos de frecuencia de genes obtenidos por Dobzhansky que tienes en la lámina 3, realiza gráficos para cada uno de los re-arreglos o mutaciones cromosómicas (chiricahua) y contesta la pregunta que se hizo TD. Lámina 3

21 Actividad 4: Con los datos obtenidos en el ejercicio anterior, ¿es posible proponer que existen evidencias empíricas (reales, hechos) de evolución en las poblaciones naturales? Explica. ¿Podemos inferir alguna correlación de este mutante con alguna variable ambiental? Según análisis estadísticos este cambio recurrente no es esperado por azar y se asocia a los cambios en temperatura. Los individuos que tienen este arreglo genético (mutantes chiricahua) casi desaparecen cada invierno y otoño y se hacen mas frecuentes en el verano.

22 Otros aportes de TD fueron: en 1946 mostró la diferencia adaptativa (con respecto a la T°) entre arreglos cromosómicos. Evidenció que las poblaciones tienen la variación genética suficiente para servir de base para la evolución por selección natural (ejemplo: variación conductual vs. selección artificial).

23 En esos momentos, la evidencia de la deriva era principalmente teórica y se pensaba que deriva y selección eran procesos opuestos. An Experimental study of interaction between genetic drift and natural selection Dobzhansky & Pavlovsky (1956) Evolution 11:311-319 Evidencia de deriva. Dos poblaciones hermanas muestran cambios azarosos de las frecuencias de sus alelos

24 % de PP ¿Qué pasa aquí con el alelo PP? ¿Por qué hay diferencias en el resultado de ambos grupos de poblaciones? 4000 20

25 ¿Cuál fue el principal aporte de TD? Hasta ese momento los biólogos evolutivos NO creían que hubieran cambios tan rápidos (como los mostrados por TD) en las frecuencias alélicas o de genes en las poblaciones naturales. Además, TD generó evidencia empírica del proceso de selección natural en términos genéticos. Junto a Mayr, Huxley y Simpson propuso una síntesis moderna de la evolución, en la cual se definió la evolución como "un cambio en la frecuencia de un alelo dentro de una reserva genética de una población".

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27 1.- En esta clase se han incorporado elementos históricos (curriculum enriquecido!) para trabajar las preconcepciones de los estudiantes sobre la teoría de la selección natural. 2.- El enfoque de enseñanza ha sido mas que nada la indagación estructurada de un problema que se plantearon los investigadores de la nueva sintesis. 3.- Las preconcepciones que se trabajan son las dos principales: Naturaleza de la ciencia y Evo y Pensamiento Teleológico. Específicamente, a) que la teoría evolutiva es solo lo que propuso Darwin y Wallace, b) que NO se puede registrar el cambio de la frecuencia génica de las poblaciones por selección natural en poblaciones naturales y c) El cambio ocurre por necesidad del ambiente. 4.- Limitaciones que hemos encontrado trabajando la actividad en la escuela son: a) algunos estudiantes tiene problemas para ver el cambio a nivel poblacional y piensan que cambian los cromosomas de los INDIVIDUOS, b) algunos tienen problemas para graficar datos en frecuencia desde tablas. 5.- Los logros que hemos encontrado es que algunos de los estudiantes reconocen en el ejemplo evidencias de evolución por selección natural. CONSIDERACIONES DIDACTICAS