Enfoque poblacional de la selección natural Colegio Santa Sabina 3°medio P-D Depto. De Ciencias Prof. Paulette Rivera F. Enfoque poblacional de la selección natural A. E: Comprenden que las especies alejadas filogenéticamente pueden evolucionar de manera convergente hacia fenotipos similares, mientras que especies estrechamente emparentadas pueden divergir. Material complementario

Charles Darwin Naturalista inglés que postuló que todas las especies de seres vivos han evolucionado con el tiempo a partir de un antepasado común mediante un proceso llamado SELECCIÓN NATURAL.

Viajes de Darwin (1831) a bordo del Beagle

Primer antecedente: Lucha por la sobrevivnecia Primer antecedente: Lucha por la sobrevivnecia. Influencia: Thomas Malthus Los recursos alimenticios podrían, en el mejor de los casos, aumentar aritméticamente (2, 3, 4, 5, etc) mientras que la población humana geométricamente (1, 2, 4, 8, 16, etc). Con esto, Darwin consideró que debía haber una lucha por sobrevivir (competencia).

Segundo antecedente: Idea de selección. La selección artificial de los criadores de animales que disminuían o aumentaría una determinada característica. Ejemplo: leche producida por las vacas, tamaño de las puestas de gallinas, etc.

Ideas de la selección natural: Los individuos que conforman una especie presentan variaciones entre sí. Entre los individuos hay una lucha por la existencia, impuesta por las restricciones ambientales. Solo sobreviven individuos cuyas variaciones los hacen más ventajosos, lo que llegan a adultos y se reproducen.

Evolución de las jirafas: Según Lamarck Según Darwin Las jirabas al estirar su cuello para buscarel alimento de la copa de los árboles estiraron el cuello y heredaron esa característica. Habían jirabas con distintos tamaños de cuello y sólo las de cuello largo alcanzaron el alimento. El resto murío y solo se heredo la caracteristica de cuello largo.

Principios de la evolución, mediante selección:

Condiciones selección natural

Ejemplo:

Otras teorías de Darwin: Teoría de la ascendencia común: diferentes tipos de organismos descienden de un antepasado común. Teoría de la especiación: las especies se multiplican con el tiempo. Teoría del gradualismo: la evolución se produce por un cambio gradual de las poblaciones.

Teoría sintética de la evolución o neodarwinismo: Integra la genética mendeliana, la genética de las poblaciones y la selección natural. mecanismos: La variabilidad se produce por mutaciones o recombinación. Se eliminan o reducen los individuos con rasgos desventajosos. Las características que permiten el éxito aumentan su frecuencia.

Otras ideas del neodarwinismo: Evoluciona la población, no los individuos. La selección natural conduce a cambios graduales en el conjunto de genes de una población. El ritmo de formación de nuevas especies es lento.

Genética de poblaciones. Es la rama de la genética que estudia el acervo genético de las poblaciones y los cambios que ocurren en el tiempo. Por ejemplo: estudia cambios en las frecuencias genotípicas y alélicas, intentando encontrar las causas que explican estos cambios.

El acervo genético o reserva genética de una población es el conjunto de genes de una población, con todas las variaciones (alelos) que pueden producirse por mutación y por nuevas combinaciones en el genotipo (recombinación genética). La UPM crea una reserva genética de trucha autóctona.

El conjunto de genes de cada individuo en las poblaciones y el ambiente involucrado en su expresión, determinan los rasgos del fenotipo.

La selección natural actúa sobre los individuos, específicamente sobre los rasgos de su fenotipo, que aumentan o disminuyen su frecuencia dependiendo del escenario ambiental.

los rasgos fenotípicos asociados a una menor adecuación biológica: reducen la frecuencia de los alelos que los expresan en la población. tendrán una descendencia menos numerosa en el transcurso de las generaciones, por lo que la representación de sus alelos irá disminuyendo e incluso puede desaparecer en las generaciones siguientes.

los rasgos del fenotipo que otorgan mayor adecuación biológica: que aumentan su frecuencia de alelos que se expresan en una población. podrán vivir y mejor y más tiempo, lo que aumenta su probabilidad de reproducirse. Sus descendientes serán más numerosos y, probablemente, las siguientes generaciones de la población estarán constituidas principalmente por individuos que portan la combinación de alelos “favorables”

Por lo tanto, en el contexto poblacional, la variabilidad sobre la cual actúa la selección natural se expresa como: “La proporción de individuos de la población que poseen uno u otro alelo de un gen.”

La selección natural favorecería un alelo por sobre otro (s), debido a que al aumentar la frecuencia de los rasgos fenotípicos heredables que mejoran la adecuación biológica, se incrementa la frecuencia alélica de los genes involucrados en la expresión de tales rasgos.

Por lo tanto, la selección natural contribuye a determinar cambios en la proporción de alelos (frecuencia génica) en la población.

De acuerdo a los anterior, la evolución consiste en el cambio en la proporción de alelos del conjunto de genes de una población a los largo de las generaciones.

Según los efectos en la población, a lo largo del tiempo, se reconocen 3 formas básicas de selección natural: La selección estabilizadora. La selección direccional. La selección disruptiva.

Selección estabilizadora. Se caracteriza porque favorece a aquellos individuos que expresan el valor promedio de un rasgo.

Como consecuencia, después de algunas generaciones, la frecuencia del rasgo en la población se reduce, por lo que la población se hace cada vez más uniforme.

La selección direccional. Tiene lugar cuando los individuos de uno de los extremos de la distribución de características dentro de una población tienen mayor eficacia biológica y son favorecidos.

Como consecuencia, la frecuencia del rasgo en la población se desplaza en esa dirección (extremo).

Selección disruptiva. Se favorece a aquellos individuos que expresan los rasgos más extremos en la población, reduciendo la representación de los rasgos que se ubican en torno al promedio.

Otras fuerzas evolutivas.

Introducción. En el marco de la teoría neodarwinista, el mecanismo o fuerza evolutiva principal que promueve los cambios en la frecuencia génica de una población es la selección natural.

Sin embargo, también existen otros factores involucrados en los cambios evolutivos, entre ellos se distinguen: Las mutaciones. El flujo génico. La deriva génica.

Las mutaciones. Corresponden a cambios en la estructura de un gen, que se traduce en la manifestación de una característica que antes no existía en la población.

Estos cambios constituyen la única fuente de “novedad genética”, es decir, de generación de genes (alelos) nuevos.

Pueden tener efectos negativos en la adecuación biológica de los seres vivos, incluso llegando a ser letales.

De a cuerdo con la selección natural los alelos producidos por estas mutaciones deberían desaparecer del acervo genético de la población.

Las mutaciones también pueden originar genes con efectos beneficiosos, incrementando la adecuación biológica de los organismos. Mutación bebeficiosa del mosquito Culex pipiens. En este organismo, un gen implicado en la destrucción de organofosfatos - ingredientes comunes de los insecticidas - se duplicó.

Las mutaciones también pueden ser neutras cuando no tienen efectos negativos ni positivos. En Drosophila pseudoobscura, la proteína xantina deshidrogenasa (Xdh) tiene muchas variantes. En una sola población, descubrieron que 59 de 96 proteínas eran de un tipo, otros dos tipos estaban representadas diez y nueve veces, y otros nueve tipos estaban presentes una sola vez o en números bajos.

Un caso interesante de esto está relacionado con los elementos genéticos llamados elementos P. Margaret Kidwell descubrió que se transferían elementos P desde alguna especie del grupo Drosophila willistoni a la Drosophila melanogaster a través de un ácaro.

(movimiento de organismos o polen) Flujo génico Intercambio de genes entre organismos pertenecientes a diferentes poblaciones de una misma especie (movimiento de organismos o polen) Puede ser afectado por Barreras biológicas Barreras culturales Barreras geográficas

Por tanto, la llegada de individuos de poblaciones muy distintas implica la llegada de genotipos distintos y un aumento en la diversidad genética poblacional.

Actividad: ¿cómo se ve afectada la tasa de flujo genético cuando hay baja movilidad de individuos y cuando hay alta movilidad? ¿cómo afectan al flujo génico las barreras geográficas, las biológicas y las culturales?

Cambios azarosos de las frecuencias génicas Deriva génica Cambios azarosos de las frecuencias génicas (proporción de alelos en una población). Los alelos pueden desaparecer o tener una frecuecia de 100%

Efecto de la deriva génica. Tamaño de la población Efecto sobre Frecuencias génicas Mientras mayor es el número de individuos, menor será el efecto de la deriva sobre las frecuencias génicas. Mientras menor es el número de individuos, mayor será el efecto de la deriva sobre las frecuencias génicas.

Describe la pérdida de variación genética frente a eventos de disminución numérica Deriva génica Cuello de botella Una población grande es, en general, genéticamente diversa. Si la población sufre una reducción del tamaño, (epidemias o desastres) se produce un cuello de botella poblacional, es decir, un efecto de la deriva en donde la variación genética de la población se reduce drásticamente.

Cuello de botella Ejemplo: En América nativa hay alta frecuencia del grupo sanguíneo B, ya que la población europea fundadora era de ese grupo “Efecto fundador” Este ocurre cuando un grupo reducido se separa de la población inicial y funda otra, en otro territorio, llevando consigo solo una parte de la diversidad inicial.

Por lo tanto, la deriva genética actúa más intensamente mientras más pequeña esa población.

SELECCIÓN SEXUAL

SELECCIÓN SEXUAL Teoría propuesta por Charles Darwin. Produce variabilidad genética mediante mecanismos de recombinación. Favorece distintos caracteres entre macho y hembra.

Dimorfismo sexual Diferencias notorias en la morfología, fisiología y conducta. Los machos poseen rasgos llamativos o exagerados: plumas vistosas, cuernos muy grandes y elaborados cantos. Rasgos costosos: desarrollo, mantención, presas fáciles.

Importancia de la teoría: Explica cómo los rasgos que cumplen un rol en la obtención de la pareja y, por lo tanto, que incrementan el éxito reproductivo individual, pueden evolucionar, aunque implique un costo de supervivencia de los organismos que lo posean.

Formas de selección sexual: Existen 2 formas: Selección intrasexual. Selección intersexual 

Selección intrasexual. Es la competencia entre individuos de un sexo (machos) por acceder a los individuos del sexo opuesto.

Selección intersexual. Es la elección que hacen individuos de un sexo (hembras) hacia el sexo opuesto. Esto hace que los rasgos exagerados de los machos evolucionen por la elección de las hembras.

Mecanismos de selección sexual hipótesis 1. Calidad genética: el macho con rasgos exagerados o costosos es capaz de sobrevivir reflejando su calidad genética.

Las hembras eligen a estos machos como padres de sus crías. las crías heredarán esos genes y tendrán mayor probabilidad de supervivencia, aumentando la adecuación biológica.

Mecanismos de selección sexual hipótesis 2. Proceso autorreforzante o de retroalimentación positiva: entre los machos existe competencia, de manera que los que poseen los mejores rasgos, tendrán mayor probabilidad de reproducción y adecuación biológica.

Aquí las hembras son atraídas por los rasgos llamativos. Los rasgos más exagerados son los más elegidos. Las hijas heredan los genes responsables de la preferencia. Los hijos heredan los rasgos preferidos por las hembras.

Evolución y origen de las especies.

Especiación. Proceso evolutivo, mediante el cual surge una nueva especie a partir de una preexistente.

Conceptos de Especie. Concepto biológico (Ernest Mayr): Es un conjunto de poblaciones, cuyos individuos se cruzan entre sí y dejan descendencia fértil. Se encuentra aislada reproductivamente de otra especie. Poseen un acervo genético común.

Aislamiento reproductivo: Cualquier barrera que evite el flujo de genes entre las poblaciones en proceso de especiación. Las abejas hembras producen hormonas que sólo son reconocidas por machos de la misma especie.

Concepto evolutivo: Conjunto de individuos que comparten una historia evolutiva en común. Se aplica a especies vivientes y extintas. Se aplica a organismos de reproducción sexual y asexual. Desventaja: definir cuál es la “historia evolutiva en común”.

Concepto ecológico: Es un conjunto de organismos que explota un nicho ecológico común. Desventaja: distinguir especies con nichos ecológicos parecidos.

Mecanismos de aislamiento reproductivo. Pueden ser: Mecanismos precigóticos. Mecanismos postcigóticos.

Mecanismos precigóticos: Actúan antes de que se produzca la fecundación. Tipos: temporal o estacional, aislamiento conductual o etológico, aislamiento mecánico.

Aislamiento ecológico: Ocurre en especies muy emparentadas que viven en la misma localidad, pero en ambientes distintos.

Aislamiento temporal o estacional: Los organismos de diferentes especies viven en un mismo hábitat, se reproducen en diferentes épocas del año. Un ejemplo de aislamiento reproductivo debido a diferencias en la estación de apareamiento lo constituyen las especies de sapos Bufo americanus y Bufo fowleri. Los miembros de estas especies pueden ser cruzados exitosamente en el laboratorio, produciendo híbridos vigorosos y fértiles. No obstante, tales apareamientos no ocurren en la naturaleza pese a que las distribuciones geográficas de ambas especies se superponen.

Aislamiento conductual o etológico: Las especies ocupan el mismo hábitat, pero las conductas de cortejo son diferentes. El cortejo de pato mandarín consiste en exhibir sus colores a la hembra. El cortejo de esos patos cuchara, los machos acostumbran a hacer pequeños vuelos alrededor de la hembra, para impresionarla.

Aislamiento mecánico: Los organismos de especies diferentes pueden intentar aparearse, pero los gametos masculinos no ingresan al interior del sistema reproductor femenino, ya que las estructuras son incompatibles. Especies de coleópteros se encuentran aislados reproductivamente porque sus órganos reproductores son incompatibles.

Mecanismos postcigóticos. Ocurren después de la fecundación. Operan si la composición genética aportada de los gametos por organismos pertenecientes a poblaciones que están en proceso de especiación es incompatible

Se pueden formar híbridos, pero puede interrumpirse su desarrollo embrionario (inviabilidad de los híbridos. Cuando los cigotos pueden desarrollarse, el individuo crece parecido a un adulto, pero es estéril (esterilidad de los híbridos). Una mula es un animal híbrido estéril que resulta de la cruza entre la yegua y el burro o asno.

Formas de especiación: Existen 2 formas: Especiación alopátrica. Especiación Simpátrica.

Especiación alopátrica: Ocurre en poblaciones que se separan por barreras geográficas. Ocurre una divergencia genética: nuevas especies. Ocurre también si la barrera desaparece y los organismos interactúan.

Especiación simpátrica: Se presenta en poblaciones que se distribuyen en ambientes heterogéneos. Se realiza en poblaciones sujetas a condiciones extremas. Modifican sus estructuras o mecanismos reproductivos (especies diferentes).

Actividad grupal evaluada: Para formular su teoría de selección natural, Darwin, consideró la teoría de Maltus y la selección artificial. ¿Cómo influyó cada una de ellas en su teoría? ( 4p) Explique los principios de selección natural con el albinismo. (3 p) Compare lo que ocurre con los razgos fenotípicos de menor adecuación con los de mayor adecuación en cuanto a frecuencia y descendencia. (4 pts) En una población de flores, dode unas son blancas, otras amarillas y otras rojas, explique cómo actuarían cada una de las formas básicas de selección natural. (6 pts) Cómo afectan en las poblaciones los siguientes factores evolutivos: Mutaciones, deriva génica y flujo génico. De ejemplos en cada caso. (6 pts) Compare la selección intersexual con la selección intrasexual y luego relacione cada selección con las hipótesisque explican los mecanismos de selección sexual. (4 pts) Diferencie los mecanismos de aislamiento reproductivo precigóticos de los postcigóticos. (4 pts) Diferencie en el principal aspecto la especiación alopátrica de la simpátrica. ( 2 pts)