Biología Evolutiva Unidad III: 1 – CaMbio Evolutivoenlas poblaciones Microevolución y variabilidad genética Selección sexual y sistemas de selección sexual

Ya visto en genética y biodiversidad Resumen de la clase UNIDAD III: MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA 1.- Cambio evolutivo en las poblaciones Microevolución cambio en las frecuencias génicas de las poblaciones. Variabilidad genética. (contenidos desarrollados en Genética) Importancia de la reproducción sexual. Selección Natural. Adaptación biológica. Coevolución. Selección sexual, sistemas de selección sexual. Ya visto en genética y biodiversidad Clase de hoy

Población y acervo de genes Población mendeliana: Comunidad de individuos de una especie que con reproducción sexual dentro de la cual se produce apareamientos de los mismos. Pool de genes de una población: La suma total de los genotipos de todos los individuos de una comunidad reproductora o población mendeliana. Los cambios evolutivos tienen lugar en las poblaciones y no en los individuos La evolución consiste en cambios en las frecuencias génicas de los alelos

Variabilidad genética y evolución Experimentos con Drosophila serrata Dos poblaciones Puras (Sydney Popondetta) Mixtas (Sydney X Popondetta) Son sometidas a dos ambientes nuevos con restricciones de: Espacio Alimento Ayala, 1969

Variabilidad genética y eficiencia biológica A MAYOR variabilidad genética MAYOR eficacia biológica

Relación variabilidad genética y eficiencia biológica Mixta La tasa con que se incrementa la eficacia biológica de la población esta directamente relacionada a la variabilidad genética que ella presenta. Pura Mixta Pura A MAYOR variabilidad genética MAYOR eficacia biológica

Variabilidad genética de diferentes grupos

Tipos de reproducción en seres vivos Asexual Sexual Mixta La sexuada es por lejos la más extendida en el reino animal

Diferencias entre los dos tipos de reproducciones

Diferencia entre sexual y asexual 1 8 1 4 1 2 La población con reproducción sexual posee mayor posibilidad de flujo génico Individuos genotípicamente idénticos (Razas puras) 1 1

Selección natural y adaptación biológica la selección.                                              Selección natural y adaptación biológica Los 4 pilares de la teoría evolutiva son: V = Variabilidad: todas las formas de vida varían genéticamente dentro de una población, y la selección actúa sobre esta variabilidad genética. H = Herencia: los caracteres genéticos se heredan de los progenitores y se transmiten a la descendencia. S = Selección: los organismos con rasgos favorables para su supervivencia logran sobrevivir y transmitir sus genes a la siguiente generación. T = Tiempo: la evolución requiere tiempo; puede suceder en unas pocas generaciones, pero los grandes cambios, como la especiación, a menudo requieren largos periodos.

Concepto de selección natural Es uno de los mecanismos básicos de la evolución, junto con la mutación, la migración y la deriva genética. La gran idea de Darwin de la evolución por selección natural es relativamente sencilla, pero a menudo se entiende mal. Para averiguar cómo funciona, imagina una población de escarabajos: Hay diversidad de caracteres. Por ejemplo, algunos escarabajos son verdes y otros son marrones. Hay reproducción diferencial. Debido a que el ambiente no puede sustentar un crecimiento poblacional ilimitado, no todos los individuos consiguen reproducirse en todo su potencial. En este ejemplo, los pájaros tienden a comerse los escarabajos verdes, que logran sobrevivir y reproducirse con menos frecuencia que los marrones. Hay herencia. Los escarabajos marrones supervivientes tienen bebés escarabajo marrones debido a que este carácter tiene una base genética. Resultado final: El carácter más ventajoso, el color marrón, que permite al escarabajo tener más descendientes, se vuelve más frecuente en la población. Si este proceso continúa, finalmente todos los individuos de la población serán marrones.

La selección natural según Darwin “Como nacen muchos más individuos de una especie que los que posiblemente pueden sobrevivir, habrá entre ellos una recurrencia frecuente a la lucha por la existencia, que permite que cualquier ser, aunque varíe poco en cualquier manera que le sea beneficioso, bajo condiciones de vida complejas y a veces cambiantes, tendrá una mejor chance de sobrevivencia, y por lo tanto, será naturalmente seleccionado. Dado el fuerte principio de la herencia, cualquier variedad seleccionada tenderá a propagarse en su forma nueva y modificada” Darwin, 1859

Eficacia biológica Es la capacidad de un genotipo determinado para dejar descendientes en la siguiente generación en relación con la capacidad de otros genotipos de hacerlo. Si los escarabajos marrones sistemáticamente producen más descendientes que los escarabajos verdes debido a su color, podría decirse que los escarabajos marrones tienen una eficacia biológica más alta. Es un concepto muy útil porque reúne en una sola idea todo lo que importa en la selección natural (la supervivencia, encontrar pareja, la reproducción). El individuo más apto NO es necesariamente el más fuerte, el más rápido ni el más grande. La eficacia biológica de un genotipo incluye su capacidad de sobrevivir, encontrar una pareja, producir descendientes y, en última instancia, dejar sus genes en la siguiente generación.

Concepto erróneo sobre selección natural Idea equivocada: La evolución significa que la vida cambió “por casualidad”. Respuesta: Es cierto que la casualidad es un factor de la evolución, pero también hay mecanismos evolutivos que no son aleatorios. La mutación aleatoria es la fuente fundamental de variabilidad genética, pero la selección natural, el proceso mediante el cual algunas variantes sobreviven y otras no, no es aleatorio.

Conceptos erróneos sobre selección natural Idea equivocada: La selección natural implica que los organismos "intentan" adaptarse. Respuesta: La selección natural conduce a la adaptación, pero el proceso no implica ningún “intento”. La selección natural implica variabilidad genética y selección entre las variantes presentes en una población. Un individuo, o tiene genes suficientemente buenos para sobrevivir y reproducirse, o no los tiene, pero no puede conseguirlos “intentándolo”.

Conceptos erróneos sobre selección natural Idea equivocada: La selección natural proporciona a los organismos lo que "necesitan”. Respuesta: La selección natural no tiene ni intención ni sentido común; no puede tener conciencia de lo que «necesita» una especie. Si una población tiene la variabilidad genética que permite a algunos individuos sobrevivir a un reto concreto mejor que otros, entonces esos individuos tendrán más descendencia en la siguiente generación y la población evolucionará. Si esa variabilidad genética no se encuentra en la población, puede que la población sobreviva aún así (pero sin evolucionar mucho) o puede que se extinga. Pero la selección natural no le concederá lo que “necesita”.

Conceptos sobre selección natural Idea equivocada: La evolución es como una subida por una escalera de progreso; los organismos siempre están mejorando. Respuesta: Es cierto que la selección natural elimina los individuos que no son aptos en una situación concreta pero, para la evolución, «suficientemente apto» es suficiente. Ningún organismo tiene que ser perfecto. Por ejemplo, muchos taxones (como algunos musgos, protistas, hongos, tiburones, zarigüeyas y cangrejos) han cambiado poco durante largos espacios de tiempo. No están escalando una escalera de progreso, sino que son lo bastante aptos como para sobrevivir y reproducirse, y eso es todo lo necesario para asegurar su existencia. Otros taxones han cambiado y se han diversificado mucho, pero eso no significa que se hayan hecho «mejores». Después de todo, los climas cambian, el curso de los ríos cambia, hay nuevos invasores con los que competir... y lo que era «mejor» hace un millón de años puede que no sea «mejor» en la actualidad. Lo que funciona «mejor» en un lugar puede no funcionar tan bien en otro. La eficacia biológica va unida al ambiente, no al progreso.

Concepto de coevolución El término coevolución se utiliza para describir los casos o procesos en los que dos (o más) especies influyen mutuamente en su evolución. Ejemplo: Un cambio evolutivo en la forma de una planta podría afectar a la forma de un herbívoro que come la planta, la cual a su vez podría afectar a la evolución de la planta, la cual podría afectar a la evolución del herbívoro, y así sucesivamente. Es probable haya coevolución cuando distintas especies tienen interacciones ecológicas cercanas entre sí. Estas relaciones ecológicas incluyen Depredador-presa Parásito-hospedador Especies competidoras Especies mutualistas

Ejemplo de coevolución: Acacia Algunas especies centroamericanas de Acacia tienen cuernos huecos y poros en la base de las hojas que secretan néctar. Estos cuernos huecos son el lugar de anidamiento exclusivo de algunas especies de hormiga que beben el néctar. Pero las hormigas no están simplemente aprovechándose de la planta, también defienden a su acacia de los herbívoros. Sistema producto de coevolución: las plantas no habrían desarrollado espinas huecas ni poros de néctar si su evolución no se hubiera visto afectada por las hormigas y las hormigas no habrían desarrollado comportamientos de defensa frente a los herbívoros si su evolución no hubiera estado afectada por las plantas.

Coevolución: Caso de estudio La trama: En la mayor parte de las Montañas rocosas, las ardillas rojas son un importante depredador de las semillas del pino torcido. Recolectan las piñas de los árboles y las almacenan durante el invierno. Pero los pinos no están indefensos: las ardillas tienen dificultades con unas piñas anchas y que pesan mucho, pero que tienen pocas semillas. Los piquituertos viven en estos lugares y también comen los piñones, pero las ardillas llegan a ellos primero y las aves no comen tantos piñones como ellas. Sin embargo, en unos pocos lugares aislados no hay ardillas rojas y los piquituertos son el depredador de piñones más importante del pino torcido. De nuevo, los árboles no están indefensos: los piquituertos encuentran más difícil obtener los piñones de las piñas, que tienen escamas grandes y gruesas. Pero las aves tienen una forma de contraatacar: los piquituertos con picos más fuertes, más cortos y menos curvados son capaces de extraer mejor los piñones de las piñas difíciles. La escena está preparada y la pregunta es :¿ha habido coevolución?

Coevolución: Caso de estudio (cont.) Si existe coevolución son necesarias pruebas que indiquen: A ) la presa (árboles) ha evolucionado en respuesta al depredador (ardillas o aves) B ) el depredador ha evolucionado en respuesta a la presa. Debería haber diferencias geográficas en las piñas. Si los árboles han evolucionado en respuesta a los depredadores de sus piñones, deberíamos observar diferencias geográficas en las piñas: en los lugares en los que las ardillas son el principal depredador de piñones, los árboles deberían tener defensas más fuertes frente a la depredación de las ardillas y en los lugares en los que las aves son el principal depredador de piñones, los árboles deberían tener mejores defensas frente a la depredación de las aves. Esto resultó ser cierto. Donde hay ardillas, las piñas son más pesadas y tienen menos piñones, pero tienen escamas más delgadas, como la piña de la derecha. Donde hay sólo piquituertos, las piñas son más ligeras y tienen más piñones, pero tienen escamas gruesas. Piñas de pino adaptadas a las ardillas: son más fáciles de comer para los piquituertos Piñas de pino torcido adaptadas a los piquituertos: son más fáciles de comer para las ardillas.

Coevolución: Caso de estudio (cont.) 2- Las diferencias geográficas en los depredadores deberían relacionarse con diferencias en la presa. Si los piquituertos han evolucionado en respuesta a los pinos, deberíamos observar diferencias geográficas en las aves: en los lugares en los que las piñas tienen escamas gruesas, las aves deberían tener picos más fuertes y menos curvados (debajo a la izquierda) que en los lugares en donde las piñas tienen escamas finas (debajo a la derecha). Esto, también resulta ser cierto. Por lo tanto, tenemos pruebas de que los árboles se han adaptado a las aves (y las ardillas) y de que las aves se han adaptado a los árboles. (Sin embargo, hay que advertir que no tenemos pruebas de que las ardillas se hayan adaptado a los árboles.) El pico de esta hembra de piquituerto común es MENOS curvado El pico de este macho de piquituerto común está MÀS curvado Carrera de armamentos coevolutiva: parece posible que este «mantenerse un paso por delante» evolutivamente continúe sin fin

Coevolución: la carrera de armamentos La coevolución depredador-presa puede conducir a una carrera de armamentos evolutiva. Muchos moluscos como los caracoles del género Murex han desarrollado conchas duras y espinas para evitar ser comidos por animales como los cangrejos y los peces. Estos depredadores, a su vez, han desarrollado pinzas y mandíbulas potentes que compensan las gruesas conchas y espinas de los caracoles. Otro ejemplo son los insectos herbívoros y plantas con defensas químicas

Selección sexual La selección sexual es un «caso especial» de selección natural. La selección sexual actúa sobre la capacidad que tiene un organismo para conseguir (por todos los medios necesarios), o lograr copular con una pareja. La selección sexual es lo bastante poderosa como para producir caracteres que deterioran la capacidad de supervivencia del individuo. Por ejemplo, es probable que las aletas y las plumas de la cola extravagantes y coloridas atraigan a los depredadores, además de a los miembros interesados del sexo opuesto.

Sistemas de selección sexual Darwin distinguió dos formas de selección sexual: 1- la competencia entre los machos por acceder a las hembras (selección intrasexual) 2- la elección de macho que realizan las hembras (selección intersexual). Esfuerzo somático (crecimiento) Recursos energéticos Esfuerzo reproductivo Producción de gametos ♀ Cuidados parentales ♂ Apareamientos

Anisogamia La anisogamia conduce a una diferencia fundamental entre machos y hembras Las hembras realizan normalmente una mayor inversión parental inicial, lo que las convierte en un recurso escaso y valioso para los machos, y ésto determina que ellos tengan que competir por aparearse con las hembras y que ellas sean las que elijan entre los machos. Patrón estándar de comportamiento sexual: los machos compiten y las hembras eligen

Principio de Baterman: proporción de sexos