Título La selección natural El universo darwiniano

Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución Theodosius Dobzhansky

El problema del físico es el problema de los orígenes y leyes naturales últimas. El problema del biólogo es el problema de la complejidad Richard Dawkins La Selección Natural

1859, El Origen Charles R. Darwin (1809-1882)

Pinzones Darwin Los pinzones de Darwin

Dos principales aportaciones del Origen Aportaciones Origen Dos principales aportaciones del Origen El hecho de la evolución de la vida La selección natural como mecanismo director de la evolución

La variación en tiempos Darwin Teoría de la variación en los tiempos de Darwin La variación en tiempos Darwin

EL PARADIGMA POBLACIONAL: la variación en el seno de las poblaciones es la materia prima de la evolución. La variación es la única realidad de las especies La genética de Poblaciones y en concreto la Teoría neutralista y la de la coalescencia demuestran que el polimorfismo es una clave a nuestro pasado. El pasado está grabado en nosotros.

Evolución: origen y substitución de variantes La variación se inicia de forma discreta, contingente. Y pocas veces trasciende. Pero a veces se dan procesos de magnificaicón que hacen que la variación en minúscula pasa a ser variación en mayúscula. Procesos poblaciones tales como la selección natural o la deriva genética.

Aislamiento reproductor La cinemática de la variación pasa del polimorfismo a la divergencia. Un momento de especial relavancia es el aislamiento reproductivo, pues el punto sin retorno a partir de la cual la nueva variación se transforma en divergencia entre poblaciones

La representación canónica o arquetípica es la de un árbol o arbusto de la vida, la forma de representar el concepto de descendencia con modificación Árbol de la vida

Descendencia con modificación Antepasado común humanos y chimpancé 5 millones de años Antepasado común humanos y bacterias 3000 millones de años Tiempo Evolución es descendencia con modificaicón, y ellos implica la relación íntima de todo lo orgánico

el ajuste de los organismos a su ambiente La adaptación La adaptación: el ajuste de los organismos a su ambiente

1a definición SN Primera definición de selección natural de Charles Darwin en El origen de las especies. Cap. 4  

Elementos de la Selección Natural Elementos SN (1) Elementos de la Selección Natural 1. Variación 2. Diferencias en eficacia biológica 3. Herencia T i e m p o

Elementos de la Selección Natural Elementos SN (2) Elementos de la Selección Natural 1. Variación 2. Diferencias en eficacia biológica 3. Herencia Variación heredable en eficacia

Variación heredable en eficacia Bolas T i e m p o

Variación heredable en eficacia Escarabajos T i e m p o

Ejemplo típico Biston betularia Ejemplo clásico de selección adaptativa en la geómetra del abedul Biston betularia. La forma que pasa más desapercibida a los depredadores es seleccionada. La selección natural explica elegantemente el camuflaje en el medio ambiente. Ejemplo típico Biston betularia

El ojo

Hemoglobina humana Hemoglobina humana

El pulgar del panda El pulgar del panda

Tipos de selección

Selección estabilizadora La selección estabilizadora favorece los fenotipos intermedios dentro de un rango. Los extremos de las variaciones son seleccionados en contra. Los niños que pesan significativamente menos o más de 3,4 Kg. tienen porcentajes mas altos de mortalidad infantil. La selección trabaja contra ambos extremos.

SELECCIÓN DIRECCIONAL La selección direccional tiende a favorecer, a lo largo del tiempo, a fenotipos en un extremo de un rango de variación (es decir escasos). Ejemplos: La resistencia a los insecticidas es un ejemplo. El DDT fue un insecticida ampliamente usado. Luego de unos años de uso intensivo, el DDT perdió su efectividad sobre los insectos. La resistencia al DDT es un carácter genético (raro en un comienzo) que se convierte en un carácter favorable por la presencia de DDT en el medio ambiente. Solo aquellos insectos resistentes al DDT sobreviven dando origen a mayores poblaciones resistentes al DDT.

SELECCIÓN DIRECCIONAL

SELECCIÓN DIRECCIONAL Otro ejemplo es la resistencia contra los antibióticos. El empleo de los antibióticos selecciona bacterias insensibles al fármaco. Una vez mas un carácter genético raro sin ninguna ventaja adaptativa  se convierte en un carácter favorable por la presencia de un factor en el medio ambiente (en este caso los antibióticos). Cuando se exponen bacterias a un antibiótico, las bacterias sensibles al fármaco mueren, pero las que muestran cierta insensibilidad sobreviven y crecen produciendo poblaciones donde se incrementa la probabilidad de encontrar bacterias con mayores grados de resistencia. Las bacterias resistentes eludirán el efecto del fármaco con mayor éxito y así sucesivamente hasta llegar al momento que predominen sobre las otras. Mecanismos adicionales como mutaciones e intercambios de genes pueden acrecentar la resistencia.

Selección desorganizadora o disruptiva La selección desorganizadora favorece a individuos en ambos extremos de la variación: la selección es en contra del medio de la curva. Esto causa una discontinuidad en la variación, produciendo dos o más fenotipos distintos. Un ejemplo de esto lo da el salmón Oncorhynchus kisutch. Cuando la hembra desova, los machos se acercan al nido y vierten su esperma fecundando los huevos, los que logran hacerlo son, por un lado los machos mas grandes que luchan entre sí por acercarse ganando generalmente el de mayor tamaño y por el otro, los mas pequeños, que logran llegar ocultándose entre las rocas, evitando así ser vistos (y pelear.....). De esta manera se observa, dentro de la población, una gran proporción de los dos tamaños extremos de machos 

Selección desorganizadora o disruptiva

Selección Sexual Se da el caso que determinadas características en el marco de una especie son sexualmente atractivas aunque carezcan de otro significado, por ejemplo en algunas especies de aves, los machos pueden hinchar sus cuellos en una medida extraordinaria lo cual resulta atractivo para las hembras, por lo tanto se seleccionan machos que pueden hinchar enormemente sus cuellos. Darwin concluyó que si bien la selección natural razonable guía el curso de la evolución, la selección sexual influye su curso aunque no parezca existir ninguna razón evidente.

Selección Sexual Se considera que la selección sexual es la principal causa de dimorfismo sexual (diferencias morfológicas entre machos y hembras de una misma especie). Este dimorfismo es más marcado en especies poligínicas, donde pocos machos engendran a la mayoría de la progenie.

Final Origen Hay grandeza en esta concepción de la vida,... que mientras este planeta ha ido girando según la constante ley de la gravitación, se han desarrollado y se están desarrollando, a partir de un comienzo tan sencillo, infinidad de formas cada vez más bellas y maravillosas Charles Darwin

Cuantas especies hay ?

Mecanismos de aislamiento: precigotico Barreras precigoticas son mecanismos de aislamiento que ocurren antes de la fusion de los gametos Barreras precigoticas que previenen el apareamiento Aislamiento de habitat (espacial) Aislamiento temporal Aislamiento de comportamiento Barreras precigoticas que previenen fertilidad mecanicas: previenen copula o transferencia de polen Aislamiento gamético

Mecanismos de aislamiento : post-cigotico Barreras postcigoticas son mecanismos de aislamiento que ocurren despues de la fusion de los gametos Disminución en la viabilidad de los hibridos Disminución en la fertilidad de los hibridos hybrid breakdown (hijos de hibridos tienen una disminuida fertilidad o viabilidad)

Especiación Implica la formación o emergencia de lineas evolutivas a partir de una especie ancestral

El evento clave durante los procesos de especiación es la aparición de barreras que impidan el flujo génico entre dos segmentos de una población preexistente, hasta que terminan por formarse dos poblaciones reproductivamente aisladas, a la vez que acumulan diferencias fenotípicas, comportamentales o ecológicas

Metodos temporales de especiación

MODOS DE ESPECIACION

Modos de Especiación. Clasificación de Mayr: • Por hibridización • Por divergencia • Instantánea Poliploidía Cromosómica • Gradual Alopátrida (geográfica) Peripátrida Parapátrida (semi-geográfica) Simpátrida (no geográfica)

ESPECIACION PARAPATRICA Divergencia evolutiva de poblaciones contiguas que pueden desarrollar aislamiento reproductivo, a pesar de que exista una cierta cantidad de flujo génico entre ellas. Cambios ambientales menores pueden resultar en diferentes presiones de selección Zona hibrida que puede actuar como barrera al flujo génico

Especiación Simpátrica: sin aislamiento geográfico Una nueva especie se origina dentro del área de distribución de la especie ancestral

MECANISMOS DE ESPECIACION Que tan rápido ocurre la especiación? Auto- o alopoliploidia en plantas Heterocronia (cambios en los tiempos del desarrollo) en animales: no cambian los procesos básicos, sólo cambia la intensidad como actuan e.g. paedomorfosis (reproduccion en morfologias “juveniles”) de Ambystoma mexicanum, el ojolote mexicano (salamandra)

Especiacion simpatrica por autopoliploidia in plantas

Un mecanismo de especiacion por alopoliploidia (especiacion simpatrica) en plantas

Adaptaciones de los seres vivos ¿Qué características les permiten a los peces vivir en el ambiente acuático? ¿Y a los pingüinos vivir en la Antártica? ¿Qué relación existe entre las características de los seres vivos y el ambiente en que habitan?

Sin duda, hay una estrecha relación entre las características propias de los organismos y el ambiente en que viven. Ellos poseen estructuras que les permiten sobrevivir al ambiente.

Las estructuras permiten a los animales buscar y capturar el alimento, huir, defenderse de sus depredadores, pasar inadvertido, cortejar al sexo opuesto, etc. Los órganos de los sentidos cumplen una importante función en estas tareas.

Hay adaptaciones que están relacionadas con la forma de las estructuras u órganos de los seres vivos, y se conocen con el nombre de adaptaciones morfológicas. Las características morfológicas de los organismos han cambiado a lo largo de miles de años y estos cambios se deben a procesos de adaptación. ¿Habrá sido así la evolución de la ballena?

Todas la formas que permiten a los seres vivos sobrevivir en su ambiente se llaman adaptaciones. Las adaptaciones se heredan de padres a hijos.

Desplazamiento de los animales Los animales necesitan desplazarse para buscar alimento, huir de sus depredadores, explorar su ambiente, etc. Los animales se desplazan caminando, saltando, volando, reptando o nadando.

Estructuras para nadar como las aletas y forma alargada de los peces, que les permite desplazarse mejor en el agua. Además poseen branquias que les permite sacar el oxígeno del agua. Otros, como los que viven en las profundidades tienen boca y ojos muy grandes

Las aves tienen las alas, el cuerpo cubierto de plumas, su cuerpo liviano con huesos huecos que están adaptados para volar . El cuerpo del guepardo está adaptado para correr más que sus presas y así poderlas atrapar .

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Alimentación de los animales La alimentación de los carnívoros consiste en buscar y luego capturar el alimento. Las leonas cazan en manadas.

Los animales terrestres como los leones y pumas que son carnívoros, tienen dientes muy filosos para desgarrar la carne y poseen garras para capturar a sus presas.

Las vacas y los caballos que son animales herbívoros, tienen dientes menos filosos e incisivos adaptados para cortar y muelas para moler.

Animales como el chancho y el oso pardo que son omnívoros presentan unos dientes que les sirven tanto para moler los vegetales, como para desgarrar la carne.

Las aves carnívoras como el águila y otras aves tienen el pico poderoso para matar a sus presas y garras fuertes para atraparlas en el vuelo.

El pico le sirve para conseguir el alimento, construir su nido, arreglarse el plumaje y como defensa.

Las aves que comen semillas como el loro tienen un pico grueso y curvo con el que parten las semillas.

La ardilla tiene sus dientes incisivos más grandes, igual que los conejos. El pelícano llena su gran buche de agua para atrapar un pez. Luego, expulsa toda el agua para así tragar a su presa y poder seguir pescando.

Otras como el picaflor tienen el pico largo y fino para alcanzar el néctar de las flores

En el caso de los insectos las adaptaciones de los aparatos bucales están relacionados con el tipo de alimentación . En algunos casos, el aparato bucal sirve para picar y succionar, como el de los mosquitos y zancudos; para lamer, como el de las abejas; o para morder, como el de las chinitas

Adaptaciones a los cambios de temperatura El oso polar tiene pelaje y una capa de grasa que lo protege del frío, además su piel es negra lo que le permite la absorción el calor del sol. Y como aislante del frío, el pingüino emperador presenta una cubierta de plumas cortas y densas, y bajo la piel, una gruesa capa de grasa, que además le sirve como reserva energética.

Epidermis gruesa e impermeable como la del cocodrilo que lo protege en el ambiente donde vive. Los camellos poseen grandes párpados para protegerse de las tormentas de arena del desierto y jorobas para conservar el agua corporal ya que pueden permanecer varios días sin tomar agua.

Es fácil pensar que en el mundo animal siempre triunfan los más rápidos, los más fuertes o los más ágiles, pero en la despiadada competencia por sobrevivir, el disimulo, la picardía y el engaño son armas muy frecuentes para escapar o atacar. Quienes no tienen la fuerza de un elefante, la agilidad de un guepardo o el poder de un león, quizá deban disfrazarse para vivir… Seguramente, habrás oído hablar muchas veces de animales que se mimetizan y otros que se camuflan, pero, ¿sabes diferenciar entre mimetismo y camuflaje?

Camuflaje Hay animales que se confunden con el medio donde viven, gracias a su coloración, forma o a dibujos que tienen en su cuerpo. El animal puede utilizarlo para pasar inadvertido frente a sus depredadores o para atacar a su presa. Esto se llama camuflaje.  

Los insectos hoja han evolucionado tanto que su cuerpo puede imitar la forma y el color de una hoja entera, mordisqueada, seca o  muerta.  El camaleón es un reptil capaz de variar los colores de su cuerpo para pasar desapercibido, y de esa manera protegerse o atrapar su alimento. 

El color de la piel del león le permite pasar desapercibido en el pasto seco de la sabana africana. Lo anterior le permite  acercarse más a sus posibles presas.  La sepia, un increíble cefalópodo, emplea sus miles de cromatóforos (células que contienen pigmentos y emiten o reflejan luz) para cambiar el color de su cuerpo; es tan perfecta esta característica que hasta es capaz de imitar texturas

Otros camuflajes … descúbrelos. Perezoso tras un tronco Insecto Palo Grillo de los bosques Pez piedra

Encuéntralos…. Pez escorpión Perdiz Nival Araña cangrejo Iguana terrestre

Cangrejo Arlequín Insecto hoja Mantis religiosa sobre una orquídea

Mariposa de la hoja Camaleón

¿Dónde está el animal? Descúbrelo…

Mimetismo En el caso del mimetismo los animales toman el aspecto de otro animal peligroso. Lo usan como mecanismo de defensa. Serpiente falsa coral Serpiente coral

La falsa coral es una embaucadora profesional, pues los anillos a lo largo de su cuerpo son muy parecidos a los de la venenosa y mortal coral; esto hace que los depredadores se alejen de ella aunque no sea  venenosa La lechuza terrestre o vizcachera anida en cavidades del suelo, donde sus polluelos emiten un sonido similar al de la serpiente cascabel para alejar a sus potenciales enemigos

La mariposa búho presenta una mancha en forma de ojo en cada una de sus alas que la ayuda a escapar de los predadores, pues desvía la atención hacia la parte externa de éstas, evitando así que ataque su cabeza. El mimetismo en la caso de las plantas lo usan para atraer insectos para ser polinizadas. Es el caso de la Ophrys speculum que tiene el aspecto de una abeja a los ojos de un macho .

Tanto el mimetismo como el camuflaje forman parte de las adaptaciones biológicas de muchos animales. La clave para entender la diferencia entre mimetismo y camuflaje es que en el mimetismo una especie simula características de otra, mientras que en el camuflaje el proceso consiste en confundirse con el medio que lo rodea. El mimetismo puede imitar características visuales, olores, sonidos y comportamientos. Camuflaje Mimetismo

Además del mimetismo y el camuflaje, los seres vivos presentan otras adaptaciones para defenderse de sus enemigos naturales, para atraer pareja, etc. Estas adaptaciones pueden ser fisiológicas o de comportamiento. Algunos ejemplos son: La armadura del armadillo la usa para protegerse Las púas del puercoespín las usa para defenderse

Los cuernos del rinoceronte o de ciervo que les sirve para defenderse Las plumas del pavo real o del ave del paraíso para atraer a la hembra

El periodo de hibernación de las tortugas, osos, roedores o el lirón que esperan el buen tiempo para salir La migración es la salida y regreso de lugares, que llevan a cabo algunas especies para buscar alimento, pareja o condiciones favorables para vivir. Para ello se organizan en grupos para protegerse, pues muchos depredadores no se atreven a atacar a sus presas cuando éstas se hayan agrupadas

Algunos sitios para aprender más http://www.youtube.com/watch?v=Ina5xjBFQss&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=qX9CmhSGO_0&NR=1 http://www.youtube.com/watch?v=s-DepL46yOU&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=-usmr8nEX0w&feature=fvw http://www.youtube.com/watch?v=wukaiXFnebw&feature=relate pulpo camuflado http://www.youtube.com/watch?v=uCvXHJ4VET8&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=PAM4C-__j6o&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=guxHE_lj6gE&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=o2zrGg-tZVQ (evolución de la ballena) http://www.youtube.com/watch?v=FdA9duNm15c&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=UbWIMP_viUk&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=Au0ECt9ZiVU&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=Zzw8kzr9hgk&feature=fvsr