EVOLUCIÓN: CONCEPTOS GENERALES.

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1 EVOLUCIÓN: CONCEPTOS GENERALES

2 ¿ QUE SE ENTIENDE POR EVOLUCIÓN?
¿Es lo mismo evolución que adaptación? ¿Todos los organismos evolucionan? ¿Los seres humanos ya alcanzamos la perfección biológica?

3 PRIMEROS ANTECEDENTES
ORÍGENES DE LA VIDA Y CONDICIONES PRIMITIVAS DE LA TIERRA FOTOSÍNTESIS COMO NOVEDAD EVOLUTIVA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA TEORÍAS DE OPARIN EXPERIMENTO DE MILLER EVOLUCIÓN COMO PROCESO QUÍMICO

4 EVIDENCIAS DE LA EVOLUCION ORGANICA
1. ANATOMIA COMPARADA Modificación de estructuras homología Semejanza entre estructuras convergencia

5 Órganos homólogos. Son los que poseen órganos y estructuras orgánicas muy parecidas anatómicamente, ya que tienen el mismo origen evolutivo, estos órganos han sufrido una evolución divergente como por ejemplo, la aleta de un delfín y el ala de un murciélago.

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7 Órganos análogos Estos órganos desempeñan la misma función, pero tienen una constitución anatómica diferente, como el ala de un insecto y el ala de un ave, y representan un fenómeno llamado evolución convergente.

8 ÓRGANOS VESTIGIALES Se trata de órganos atrofiados, sin función alguna en la actualidad, pero que pueden ser relacionarlos con sus formas evolutivas pasadas, para identificar su antigua función. Por ejemplo, en los delfines y en las focas.

9 OTROS EJEMPLOS DE ORGANOS VESTIGIALES
Ojos sin funcionalidad en animales de las cavernas Huesos pélvicos en algunas ballenas y serpientes Huesos y músculos de la cola en humanos Músculos erectores en la piel

10 2. EVIDENCIAS EMBRIOLÓGICAS
Se basan en el estudio del desarrollo embrionario de los seres vivos. Aquella especies que tienen un mayor parentesco evolutivo muestran mayores semejanzas en sus procesos de desarrollo embrionario. Las similitudes en las primeras etapas, muestran un antepasado común.

11 EMBRIOLOGIA Ley de Haeckel: Ontogenia recapitula Filogenia
Hendiduras faríngeas en vertebrados terrestres

12 3. EVIDENCIAS BIOQUÍMICAS
Unas de las evidencias más importantes se basan en la similitud a nivel molecular que hay entre las proteínas o en los ADN de diferentes organismos, las que permiten determinar un parentesco evolutivo entre ellos.

13 GENETICA MOLECULAR Mayor similitud en secuencias de DNA entre formas relacionadas que entre formas divergentes.

14 4. EVIDENCIAS TAXONÓMICAS
Las especies se relacionan unas con otras, relacionándose evolutivamente a través de sus formas pasadas. Es la taxonomía la disciplina encargada encargada de describir el parentesco evolutivo entre distintas especies, creando los llamados árboles taxonómicos.

15 6. EVIDENCIAS PALEONTOLÓGICAS
El estudio de los fósiles sirve para representar los cambios que sufrieron las especies al transformarse unas en otras. Existen muchas series de fósiles de plantas y animales que nos permiten reconstruir cómo se fueron adaptando a las condiciones del entorno.

16 REGISTROS OBTENIDOS DE LA PALEONTOLOGÍA
Ausencia de formas modernas en rocas antíguas Ausencia de formas antíguas en la vida moderna Formas intermedias

17 TEORÍAS EVOLUTIVAS Teoría de la Evolución de Darwin: 4 premisas
Los organismos sufren cambios graduales , por lo que permanecen con sus estructuras anatómicas relativamente estables. En las poblaciones hay variabilidad individual que no es producto del efecto del ambiente, y esta variabilidad es heredable. En la gran mayoría de las especies, el número de individuos que sobrevive y que logra reproducirse es pequeño en comparación con el número de individuos producto de la reproducción. Qué individuo sobrevivirá y cuál morirá, es determinado en gran medida por la interacción entre el ambiente y las variaciones individuales producto del azar

18 En las islas Galápagos, en el Océano Pacífico frente a Sudamérica, Darwin encontró diferencias entre los pájaros de las islas del archipiélago, diferenciando 13 especies distintas de pinzones. A partir de estas observaciones, Darwin se dio cuenta que estas diferencias podían deberse a que cada especie vivía en un medio natural distinto, con distinta alimentación.

19 Darwin observó que las islas estaban AISLADAS entre sí, pero que provenían de un antepasado común.
Esto le hizo empezar a formular sobre el origen de las especies y la evolución de los organismo. Su teoría sobre la EVOLUCIÓN la plasmó en su libro: “EL ORIGEN DE LAS ESPECIES” (publicado en 1871).

20 Causas fundamentales de la evolución
Variabilidad genética: dentro de una población existe un gran número de genotipos diferentes, debido a mutaciones y recombinaciones genéticas. Selección natural: las combinaciones genéticas mejor adaptadas al medio, sobreviven y se reproducen más eficientemente que las peor adaptadas, que se eliminan. Hay que tener en cuenta que el medio puede cambiar. Por tanto, son las poblaciones las que evolucionan a lo largo de largos periodos de tiempo. Según esta teoría los fenómenos evolutivos se explican básicamente por medio de las mutaciones (las variaciones accidentales de que hablaba Darwin) sumadas a la acción de la selección natural. Así, la evolución se habría debido a la acumulación de pequeñas mutaciones favorables, preservadas por la selección natural y por consiguiente, la producción de nuevas especies.

21 La RESERVA DE VARIABILIDAD GENÉTICA es lo que permite a los individuos irse acomodando y adaptando a los cambios ambientales Una población suficientemente diversa tiene más probabilidad de sobrevivir y de que alguno de sus indivduos esté adaptado a las nuevas condiciones

22 SELECCIÓN NATURAL Los organismos suelen producir más descendientes que los que pueden sobrevivir y reproducirse. Los descendientes que sobreviven tienden a ser los mejor adaptados. Los descendientes heredan los caracteres de los padres. Como consecuencia de las anteriores premisas, al cabo de muchas generaciones, las estirpes mejor adaptadas se impondrán a las más débiles o menos aptas.

23 El caso de la mariposa del abedul (Biston betularia)
El caso de la mariposa del abedul (Biston betularia). Revolución Industrial (Manchester, 1850) Es de color blanco y vive sobre el tronco de los abedules, que suele estar cubierto de líquenes blancos. Así, pasa inadvertida ante sus depredadores: los pájaros. Las que tienen una mutación que les hace ser oscuras son presas fáciles. Éstas son minoritarias.

24 Hacia 1850, en plena Revolución Industrial, la contaminación atmosférica mató a muchos líquenes  los troncos de abedules ya no tenían líquenes y mostraban su color oscuro… Las mariposas blancas dejaron de pasar inadvertidas y fueron presa fácil de las aves. Tan sólo las mutantes oscuras pasaban inadvertidas en el nuevo ambiente y se reproducían, por lo que en 50 años, el 99% de la población era oscura.

25 Un siglo más tarde, la calidad ambiental mejoró y la contaminación desapareció de la zona. Los líquenes volvieron a aparecer sobre los abedules, y la situación cambió nuevamente, siendo otra vez las mariposas blancas las que se encontraban en mayor número.

26 Tipos de selección

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28 TEORÍAS EVOLUTIVAS Y ADAPTACIÓN

29 Otras teorías evolutivas
LAMARCKISMO NEODARWINISMO SALTACIONISMO O DE LOS EQUILIBRIOS PUNTUADOS NEUTRALISTA.

30 LAMARCKISMO PRIMERA TEORIA CIENTÍFICA DE LA EVOLUCIÓN.
PROPUESTA POR JAMES BAPTISTE DE LAMARCK A PRINCIPIOS DEL SIGLO XIX. LOS ORGANISMOS SE ADAPTAN AL AMBIENTE EN EL QUE VIVEN, POR TANTO ADQUIEREN UNAS MODIFICACIONES O CARACTERES ADQUIRIDOS. LOS CARACTERES ADQUIRIDOS SON HEREDADOS POR LA DESCENDENCIA.

31 EJEMPLO LAMARCKISMO LA JIRAFA ESTIRA SU CUELLO PARA LLEGAR A LAS PARTES MÁS ALTAS DEL ÁRBOL, POR LO TANTO EL CUELLO SE ALARGA. ESTE RASGO LO TRANSMITE A SU DESCENDENCIA.

32 OBJECIONES AL LAMARCKISMO
LOS CARACTERES ADQUIRIDOS NO PUEDEN PASARSE A LA DESCENDENCIA. SÓLO PASAN DE GENERACIÓN EN GENERACIÓN LOS CARACTERES HEREDABLES.

33 TEORIA SINTÉTICA O NEODARWINISMO
PROPUESTA HACIA 1930 POR LOS GENETISTAS DE LA ÉPOCA. COMBINA LA SELECCIÓN NATURAL DE DARWIN CON LOS NUEVOS DESCUBRIMIENTOS GENÉTICOS. LA EVOLUCIÓN ES PRODUCIDA POR CAMBIOS EN LA COMPOSICIÓN GENÉTICA DE LAS POBLACIONES. ESTOS CAMBIOS SE PRODUCEN CUANDO LA POBLACIÓN ESTÁ EXPUESTA A CAMBIOS EN LAS CONDICIONES AMBIENTALES. LOS CAMBIOS SE PRODUCEN POR MUTACIONES Y POR RECOMBINACIÓN GENÉTICA

34 TEORÍA SALTACIONISTA PLANTAEADA POR ELDREDGE Y GOULD.
SE OPONE AL GRADUALISMO DE DARWIN EXPLICARÍA LA FALTA DE REGISTROS FÓSILES SIGUE EL SENTIDO “INVERSO” A LOS ÁRBOLES FILOGENÉTICOS NORMALES

35 TEORÍA NEUTRALISTA PLANTEADA POR KIMURA.
LAS MUTACIONES NO SE TRANSMITEN NI HEREDAN A LA DESCENDENCIA, POR LO QUE NO SERÍAN UN FACTOR DE CAMBIO EVOLUTIVO. LAS MUTACIONES QUE SE HEREDAN SON NEUTRAS O SILENCIOSAS, SIN PROVOCAR GRANDES CAMBIOS EN EL FENOTIPO… LOS CAMBIOS SERÍAN CAUSADOS POR LA DERIVA GENÉTICA, Y POR LO MISMO, AZAROSOS.

36 Deriva génica Cambios al azar en frecuencias alelicas.
Mas importante en poblaciones pequeñas que en poblacionesgrandes En una poblacion pequeña, la deriva genica por si misma puede causar que un alelo se fije o que desaparezca. Aun en poblaciones grandes, los nuevos alelos estan sujetos a deriva genica. La deriva genética tiende a formar una población homocigótica, es decir tiende a eliminar los genotipos heterocigóticos. Además, ya que en cada población pueden ser distintos los alelos que se pierden y se fijan, la deriva hace que dos o más poblaciones de la misma especie tiendan a diferenciarse genéticamente.

37 EFECTOS DE LA DERIVA GÉNICA
EFECTO FUNDADOR Provoca la formación de una población por un número pequeño de individuos. Aunque una población puede aumentar y ser muy numerosa, los genes portados por todos sus miembros derivan de los pocos genes presentes originalmente en los fundadores (considerando, eso sí, que no hay migración ni mutación). Los acontecimientos al azar que afectan algunos genes presentes en los fundadores tendrán una influencia importante en la composición de la población general

38 2. EFECTO DEL CUELLO DE BOTELLA
Consiste en que una población sufre una reducción drástica en su tamaño, dando esto lugar a una población con alta probabilidad de sufrir deriva genética. Cualquier mutación en un individuo se amplificará en la comunidad cuando esta crezca de nuevo. Los eventos de cuello de botella también son caracterizados por producir una reducción de la diversidad genética de las especies, debido a la extinción de los alelos menos frecuentes.

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40 p = f(A) Finalmente. Migración o flujo génico Deriva genética Mutación
Factores que cambian las frecuencias génicas en las poblaciones (MICROEVOLUCIÓN) Migración o flujo génico Deriva genética p = f(A) Mutación Selección natural

41 Ley del equilibrio de Hardy-Weinberg
Considera como se relacionan las frecuencias alélicas y genotípicas en una población mendeliana bajo una serie de supuestos ideales: Generaciones discretas y no solapantes Apareamiento aleatorio Tamaño de población infinito SIN mutación o migración entre poblaciones No hay diferencias en eficacia biológica (selectivas) entre los distintos genotipos SIN SELECCIÓN NATURAL

42 Ley de Hardy-Weinberg 1908 (p + q)2 = p2 + 2pq + q2 A a AA Aa aa Hardy
El proceso de la herencia, por sí mismo, no cambia ni las frecuencias alélicas ni las genotípicas de un locus (gen) dado. Godfrey Hardy ( ) – matemático inglés Wilhelm Weinberg ( ) – médico alemán Antes de estudiar los procesos de cambio evolutivo, debemos demostrar que la herencia por sí misma no cambia las frecuencias de los genes (ley deHardy–Weinberg). Equilibrio Hardy-Weinberg: poblaciones con apareamiento al azar y suficientemente grandes (no efectos de deriva), sin fenómenos de mutación, ni migración, ni selección natural. (Panmixia: apareamiento al azar = apareamiento aleatorio). The Hardy–Weinberg Law Describes the Relationship between Allele Frequencies and Genotype Frequencies in an Ideal Population. The Hardy–Weinberg Law Can Be Used for Multiple Alleles, X-Linked Traits, and Estimating Heterozygote Frequencies. Consecuencias de los supuestos: Reducción de la dimensionalidad de una población. Conociendo las frecuencias alélicas podemos predecir las genotípicas (SÓLO si la población está en equilibrio). Equilibrio alélico y genotípico. Las frecuencias alélicas no cambian de generación en generación (equilibrio alélico). Las frecuencias genotípicas no cambian de generación en generación (equilibrio genotípico). Después de una generación de apareamiento aleatorio, se alcanzan las frecuencias genotípicas de equilibrio . Sistema conservativo, análogo al principio de inercia. Solución al problema de cómo se conserva la variación genética. Modelo nulo por excelencia, aunque las desviaciones son difíciles de detectar, cualquier desviación es una indicación de que algo pasa en la población. Las frecuencias genotípicas de equilibrio vienen dadas por el cuadrado de las frecuencias alélicas (p + q)2 = p2 + 2pq + q2 A a AA Aa aa

43 Random mating produces genotypes in the proportions p2, 2pq, and q2.
Figure 25-2 The general case of allele and genotype frequencies under Hardy–Weinberg assumptions. The frequency of allele A is p and the frequency of allele a is q. After mating, the three genotypes AA, Aa, and aa have the frequencies 2pq, and , respectively.

44 Relación entre las frec
Relación entre las frec. genotípicas y alélicas en equilibrio Hardy–Weinberg Figure When a population is in Hardy–Weinberg equilibrium, the proportions of genotypes are determined by the frequencies of alleles.

45 el alelo más frecuente no tiene que ser siempre el dominante
AA Aa aa p q 0, , , ,4 0, , , , ,4 0, , , , ,4 0, , , ,4 el alelo más frecuente no tiene que ser siempre el dominante p + q = SIEMPRE por ser el total de los alelos sólo está en equilibrio la población que cumple: descendientes = progenitores y esto sólo se cumple para una población: p2 + 2pq + q2

46 Consecuencias de los supuestos:
Reducción de la dimensionalidad de una población: Conociendo las frecuencias alélicas podemos predecir las genotípicas. Equilibrio alélico y genotípico: Las frecuencias alélicas no cambian de generación en generación (equilibrio alélico) y las frecuencias genotípicas no cambian de generación en generación (equilibrio genotípico). Después de una generación de apareamiento aleatorio, se alcanzan las frecuencias genotípicas de equilibrio : Sistema conservativo, y por lo mismo solución al problema de cómo se conserva la variación genética Modelo nulo por excelencia: Aunque las desviaciones son difíciles de detectar, cualquier desviación es una indicación de que algo pasa en la población

47 p = f(A) SIN EMBARGO, LO QUE OCURRE EN LA REALIDAD ES… Migración o
flujo génico Deriva genética p = f(A) Mutación Selección natural

48 MACROEVOLUCIÓN Proceso que se explicaría los grandes cambios sufridos por las poblaciones de especies a lo largo de su historia evolutiva. Según los ultradarwinistas, sólo hay microevolución y selección de individuos, incluso, solo de genes., por lo que la macroevolución no es más que una microevolución acumulada durante un largo período. Mientras, para los naturalistas existe tanto la microevolución, que representa procesos que hacen variar la frecuencia alélica de la población que no forman nuevas especies (especiación), como la macroevolución, que engloba procesos que afectan a niveles superiores a las poblaciones, como especies o grupos taxonómicos superiores.

49 ADAPTACIÓN Son las características que aumentan las posibilidades de sobrevivencia o de éxito reproductivo y los procesos involucrados en su obtención, desarrollo y herencia. Hay 3 tipos de adaptación al medio: Morfológica o estructural: Estas adaptaciones pueden ser anatómicas, pero dentro de las adaptaciones morfológicas también se incluye el mimetismo y la coloración críptica. Ej Las espinas del cactus (hojas modificadas) lo protegen de herbívoros y sirven como lugares de condensación de la humedad del aire y como protección de la corteza fotosintética. b) Fisiológica o funcional: Por ejemplo, la glándula de la sal en las iguanas marinas de las islas Galápagos es una adaptación que permite a las iguanas, cuyos riñones son incapaces de producir una orina concentrada, excretar el exceso de sal incorporado al tragar agua de mar o a través de la superficie del cuerpo. c) Etológica o de comportamiento: El cortejo de las aves del paraíso (Paradisaeidae) es una adaptación que permite el reconocimiento de potenciales parejas de la misma especie. El macho que posee el plumaje y el cortejo más estimulante tiene mayor probabilidad de dejar mayor número de descendientes.

50 TIPOS DE EVOLUCIÓN ENTONCES, LA EVOLUCIÓN SON CAMBIOS QUE OCURREN EN LOS ORGANISMOS A TRAVÉS DEL TIEMPO Coevolución:de forma simple, corresponde al cambio genético reciproco en especies interactuantes, que se debe a la selección natural impuesta de cada uno sobre el otro. Evolución Convergente: organismo con orígenes distintos presentan características similares. Evolución Divergente : organismos de origen común presentan características distintas.

51 ESPECIACIÓN La especiación es el proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra u otras poblaciones, que no se pueden reproducir con la anterior y que con el tiempo irán acumulando otras diferencias genéticas, hasta separarse completamente.

52 Una especie es un grupo de individuos naturales que se pueden cruzar entre sí y tener descendencia fértil pero no pueden hacerlo con individuos de otras especies. Cualquiera que sea el parecido entre dos especies, si los apareamientos entre ellos no produce descendientes (que es lo más habitual) o sólo producen descendientes estériles (como es el caso, por ejemplo, del cruce entre caballos y burros) podemos afirmar que pertenecen a especies diferentes.

53 Especiación Alopátrida
La especiación alopátrida o geográfica es la que se produce cuando la población de una misma especie queda aislada y dividida físicamente por barreras geográficas (ríos, montañas…) Las poblaciones divididas irán adquiriendo distintas mutaciones en sus genes y con el paso del tiempo llegarán a producir razas distintas que se convertirán en especies distintas.

54 Especiación Simpátrida
Ocurre cuando una especie pese a ocupar un mismo territorio geográfico se diversifica en dos subpoblaciones debido a unos mecanismos que impiden el cruce como son: La existencia de diferentes habitats en un mismo territorio con diferencias en la temperatura, la luz o la humedad. Diferencias de comportamiento durante el cortejo. Variación de los órganos reproductores. Modificación cromosómica que afecta a la información Ejemplo: 2 poblaciones se especializan en determinados alimentos y ocupan distintos nichos de un mismo entorno.

55 Aislamiento reproductivo I
PRECIGÓTICOS (impiden que el óvulo sea fecundado): Aislamiento ecológico: vivir en distinto hábitats Aislamiento ESTACIONAL: por madurez sexual en distinta época (flores) CONDUCTUAL MECÁNICO: tamaño incompatible de genitales GAMÉTICO: por incompatibilidad de gametos (peces)

56 Aislamiento Reproductivo II
MECANISMOS POSTCIGÓTICOS Actúan tras la formación del cigoto. Suelen interferir en el desarrollo del individuos o lo hacen estéril) 1.Inviabilidad de híbridos 2. Esterilidad de híbridos (no deja descendencia). Ej: el MULO. La mula/mulo sale del cruce Yegua/burro o asno o caballo/burra. Por eso son estériles.

57 Especiación por Mutación Cromosómica
A consecuencia de cambios en los cromosomas. Ocurre al producirse errores en la meiosis que varian el número de cromosomas. La importancia de estas mutaciones es que cambian las relaciones de ligamiento entre los genes. Una mutación puede dar origen a una nueva especie.