LA EVOLUCIÓN Departamento de Biología IES Universidad Laboral de Málaga.

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1 LA EVOLUCIÓN Departamento de Biología IES Universidad Laboral de Málaga

2 El origen de la Biodiversidad Especie : Pertenecen a la misma especie aquellos individuos semejantes que, en potencia, pueden reproducirse entre si y originar, a su vez, descendientes fértiles. Especie : Pertenecen a la misma especie aquellos individuos semejantes que, en potencia, pueden reproducirse entre si y originar, a su vez, descendientes fértiles. ?

3 EL HECHO DE LA EVOLUCIÓN  La evolución como cambio gradual en las características de las especies a lo largo del tiempo es un hecho observable  Incuestionable:  El registro fósil  Cambios identificados debidos a modificaciones en el medio

4 El Fijismo ¿Cómo aparecen las especies? Las especies son inmutables  El creacionismo Linneo s. XVIII Padre de: La Sistemática Taxones: Taxones: (ejemplo) Reino: Animal Filum: Cordados Clase: Mamíferos Orden: Primates Familia: Homínidos Genero: Homo La Nomenclatura binomial Especie: Homo sapiens Padre de: La Sistemática Taxones: Taxones: (ejemplo) Reino: Animal Filum: Cordados Clase: Mamíferos Orden: Primates Familia: Homínidos Genero: Homo La Nomenclatura binomial Especie: Homo sapiens Los seres vivos son formas inalterables (creados de forma independiente) siendo hoy tal y como fueron diseñadas desde su comienzo.

5 El Fijismo ¿Cómo aparecen las especies? Las especies son inmutables  El catastrofismo Padre de: La Paleontología Ciencia que estudia los fósiles Padre de: La Paleontología Ciencia que estudia los fósiles Cuvier s. XVIII-XIX En el pasado se habían producido catástrofes geológicas que producían extinciones, tras las cuales se producían nuevas creaciones. La última de esas catástrofes fué el diluvio universal de Noé.

6 El Evolucionismo Las especies cambian a lo largo del tiempo ¿Cómo aparecen las especies? Siglo XIX: Surgen NUEVAS TEORÍAS basadas en la idea de que “los seres vivos pueden transformarse a lo largo del tiempo” TEORÍAS EVOLUTIVAS.

7 La evolución: una teoría científica Las hipótesis:  Las especies tendrán en común algunos componentes esenciales procedentes de un antepasado común.  Cuanto más cercanas en la evolución estén dos especies, sus semejanzas serán mayores y cuanto más lejanas en su origen tendrán características más diferenciadas  Habrá restos de una especie que puede haber desaparecido, pero que, como es antepasado común de otras posteriores, muestra características de ambas o intermedias entre ellas.

8 PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN (evidencias) 1.Pruebas paleontológicas 7. Pruebas de la domesticación 4. Pruebas de la sistemática Pruebas bioquímicas 2. Pruebas bioquímicas 3. Pruebas biogeográficas 5. Pruebas de la anatomía comparada 6. Pruebas de la embriología

9 1. Pruebas Paleontológicas: Registro fósil  Aumento de complejidad  Formas intermedias: Archaeopteryx

10 1. Pruebas Paleontológicas: Evolución del caballo 0-1,5-5-25-35-55 -65 m.a.

11 2. Pruebas Bioquímicas: 2. Pruebas Bioquímicas: 1. Todos los seres vivos estamos compuestos por el mismo tipo de átomos y moléculas C,H,O,N Bioelementos(átomos) moléculas macromoléculas Uniformidad de los componentes moleculares

12 2. Pruebas Bioquímicas: 2. Idénticos procesos metabólicos  Anabolismo  Ejemplo: Síntesis de proteínas  Catabolismo:  Ejemplo: Respiración celular

13 2. Pruebas Bioquímicas: 3. El código genético es el mismo para todos los organismos

14 3. Pruebas Biogeográficas Pangea, Pangea, hace 250 m.a. Existía una fauna común, ejemplo mesosaurio Actualmente Actualmente faunas diferentes en continentes separados, pero con antepasados comunes, ejemplo llama y dromedario, descienden del Poebrotherium que vivió hace 30 m.a.

15 4. Pruebas de la sistemática 4. Pruebas de la sistemática  Árboles filogenéticos: esquemas de relaciones evolutivas (Parentesco evolutivo entre los organismos)  Si las similitudes son grandes comparten un antepasado común más reciente

16 5. Pruebas de la anatomía comparada Órganos homólogos Quiridio Una misma estructura, pero distinta función “Si” constituyen una prueba del fenómeno evolutivo constituyen una prueba del fenómeno evolutivo

17 Órganos Análogos Una misma función, pero distinta estructura “No” constituyen una prueba del fenómeno evolutivo. constituyen una prueba del fenómeno evolutivo. Se trata de un fenómeno de convergencia adaptativa 5. Pruebas de la anatomía comparada

18 Órganos vestigiales Órganos atrofiados, sin función alguna en la actualidad, pero que pueden relevar la existencia de los antepasados, para los que estos órganos eran necesarios. Ejemplo, en los delfines y en las focas. 5. Pruebas de la anatomía comparada

19 6. Pruebas de la embriología Parecido entre formas embrionarias tempranas Estadíos tempranos Estadíos tardíos

20 7. Pruebas de la domesticación La selección realizada a lo largo de los siglos por el ser humano (domesticación y cultivo) muestra cómo pueden producirse cambios graduales mediante selección de cruces o selección artificial, en un período de tiempo que, en términos evolutivos, es muy corto.

21 El Evolucionismo El Lamarckismo Lamarck s. XVIII-XIX Lamarck  Las formas más simples surgen con frecuencia por generación espontánea  Tendencia a la complejidad  Ley del uso y desuso  Heredabilidad de los  caracteres adquiridos  Cambio ambiental   modificaciones (adaptaciones)

22 El Evolucionismo El Lamarckismo 1.Cambio ambiental: La aridez provoca escasez de hierba en el suelo. 2.Las jirafas estiran su cuello para alcanzar las hojas de los árboles, el uso del órgano lo desarrolla de manera que el cuello se alarga. 3.Los descendientes heredan el cuello un poco más largo 4.Continua el proceso y la adaptación (cuello largo) está presente en todos los individuos de la población 1.Cambio ambiental: La aridez provoca escasez de hierba en el suelo. 2.Las jirafas estiran su cuello para alcanzar las hojas de los árboles, el uso del órgano lo desarrolla de manera que el cuello se alarga. 3.Los descendientes heredan el cuello un poco más largo 4.Continua el proceso y la adaptación (cuello largo) está presente en todos los individuos de la población

23 La teoría de Lamarck tuvo gran aceptación… Pero se EQUIVOCÓ al suponer que las características adquiridas son heredables: - Son características producidas por el ambiente, NO POR LOS GENES  NO PUEDEN HEREDARSE!! (recordemos que sólo pueden heredarse esas características reguladas por genes que estén en las células reproductoras o gametos) Ej: Los cambios obtenidos en una operación de cirugía estética… No se heredan a los descendientes!! La MUSCULATURA que desarrollan los atletas es un CARÁCTER ADQUIRIDO pero… contrariamente a lo que decía Lamarck… NO SE HEREDA!!

24 El Evolucionismo El Darwinismo Darwin y Wallace s. XIX Darwin y Wallace s. XIX Los viajes de Darwin

25 La teoría de la Evolución según Charles Darwin LA EVOLUCIÓN: argumentos 1. 1. Los organismos cambian y se diversifican a partir de la enorme variedad de características que presentan las poblaciones naturales (TEORÍA DE LA ESPECIACIÓN). 2. 2. La evolución produce un cambio gradual en las poblaciones, no se producen saltos ni transformaciones súbitas(TEORÍA DEL GRADUALISMO) 3. 3. Los organismos que presentan semejanzas están emparentados y descienden de un antepasado común (TEORÍA DE LA DESCENDENCIA COMÚN). 4. 4. El mecanismo de la evolución es la competencia por los recursos limitados entre un gran número de organismos únicos, lo que lleva a diferencias en la supervivencia y reproducción (TEORÍA DE LA SELECCIÓN NATURAL)

26 LA EVOLUCIÓN Selección artificial

27 Debido a su Teoría de la evolución y, especialmente, a sus ideas que ponían de manifiesto la relación evolutiva entre el ser humano y el resto de los primates, Darwin ha sido frecuentemente parodiado… y, además, desató una gran polémica no sólo científica, sino también social.

28 La selección natural según Darwin  Entre los individuos de una misma especie existen diferencias (variabilidad). A la hora de competir por los recursos (que son limitados) les supone ventajas o inconvenientes.  Estas diferencias individuales son, en muchos casos, heredables.  A pesar de la potencialidad de crecimiento de las poblaciones, su número de individuos permanece más o menos constante a través de las generaciones.  «Lucha por la existencia» (o supervivencia): puesta en juego de estrategias para la adquisición de unos recursos limitados. Los que mejor se defienden en el medio y los que muestran más aptitudes para dejar un mayor número de descendientes, son los que tienen más probabilidad de sobrevivir.

29 El Evolucionismo El Darwinismo 1.Cambio ambiental: La aridez provoca escasez de hierba en el suelo. 2.Existen, en un principio, muchas jirafas con diferentes longitudes de cuello (variabilidad). 3.No hay alimento para todas, en consecuencia la selección natural actúa y permite sobrevivir en mayor número a los más aptos, las jirafas de cuello largo que alcanzan las hojas de los árboles. 4.Sus descendientes heredan los cuellos largos 5.Con el tiempo todas las jirafas de la población presentan el cuello largo (adaptación) 1.Cambio ambiental: La aridez provoca escasez de hierba en el suelo. 2.Existen, en un principio, muchas jirafas con diferentes longitudes de cuello (variabilidad). 3.No hay alimento para todas, en consecuencia la selección natural actúa y permite sobrevivir en mayor número a los más aptos, las jirafas de cuello largo que alcanzan las hojas de los árboles. 4.Sus descendientes heredan los cuellos largos 5.Con el tiempo todas las jirafas de la población presentan el cuello largo (adaptación)

30 El error de la teoría de Darwin Darwin no pudo explicar:  Cómo se transmitían los caracteres de una generación a la siguiente  Cuál es el origen de la variabilidad entre los individuos de una población  Aceptaba la posibilidad de la herencia de ciertos caracteres adquiridos

31 ¿Qué influyó en Darwin?  El viaje que inició en 1831 a bordo del buque Beagle que le llevaría durante 5 años por todo el mundo. En la expedición reunió, catalogó y comparó miles de plantas y animales que serían esenciales para el desarrollo de su teoría.  El actualismo de Lyell publicado en 1830en su libro Principios de Geología.  La selección artificial, que había permitido a criadores y granjeros desarrollar nuevas variedades, seleccioando y cruzando indiviiduos que presentaban los caracteres deseados  Las ideas de Thomas Malthus (1766-1834), quien en el libro Ensayo sobre la población, expone que la población crece más rápidamente que la producción de alimentos. De aquí extrae Darwin la idea de la lucha por la existencia.

32 El Evolucionismo El Neodarwinismo G. G. Simpson, Haldane, Mayr, Huxley, Dobzhansky, Fischer, Sewall Wright, etc s. XX (1930 -1950) G. G. Simpson, Haldane, Mayr, Huxley, Dobzhansky, Fischer, Sewall Wright, etc s. XX (1930 -1950)  La variabilidad inicial de la descendencia  La naturaleza es prolífera  LA SELECCIÓN NATURAL  El tiempo lleva al cambio gradual  adaptación gradual  adaptación  Admite los postulados del darwinismo clásico  Se fundamenta en el conocimiento de la genética Genética clásica Mendel s. XIX Genética clásica Mendel s. XIX Genetica molecular Watson, Crick. s. XX Genetica molecular Watson, Crick. s. XX recordemos

33 El Evolucionismo El Neodarwinismo o teoría sintética 1. La genética explica el origen de: La variabilidad  Mutaciones al azar en los individuos de una población  Reproducción sexual: a) Meiosis: a) Meiosis: - recombinación - Segregación cromosómica b) Fecundación b) Fecundación Los neodarwinistas rechazan definitivamente la herencia de los caracteres adquiridos

34 2. La selección natural «escoge» aquellas mutaciones que son favorables en un ambiente dado y aumenta su frecuencia hasta dar lugar a una adaptación, base del cambio evolutivo. 3. El cambio evolutivo es gradual y lento, debido a la acción de la selección natural a lo largo de las generaciones en el seno de una población. El Neodarwinismo

35 La evolución en acción 1.Cambio ambiental: La contaminación oscurece las cortezas de los abedules donde vive la mariposa. 2.Existen, en un principio, mariposas blancas y negras (variabilidad inicial). 3.La selección natural actúa, los pájaros se comen en mayor número a las mariposas blancas y permite sobrevivir en mayor número a los más aptos, las mariposas oscuras que se camuflan mejor en las nuevas condiciones. 4.Sus descendientes heredan el color oscuro 5.Con el tiempo todas las mariposas de la población de zonas contaminadas presentarán color oscuro (adaptación) 1.Cambio ambiental: La contaminación oscurece las cortezas de los abedules donde vive la mariposa. 2.Existen, en un principio, mariposas blancas y negras (variabilidad inicial). 3.La selección natural actúa, los pájaros se comen en mayor número a las mariposas blancas y permite sobrevivir en mayor número a los más aptos, las mariposas oscuras que se camuflan mejor en las nuevas condiciones. 4.Sus descendientes heredan el color oscuro 5.Con el tiempo todas las mariposas de la población de zonas contaminadas presentarán color oscuro (adaptación) (variedad clara) Bistun betularia (variedad clara) Bistum betularia (variedad oscura)

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37 MELANISMO INDUSTRIAL

38 La evolución y el origen de nuevas especies  La genética explica: La Especiación 1º Aislamiento genético o reproductivo 2º La divergencia 3º Especiación 1º Aislamiento genético o reproductivo 2º La divergencia 3º Especiación Así aparecen las especies

39 La Especiación 1º Aislamiento reproductivo:  Especiación alopátrica (aislamiento geográfico)  Especiación simpátrica (aislamiento no geográfico)  Ecológico  Etológico O conductual  Sexual 1º Aislamiento reproductivo:  Especiación alopátrica (aislamiento geográfico)  Especiación simpátrica (aislamiento no geográfico)  Ecológico  Etológico O conductual  Sexual

40 La Especiación Aislamiento geográfico La evolución y el origen de nuevas especies

41 La Especiación Aislamiento geográfico

42 La Especiación

43  Aislamiento Ecológico: Distinto hábitat ó nicho ecológico Ej. Anofeles en aguas de distinta salinidad Anopheles farauti Anopheles annulipes

44 La Especiación  Aislamiento Etológico: Distinto comportamiento ♂ Aulonocara baenschi ♀ Aulonocara baenschi ♂ Aulonocara colour “Ni caso”

45 La Especiación  Aislamiento Sexual: diferencias anatómicas, periodos de fertilidad, etc.

46 2º Divergencia : Se origina cuando, una vez aisladas las poblaciones, comienzan a acumularse los cambios producidos en los individuos que las forman como consecuencia de las mutaciones y la meiosis. Esto hará que, tras sucesivos procesos de selección natural, las características de las poblaciones difieran cada vez más. Se origina cuando, una vez aisladas las poblaciones, comienzan a acumularse los cambios producidos en los individuos que las forman como consecuencia de las mutaciones y la meiosis. Esto hará que, tras sucesivos procesos de selección natural, las características de las poblaciones difieran cada vez más. 2º Divergencia : Se origina cuando, una vez aisladas las poblaciones, comienzan a acumularse los cambios producidos en los individuos que las forman como consecuencia de las mutaciones y la meiosis. Esto hará que, tras sucesivos procesos de selección natural, las características de las poblaciones difieran cada vez más. Se origina cuando, una vez aisladas las poblaciones, comienzan a acumularse los cambios producidos en los individuos que las forman como consecuencia de las mutaciones y la meiosis. Esto hará que, tras sucesivos procesos de selección natural, las características de las poblaciones difieran cada vez más. DivergenciaDivergencia ConvergenciaConvergencia

47 La Especiación DIVERGENCIADIVERGENCIA SIN DIVERGENCIA

48 La Especiación DIVERGENCIA y SIN DIVERGENCIA Cladogénesis Y Anagénesis DIVERGENCIA y SIN DIVERGENCIA Cladogénesis Y Anagénesis SIN DIVERGENCIA Anagénesis Anagénesis Darwinismo y Neodarwinismo

49 La Especiación 3º Especiación en sentido estricto, que supone la imposibilidad de producción de descendencia fértil, entre las poblaciones separadas aunque volvieran a reunirse. Así aparecen las especies

50 La Especiación 1.Aislamiento genético o reproductivo 2.La divergencia: Se origina cuando, una vez aisladas las poblaciones, comienzan a acumularse los cambios producidos en los individuos que las forman como consecuencia de las mutaciones y la meiosis. Esto hará que, tras sucesivos procesos de selección natural, las características de las poblaciones difieran cada vez más. 3.Especiación en sentido estricto, que supone la imposibilidad de producción de descendencia fértil, entre las poblaciones separadas. 1.Aislamiento genético o reproductivo 2.La divergencia: Se origina cuando, una vez aisladas las poblaciones, comienzan a acumularse los cambios producidos en los individuos que las forman como consecuencia de las mutaciones y la meiosis. Esto hará que, tras sucesivos procesos de selección natural, las características de las poblaciones difieran cada vez más. 3.Especiación en sentido estricto, que supone la imposibilidad de producción de descendencia fértil, entre las poblaciones separadas. Así aparecen las especies

51 OTRAS TEORÍAS EVOLUTIVAS  Mutacionismo  Neutraliismo  Neolamarckismo  Equilibrios interrumpidos

52 MUTACIONISMO  Las mutaciones son el único motor del cambio y del origen de las especies.  El paso de una especie a otra se realizaba por un salto brusco o mutación y no gradualmente bajo la acción de la selección natural.

53 Neutralismo  La mayoría de las mutaciones son neutras: ni ventajosas ni desfavorables  La reproducción al azar ha favorecido la supervivencia de ciertos genes en las poblaciones.  Alguna mutación transmitida al azar podría fijarse en la totalidad de la población sin que ello se debiera a ninguna ventaja selectiva.  Las especies surgirían de estos cambios.  Niegan la selección natural

54 Neolamarckismo  La mutación está determinada por el medio.  Aunque existen experimentos favorables al respecto, el carácter preadaptativo de la mutación parece sustancialmente demostrado.

55 Teoría de los equilibrios interrumpidos o puntuados  El Neodarwinismo (Gradualismo)  El Neodarwinismo (Gradualismo)  El Neodarwinismo (Saltacionismo 1972)  El Neodarwinismo (Saltacionismo 1972) Microevolución Microevolución: cambios mínimos que afectan gradualmente a las poblaciones Macroevolución: Macroevolución: cambios que dan lugar a la aparición de las características de los grandes grupos taxonómicos (familias, órdenes...).

56 El Neodarwinismo (Saltacionismo o Equilibrio puntuado 1972) El Neodarwinismo (Saltacionismo o Equilibrio puntuado 1972) Stephen Jay Gould la evolución se produce en periodos cortos de tiempo seguidos de largos intervalos sin cambios. Los momentos de cambio se producirían tras grandes extinciones de especies. «Revoluciones genéticas» o saltos que interrumpen el proceso normal de adaptación por selección natural. La selección natural explicaría el origen de las adaptaciones, pero no el origen de las especies.

57 La polémica actual: ¿mecanismo evolutivo gradual o a saltos? En 1970 dos paleontólogos americanos N. Eldredge y S.J. Gould, cuestionan el gradualismo de la teoría sintética. Ellos retoman el planteamiento de Thomas Huxley señalando que éste tenía razón al advertir que la evolución no se da en forma gradual y que es necesario abandonar el gradualismo pero no el Darwinismo. Ambos postulan que cada especie permanece estable en lo que se refiere a lo esencial de sus caracteres durante millones de años, luego es reemplazada por otra especie no en forma gradual sino bruscamente, sin transición. Para Gould y Eldredge la macro y la micro evolución son fenómenos diferentes, son dos niveles semi-independientes en la evolución biológica. Es probable que los dos mecanismos interactúen: En algunos momentos la evolución es gradual y en otros se realizaría por saltos

58 LA BIODIVERSIDAD Evolucionistas (las especies cambian a lo largo del tiempo) especies Conjunto de individuos semejantes que pueden reproducirse entre sí y originan descendientes fértiles Linneo s. XVIII Cuvier s. XVIII-XIX Sistemática y la Nomenclatura binomial Paleontología (Ciencia que estudia los fósiles) Pruebas DARWINISMO ( Darwin y Wallace s. XIX) ClásicoNeodarwinismo - La variabilidad inicial de la descendencia - La naturaleza es prolifera - LA SELECCIÓN NATURAL - El tiempo lleva al cambio gradual  adaptación La Genética El origen de la variabilidad La Especiación Geográfico No geográfico Mutaciones Reproducción sexual: a)Meiosis: - recombinación - Segregación cromosómica b) Fecundación Pruebas Paleontológicas Pruebas Embriológicas Pruebas Anatómicas Pruebas Bioquímicas Pruebas Biogeográficas Constituye el conjunto de concepto como El catastrofismoEl creacionismo Fijistas (las especies son inmutables) Defendida por Padre de la como Tipos Se basa enAdmite Se fundamenta en el conocimiento de -Tendencia a la complejidad - Ley del uso y desuso - Heredabilidad de los caracteres adquiridos -Cambio ambiental  modificaciones Que explica por Se basa en LAMARCKISMO Lamarck s. XVIII-XIX Defendida por Su origen se explica por diversas teorías como De tipo Gradualista Saltacionista Interpretada según las corrientes Aislamiento reproductivo