Ecología y evolución. 4ª Parte: Evolución. Tema 5 de Biología NS Diploma BI Curso

Transcripción

1 Ecología y evolución 4ª Parte: Evolución Tema 5 de Biología NS Diploma BI Curso

2 Antes de comenzar Pregunta guía Por qué evolucionan los seres vivos? Conocimientos previos Crea un listado de afirmaciones sobre la evolución, y divídelas en hechos y opiniones.

3 Evolución Si aceptamos no sólo que las especies pueden evolucionar, sino también que las nuevas especies surgen por evolución de otras preexistentes, entonces todas las formas de vida pueden considerarse unificadas por sus orígenes comunes. (Charles Darwin, Sobre el Origen de las Especies por selección Natural) Web johnkyrk

4 Evolución Definición: Cambio acumulativo de las características hereditarias de una población. - Cambio acumulativo: Pequeño cambio tras cambio durante muchas generaciones. - Características hereditarias: Factores controlados genéticamente. - Población: No un individuo. Es un proceso lento, que tiene lugar a lo largo millones de años, como la evolución del ojo: Video1 Artículo de Sean D. Pitman. Evolución del ojo humano

5 Charles Darwin ( ) Finaliza sus estudios y se embarca en el viaje del Beagle, tomando notas y recolectando muestras alrededor del mundo. Herbert Spencer: Supervivencia del más apto. Formula el mecanismo por el que las poblaciones se dividen en nuevas especies. Alfred Russell Wallace contacta con él y le muestra que comparte sus propias ideas sobre las especies. Fósil descubierto de Archaeopteryx. Publica Sobre el Origen de las Especies por medio de la Selección Natural. Video2 Biografía de El Mundo Web aboutdarwin.com

6 Charles Darwin ( )... podemos dudar (teniendo en cuenta que nacen muchos más individuos de los que puedan posiblemente sobrevivir) que los individuos que posean cualquier ventaja, aunque sea pequeña, sobre otros, tendrían mayores posibilidades de sobrevivir y procrear? Por otro lado, podríamos asegurar que cualquier variación perjudicial sería inflexiblemente eliminada. Esta preservación de las variaciones favorables y el rechazo de las perjudiciales, la llamo Selección Natural C. Darwin (1859) El Origen de las Especies Video3

7 Superproducción y lucha por la supervivencia... podemos dudar (teniendo en cuenta que nacen muchos más individuos de los que puedan posiblemente sobrevivir) que los individuos que posean cualquier ventaja, aunque sea pequeña, sobre otros, tendrían mayores posibilidades de sobrevivir y procrear? Por otro lado, podríamos asegurar que cualquier variación perjudicial sería inflexiblemente eliminada. Esta preservación de las variaciones favorables y el rechazo de las perjudiciales, la llamo Selección Natural C. Darwin (1859) El Origen de las Especies Las poblaciones tienen tendencia a producir más descendencia de las que el ambiente puede soportar Cuál es la consecuencia de esta potencial superproducción de descendientes? Competencia por el alimento Encontrar Alcanzar Capturar Abrir Digerir Depredación Capturar Pelear Evitar Escapar Lucha por la supervivencia Parasitismo & enfermedad Invadir Evitar Eliminar Tolerar Competencia reproductiva Atraer Pelear Seleccionar Fertilizar Proveer Competencia por el espacio Espacio para cobijo Espacio para nidos Espacio reproductivo

8 La reproducción sexual favorece la variación de una especie... podemos dudar (teniendo en cuenta que nacen muchos más individuos de los que puedan posiblemente sobrevivir) que los individuos que posean cualquier ventaja, aunque sea pequeña, sobre otros, tendrían mayores posibilidades de sobrevivir y procrear? Por otro lado, podríamos asegurar que cualquier variación perjudicial sería inflexiblemente eliminada. Esta preservación de las variaciones favorables y el rechazo de las perjudiciales, la llamo Selección Natural C. Darwin (1859) El Origen de las Especies Significa variación entre los miembros de una especie Debida a Mutación aleatoria Reproducción sexual Replicación del ADN Infección vírica Meiosis Fertilización aleatoria Recombinación Profase I Segregación cromosómica al azar Metafase I

9 La meiosis introduce variabilidad genética La variabilidad genética en los gametos haploides resultantes de la meiosis es casi infinita: 1) El entrecruzamiento entre cromosomas homólogos en profase I, crea nuevas combinaciones de alelos en un cromosoma (recombinación). 2) La segregación aleatoria de cromosomas en metafase I, genera un gran número de combinaciones de cromosomas maternos/paternos en las células hijas. Cuanto mayor es el número de cromosomas, mayor variedad se genera (2 n = 2 23 = ). Más variación!!: En la reproducción sexual, cualquiera de los gametos puede fertilizar al azar a cualquiera de los gametos de otro individuo. Además, procesos de no disyunción cusan cambios en el número de cromosomas. Por último, mutaciones génicas y cromosómicas no fatales, pueden crear nuevas nuevos alelos y así nuevos elementos de diversidad. Animación1

10 La selección natural conduce a la evolución... podemos dudar (teniendo en cuenta que nacen muchos más individuos de los que puedan posiblemente sobrevivir) que los individuos que posean cualquier ventaja, aunque sea pequeña, sobre otros, tendrían mayores posibilidades de sobrevivir y procrear? Por otro lado, podríamos asegurar que cualquier variación perjudicial sería inflexiblemente eliminada. Esta preservación de las variaciones favorables y el rechazo de las perjudiciales, la llamo Selección Natural C. Darwin (1859) El Origen de las Especies Las variaciones genéticas que confieren una ventaja son seleccionadas positivamente. Los individuos con variaciones hereditarias favorables tendrán un mayor éxito reproductivo y de supervivencia, pudiendo conducir a un cambio en las características de una población. Las variaciones genéticas que confieren una desventaja son seleccionadas negativamente. Los individuos con variaciones hereditarias desfavorables tendrán un menor éxito reproductivo y de supervivencia, por lo que es menos probable que sus caracteres pasen a la descendencia. La selección natural genera una reprodución y supervivencia diferencial de los individuos en la población.

11 La selección natural conduce a la evolución... podemos dudar (teniendo en cuenta que nacen muchos más individuos de los que puedan posiblemente sobrevivir) que los individuos que posean cualquier ventaja, aunque sea pequeña, sobre otros, tendrían mayores posibilidades de sobrevivir y procrear? Por otro lado, podríamos asegurar que cualquier variación perjudicial sería inflexiblemente eliminada. Esta preservación de las variaciones favorables y el rechazo de las perjudiciales, la llamo Selección Natural C. Darwin (1859) El Origen de las Especies Variación en las poblaciones Las poblaciones producen más descendencia de la que el Las variaciones pueden heredarse ambiente puede mantener o Cambios ambientales Lucha por la supervivencia (presión selectiva) Variaciones desventajosas son seleccionadas negativamente (muerte) Menor probabilidad de reproducción & herencia en los genes La frecuencia de los genes en el acervo génico disminuye Variaciones ventajosas son seleccionadas positivamente (supervivencia) Mayor probabilidad de reproducción & herencia en los genes La frecuencia de los genes en el acervo génico aumenta Selección Natural La población evoluciona para adaptarse al ambiente

12 La selección natural conduce a la evolución (1) Competencia por los recursos limitados como consecuencia del crecimiento exponencial de la población. (2) Cambio medioambiental en el ecosistema. (3) Lucha por la supervivencia. (4) Presión selectiva. (5) Existencia de variación en la población. (6) Supervivencia diferencial: (6a) Selección disruptiva. (6b) Selección estabilizadora. (6c) Selección direccional Web whfreeman Video4

13 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Resistencia a antibióticos La evolución puede observarse en especies con ciclos de vida cortos, como las bacterias. Bacteria reproducción Variación reproducción Aunque las bacterias se reproducen asexualmente por bipartición o fisión binaria, las mutaciones generan cierta variabilidad genética en la descendencia.

14 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Resistencia a antibióticos Los antibióticos se usan para matar las bacterias o inhibir su crecimiento, interfiriendo con su metabolismo. Algunas estirpes de cepas bacterianas son sensibles a un antibiótico concreto, mientras que otras pueden ser resistentes, debido a la variabilidad existente en la población. Bacteria reproducción Variación reproducción antibióticos Cepas resistentes sobreviven Cepas no resistentes mueren

15 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Resistencia a antibióticos La resistencia al antibiótico es una ventaja seleccionada favorablemente y la presencia del antibiótico sería el cambio medioambiental.. Bacteria reproducción Variación reproducción antibióticos Cepas resistentes se reproducen

16 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Resistencia a antibióticos Bacteria reproducción Variación reproducción antibióticos Las bacterias resistentes no pueden ser eliminadas por el antibiótico. Sus genes, entre los que se encuentran el de resistencia al antibiótico, son trasmitidos a la descendencia. La población de bacterias resistentes aumenta.

17 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Resistencia a antibióticos Bacteria:Staphyloccoccusaureus. Variación: Cepa Meticilina resisitente (MRSA) y cepa Meticilina susceptible (MSSA). Cambio ambiental: Aplicación del antibiótico meticilina. Resultado: MSSA muere y MRSA sobrevive, se reproduce y el gen que confiere resistencia prolifera y aumenta su frecuencia en el acervo génico. La población de MRSA aumenta, llegando a ser la cepa dominante. El antibiótico meticilina ya nunca será efectivo contra la infección. Animación2 Video5

18 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Resistencia a pesticidas Organismo: Escarabajo colorado. Plaga que destruye las cosechas de patata al alimentarse de sus hojas y presentar una reproducción rápida. Variación: La mayoría de los individuos son susceptibles al pesticida, pero algunos pueden portar un gen que confiera resistencia. Cambio ambiental: Aplicación del pesticida. Resultado: La población susceptible se reduce y la resistente sobrevive y se reproduce. El gen para la resistencia aumenta su frecuencia en el acervo y la población resistente aumenta llegando a ser dominante.

19 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Resistencia a pesticidas Otros ejemplos: - Resistencia de las plagas de insectos al insecticida DDT (Dicloro Difenil Tricloroetano). - Las ratas pueden incrementar su tolerancia a venenos. Animación resistencia a pesticidas

20 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Melanismo industrial typica carbonaria Organismo: Polilla Biston betularia. Presión selectiva: Depredación por aves. Variación: Fenotipo blanco (typica) abundante antes de la revolución industrial al camuflarse con los líquenes de los árboles; fenotipo negro (carbonaria) abundante tras la revolución industrial al camuflarse con el hollín de las fábricas. Cambio ambiental: Contaminación con hollín industrial. Resultado: La población de fenotipo blanco diminuye al ser visible para la depredación por las aves, aumentando la población de fenotipo negro. La situación ha vuelto a cambiar con las políticas ambientales.

21 Evolución en respuesta al cambio medioambiental: Radiación adaptativa Evolución de los pinzones en la web PBS Organismo: Pinzones de las Galápagos. Presión selectiva: Distinto hábitat. Variación: En la descendencia de los pinzones, hay variedad en la forma de los picos. Cambio ambiental: Tras una tormenta, la población inicial de pinzones es repartida entre las distintas islas. Resultado: Según la isla en la que estuviera el pinzón, se seleccionan aquellos con picos idóneos para el tipo de alimento de la isla. Estos pinzones se reproducirán rápidamente al carecer de competencia y su población llegará a ser dominate en la isla.

22 Los cambios medioambientales conducen la evolución PAPER: Two-phase increase in the maximum size of life over 3.5 billion years reflects biological innovation and environmental opportunity

23 Existen evidencias de la evolución de los organismos? La teoría es el nivel más alto de certeza dentro de la Ciencia. Se basa en un sistema de emisión de una hipótesis y su comprobación a través de una rigurosa colección de evidencias empíricas. Si los datos obtenidos no invalidan la hipótesis, entonces la corroboran. Eventualmente, se pueden llegar a recoger tantas evidencias que corroboren una idea, y que por tanto, llege a ser aceptada como una teoría. Video6

24 Evidencias de la evolución Existen muchas evidencias que sustentan la teoría de la evolución, como son: - Registro fósil. - Cría selectiva. - Anátomicas. - Embriológicas. - Bioquímicas. - Biogeográficas.

25 Evidencias de la evolución: Registro fósil El registro fósil representa el registro histórico de la vida en la Tierra consistente en todos los fósiles, descubiertos o no. Los fósiles se encuentran en las rocas sedimentarias, formadas por acumulación de sedimentos en estratos. Los estratos más antiguos son los que se encuentran a mayor profundidad.

26 Evidencias de la evolución: Registro fósil Los fósiles consisten en restos mineralizados de organismos. Normalmente los organismos muertos se descomponen rápidamente, sin embargo, si se cubren de sedimentos en cuanto mueren, pueden llegar a convertirse total o parcialmente en fósiles. El proceso de fosilización no ocurre muy frecuentemente, por lo que habitualmente no se dispone de un registro fósil completo, como ocurre en la evolución humana. Video7

27 Evidencias de la evolución: Registro fósil Uno de los registros fósiles más completos encontrados muestran la evolución del caballo. El estudio de los esqueletos fósiles claramente sugiere un proceso de cambio gradual o transición a lo largo del tiempo que evidencia el desarrollo de las especies mediante la teoría de la evolución.

28 Evidencias de la evolución: Registro fósil Evolución de una ballena a partir de un mamífero terrestre: Videos8-9

29 Evidencias de la evolución: Cría selectiva Darwin expuso la idea de que los humanos habían estado seleccionando caracteres deseables en los animales domésticos durante siglos. De hecho, este proceso de selección artificial es la base de la cría selectiva de tanto animales como plantas. Cuando un granjero descubre un carácter favorable, reproduce ese individuo seleccionándolo positivamente, pero cuando el individuo muestra un carácter desfavorable, no se le permite reproducirse, seleccionándolo de esta forma negativamente.

30 Evidencias de la evolución: Estructuras homólogas La evolución sugiere que muchas especies diferentes han podido evolucionar de un ancestro común. Este patrón de evolución divergente sugeriría que estas especies deberían todavía poseer estructuras en común, denominadas estructuras homólogas, y que evidencian el concepto de evolución. Estas estructuras homólogas con un mismo origen, se han adaptado a diferentes funciones. Un ejemplo es la extremidad pentadáctila o quiridio los tetrápodos, como el brazo del hombre, la pata delantera de un perro, las alas de un murciélago o la aleta de un delfín. Todos ellos tienen los mismos huesos, si bien pueden diferir en su tamaño relativo, al provenir de un mismo ancestro común.

31 Recursos sobre evolución Darwin, Charles. El origen de las especies. Ediciones del Aguazul Dupré, John. Darwin s legacy. What Evolution Means Today. Oxford University Press Jay Gould, Stephen. El pulgar del panda. Drakontos bolsillo Alexander, Richard. Darwinismo y asuntos humanos. Biblioteca científica Salvat Schowoervel, Wolfgang. Evolución. Teorías sobre la evolución de las especies. Biblioteca científica Salvat Ramos, Miguel G. Los fósiles: huellas de la evolución. Penthalon ediciones Weiner, Jonathan. The beak of the finch. Evolution in real time. Jonathan Cape. London,