7.- La Reproducción Sexual Costes y Beneficios Evolutivos
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- Eduardo Valdéz Rojas
- hace 6 años
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1 7.- La Reproducción Sexual Costes y Beneficios Evolutivos Mertxe de Renobales Scheifler Colaboradora Académica Honorífica Dpto. Bioquímica y Biología Molecular Facultad de Farmacia Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unib. 1 Aulas de la Tercera Edad Curso
2 La Reproducción Sexual reproducción sexual y asexual biología básica inconvenientes de la reproducción sexual un poco de historia consecuencias algunas estrategias ventajas de la replicación sexual y los organismos asexuales? resumen bibliografía 2
3 La Reproducción Sexual objetivo de la reproducción pasar los genes a la siguiente generación o fabricar descendientes asexual y sexual los vemos desde el punto de vista de las células reproducción asexual: el organismo duplica su genoma y pasa una copia directamente al organismo hijo/a o bacterias y arqueas o plantas que se pueden reproducir por esquejes o algunos animales muy primitivos: hidra, corales o células eucariotas no reproductoras (ej: hígado, piel, etc) 3
4 4 Ejemplos Reproducción Asexual
5 La Reproducción Sexual sexo : en sentido amplio: intercambio de genes entre 2 organismos, o no necesariamente con fines reproductivos o transferencia horizontal/lateral de genes: adquisición de propiedades nuevas entre bacterias y arqueas: muy frecuente apareció hace más de 3000 millones de años entre bacterias y plantas, animales y plantas: apareció más recientemente pocos casos conocidos por ahora 5
6 en sentido estricto La Reproducción Sexual unión de los genomas de 2 organismos (masc. y feme.) para formar 1 célula diferente a las progenitoras que dará lugar a un organismo nuevo o el 99,9% de los organismos con células complejas (eucariotas) reproducción sexual en algún momento organismos con reproducción sexual o células no reproductoras (somáticas) o células reproductoras (germinales) óvulos y espermatozoides 6
7 La Reproducción Sexual reproducción sexual: biparental animales, plantas superiores en la mayoría de los organismos con 2 juegos de cromosomas (del parental femenino y del masculino) (organismos diploides) cada parental contribuye la mitad de los genes del nuevo individuo o no es gratis biológicamente hablando recursos: aporte energético (metabólico) desigual entre los parentales, tiempo enorme competencia entre todos los fabricantes para hacerlo a costa de otros 7 o ofrece ventajas evolutivas y presenta también problemas importantes
8 Biología Básica células complejas (eucariotas) núcleo, varios cromosomas, orgánulos (mitocondrias, etc) ciclo vital de una célula 8
9 Biología Básica duplicación de una célula compleja (mitosis) 9
10 Biología Básica reproducción asexual de una célula compleja (mitosis) de 1 célula surgen 2 células idénticas el ADN de la célula original se transmite al 100% a la otra célula y quedan 2 células idénticas o pueden acumular mutaciones en levaduras, por ejemplo, la reproducción asexual dura 1 hora (mientras que la sexual, unas 8 h) 1 levadura asexual 3 h 8 asexuales 1 levadura sexual 1 sexual 10 al final: predominan las asexuales
11 Biología Básica formación de las células reproductoras: gameto femenino y gameto masculino meiosis - recombinación haploides 2n - diploide n n n n 11
12 Biología Básica formación de células reproductoras: 12 los cromosomas que son pareja (homólogos) se intercambian fragmentos recombinación 1 célula original con 2 juegos de cromosomas (diploide) produce 4 células diferentes (gametos) o cada una sólo tiene 1 juego de cromosomas (haploide) o cada célula tiene una combinación de genes diferente crea variabilidad en humanos (y otros mamíferos): o los 4 óvulos tendrán 1 cromosoma X o los 4 espermatozoides 2 tendrán 1 cromosoma Y 2 tendrán 1 cromosoma X
13 Biología Básica la reproducción sexual un gameto femenino y un gameto masculino se unen para formar una única célula genéticamente distinta de sus progenitores n n 2n 13
14 Inconvenientes de la Reproducción Sexual 2 organismos para producir 1 cada parental contribuye la mitad de los genes (en vez del genoma completo: reproducción asexual) coste de los machos sólo la hembra produce descendientes directamente nº individuos en una población: o nº de hembras + 1 macho nº de descendientes de la hembra original es mayor si sólo produce hembras 14
15 Inconvenientes de la Reproducción Sexual destruye combinaciones buenas de genes (recombinación) varón inteligente recibe una propuesta de procrear un hijo de una mujer muy bella: o imagínese, tener un hijo con su inteligencia y mi belleza o y si hereda mi belleza y su inteligencia? tiempo necesario para encontrar la pareja 15 tamaño de la población o la reproducción asexual es más frecuente en las poblaciones de animales que viven en la profundidad del océano abundancia relativa de los 2 sexos
16 Un poco de historia primeros animales con reproducción sexual hace 600 M años - hacia las 21:20 h o corales: fertilización externa en el mar 16 tiburones hace unos 400 M años o hacia las 22 h o fertilización interna pene o en varias especies la hembra pare crías vivas o participación del macho: producción de esperma
17 Un poco de historia hace unos 370 M años hacia las 22:15 h animales en tierra anfibios fecundación externa, en medio acuático 17 reptiles hace M años o evolución del huevo cáscara dura puesta en tierra firme mamíferos placentarios (humanos, entre otros) o hace unos 130 M años (hacia las 23:15 h) o placenta membranas del huevo o cría se desarrolla dentro del cuerpo de la hembra
18 Consecuencias competencia entre los sexos por el coste de la reproducción hembra: coste muy alto de la reproducción o óvulo grande, con nutrientes o gestación / puesta de huevos o cuidados parentales a la cría o recurso limitante para éxito reproductor del macho macho: coste bajo o espermatozoides pequeños, muchos o no aceptan ser inseminados, no gestación 18 caracteres sexuales secundarios y estrategias
19 Algunas Estrategias machos competir entre ellos por las hembras comportamientos para atraer a las hembras o rituales de cortejo o colores brillantes, canto, tamaño de la cornamenta, etc peligro de ser atacado por predadores o colaboración en el cuidado de la cría suministrar alimento a la madre y la cría protección frente a otros machos comportamientos para asegurar que su esperma es el que fertiliza a la hembra o eliminar el esperma del macho anterior antes de depositar el suyo: grillos, caballito del diablo o conflictos sexuales 19
20 hembras 20 Algunas Estrategias selección de machos (caracteres secundarios) o caracteres secundarios: colores, canto, cornamenta selección de esperma o aves: almacenamiento de esperma eligen el esperma del macho que prefieren T. Birkhead, La Sabiduría de las Aves., Libros del Jata, 2017, Capítulo 2 o insectos: abejas macho tapón para impedir copulación con otros machos contraataque de hembra: expulsa el tapón estro período de fertilidad y receptividad sexual o manifiesto en la mayoría de los mamíferos o humanos: oculto
21 Ventajas de la Reproducción Sexual genera variabilidad genética en condiciones adversas levaduras: adaptación más rápida a los cambios Con abundante comida - reproducción asexual Cuando escasea la comida - reproducción sexual genera variabilidad genética 21
22 Ventajas de la Reproducción Sexual adaptación a nuevas situaciones rotíferos agua dulce o reproducción asexual en baja densidad o rep. sexual a alta densidad Ambientes homogéneos reproducción asexual Ambientes heterogéneos (tipos de alimentos, concentración salina), alta densidad reproducción sexual: a largo plazo los linajes sexuales tuvieron mayor éxito reproductivo 22
23 Ventajas de la Reproducción Sexual evolución de parásitos caracolillos de agua dulce (Potamopyrgus antipodarum) Hipótesis: Los parásitos evolucionan para infectar el genotipo más frecuente (sexual o asexual) La reproducción sexual produce caracolillos resistentes a los parásitos 23 o 1994: predominan los asexuales. Los parásitos evolucionan y empiezan a infectarlos sexuales o 2001 (7 generaciones): los parásitos evolucionan y empiezan a infectan a los sexuales
24 Y los organismos asexuales? están destinados a la extinción? entre los organismos eucariotas los que se reproducen asexualmente sobre todo duran poco tiempo rotíferos bdeloideos: animales sin reproducción sexual agua dulce y tierra húmeda o 0.5 mm hace 80 millones de años más de 450 especies perdieron la capacidad de reproducción sexual hace varios millones de años no se han extinguido! 24 cómo lo hacen????
25 Y los organismos asexuales? rotíferos bdeloideos (cont.) cuando les atacan los parásitos se desecan o el viento los lleva a otro lugar, se hidratan y siguen viviendo sin parásitos o al desecarse adquieren ADN del entorno bacterias, hongos, otros bdeloideos 7-10% de ADN de otros organismos transferencia génica para adquirir variabilidad 25
26 Y los organismos asexuales? las bacterias y arqueas reproducción exclusivamente asexual Conjugación Transformación Transducción aceptan ADN de especies relacionadas o NO relacionadas variabilidad genética 26
27 Cómo ha evolucionado? por ahora no se sabe hace y M de años el antepasado de todos los organismos eucariotas hongo patógeno Cryptococcus neoformans forma esporas con 1 sola copia de cada cromosoma o todas son idénticas, con el mismo genoma o cuando se combinan para formar una célula con 2 copias de cada cromosoma se crean mutaciones variabilidad genética!! pudo originarse la reproducción sexual a partir de un organismo que se cruzó consigo mismo sin tener desde el principio 2 sexos - y creó diversidad genética así? 27 M Scudellari, The Sex Paradox, The Scientist 2014,
28 Resumen la reproducción sexual permite a las especies: o adaptarse rápidamente a ambientes cambiantes escasez de alimentos, o diferentes tipos presencia de parásitos temperaturas etc. o mediante la generación de suficiente variabilidad genética en las crías diferentes linajes seguimos sin saber con exactitud porqué existe el sexo 28
29 Bibliografía M. Soler (ed.), Evolución - la base de la biología. Proyecto Sur de Ediciones, Capítulo eccionsexual20134d.pdf The evolution of sex PBS documentary: The Sex Paradox The Scientist
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