Tema 2: Evidencias evolutivas

Transcripción

1 Tema 2: Evidencias evolutivas La evolución se demuestra con evidencias que se obtienen de es un proceso de cambio que ocurre durante millones de años fósiles son restos o huellas se encuentran en rocas sedimentarias 18 Objetivos Reconocer zonas de observación y tipos de fósiles considerando fenómenos geológicos ocurridos en Chile. Especificar la antigüedad de los fósiles en diferentes estratos de rocas sedimentarias. Comparar la anatomía, morfología e información molecular de los organismos para determinar los niveles de parentescos. Analizar, a partir de modelos, características de seres vivos según evidencias fósiles. anatomía comparada biogeografía contrasta estudia la explicada por estructuras corporales que evidencian el origen evolutivo distribución geográfica deriva continental embriología estudia la morfología en biología molecular compara información genética que pueden ser de especies con para análogas homólogas vestigiales ancestro común etapas iniciales etapas tradías construir filogenia

2 Resumen del tema 2.1 Paleontología y registro fósil El cambio en las especies a lo largo del tiempo se ha estudiado bajo el concepto de evolución, el que se entiende como los cambios de un conjunto de individuos a lo largo del tiempo durante varias generaciones. La confirmación de que la vida en el planeta ha experimentado un constante proceso evolutivo se genera a partir de la información que se ha obtenido de la paleontología, la anatomía comparada, la embriología, la biogeografía y la biología molecular, conocidas como evidencias evolutivas. Una de las principales evidencias de la evolución biológica son los fósiles, que corresponden a restos o huellas de seres vivos que vivieron en el pasado. El registro fósil corresponde a todo lo que se ha descubierto en torno a fósiles. Los fósiles se encuentran principalmente en rocas sedimentarias, las que se forman por la acumulación de sedimentos que se compactan en diferentes capas o estratos. A través de la distribución de los fósiles en los estratos de las capas sedimentarias es posible determinar la aparición y abundancia de un organismo dominante en una era geológica determinada. Para la formación de un fósil es necesario que se cumplan condiciones extremadamente favorables que permitan la preservación del organismo o sus vestigios. Los recursos fósiles, los cuales son utilizados para la producción energética a nivel global, se formaron bajo condiciones excepcionales de presión, temperatura y tiempo de descomposición. Los fenómenos geológicos ocurridos desde el paleozoico, como los plegamientos, los levantamientos y las deformaciones del terreno, dan cuenta del estado y distribución de los fósiles documentados en Chile. La gran mayoría de los fósiles encontrados en Chile están desarticulados y fragmentados; sin embargo, hay algunas zonas del país donde se han encontrado en buen estado. 2.2 Anatomía comparada La anatomía comparada es la ciencia que estudia las semejanzas y las diferencias anatómicas de los organismos con relación a un ancestro en común. Con la ayuda de los fósiles y organismos actuales es posible determinar las funciones y similitudes de las estructuras o sus diferencias. Las estructuras homólogas corresponden a estructuras de los organismos que son similares en su forma, pero que no cumplen la misma función. Esto se debe a la existencia de un ancestro común entre los individuos. Las estructuras análogas, también conocidas como homoplásicas, son aquellas que cumplen la misma función, pero sus estructuras anatómicas son diferentes debido a que poseen distintos ancestros comunes. Las estructuras vestigiales son estructuras u órganos que eran funcionales en los antepasados, pero que en la actualidad han perdido sus funciones iniciales. Húmero Radio Radio Cúbito Húmero Cúbito Húmero Radio Cúbito El registro fósil ayuda a determinar la forma, las dimensiones y el tipo de desplazamiento de un dinosaurio. Carpos Carpos Falanges Metacarpos Falanges Metacarpos Metacarpos Falanges El que haya vertebrados que poseen huesos similares significa que presentan un ancestro en común. Biología 1 o Medio 19

3 Resumen del tema 20 Los osos de estos continentes provienen de un ancestro común, pero al separarse los continentes diferentes poblaciones quedaron aisladas, se adaptaron y evolucionaron de manera independiente. Las etapas iniciales del desarrollo embrionario en vertebrados están reguladas por genes. Millones de años atrás Oso pardo Oso malayo Oso andino Panda rojo Perro Panda gigante Mapache Construcción de árbol filogenético con la información homóloga que tienen sus genes. 2.3 Biogeografía La disciplina biológica actual que estudia la distribución geográfica de los seres vivos y sus causas se conoce como biogeografía. Esta ciencia explica la similitud que existe entre las especies actuales y las fósiles de una misma zona y las diferencias con los fósiles de otro lugar. La teoría de la deriva continental describe que las porciones de corteza terrestre fueron cambiando de posición y que no siempre estuvieron dispuestas como ahora. La distribución de las especies depende de factores ambientales actuales, pero también de eventos geológicos pasados. 2.4 Embriología La observación y comparación de embriones de organismos vertebrados llevó a la conclusión de que en sus primeras etapas de desarrollo sus morfologías eran similares. Sin embargo, en etapas posteriores estos organismos se diferencian hasta adoptar su forma adulta. Los cambios durante el desarrollo embrionario están regulados por genes que se conservan en las especies a lo largo del tiempo, por lo tanto en sus primeras etapas de desarrollo estos genes están activos para todos los organismos; luego pueden ser regulados por otros procesos celulares que desencadenan los cambios morfológicos visibles. La similitud del desarrollo embrionario en estadios iniciales en vertebrados evidencia, al igual que el registro fósil, la existencia de un ancestro común en estos organismos. 2.5 Biología molecular Las pruebas de biología molecular consisten en pruebas bioquímicas que se basan en la comparación de la estructura molecular de diferentes organismos. Cuanto más parecidas sean dos especies a nivel molecular, mayor será el parentesco evolutivo y viceversa. Actualmente, los métodos más utilizados para comparar organismos se basan en el estudio de las secuencias de ADN de genes específicos y de los aminoácidos de algunas proteínas. Con ellos se han elaborado árboles filogenéticos en los que quedan representadas las relaciones de parentesco entre diversos seres vivos. Inicialmente los científicos reconstruyeron la historia evolutiva de algunos organismos a partir de la información obtenida de los registros fósiles y de los organismos actuales. Sin embargo, con el desarrollo de las técnicas moleculares se evidenció que algunas especies habían sido clasificadas en clados a los que no pertenecen porque no comparten secuencias proteicas o genéticas similares al ancestro común sugerido. A causa de esta situación, se construyeron nuevas filogenias donde estas especies están en un clado junto a su ancestro común más reciente, ya que concuerdan en gran parte con sus secuencias genéticas.

4 Tema 2: Evidencias evolutivas Recordar y describir Anatomía comparada 1. En el esqueleto de una ballena actual se encuentran dos extremidades óseas (aletas) que son necesarias para su desplazamiento en el océano. Sin embargo, también se hallan huesos como la pelvis e isquion, cuya función es soportar el peso de un organismo cuando está de pie. Pelvis Isquion Cómo se explica la presencia de pelvis e isquion si este mamífero nada para desplazarse? Inferir y explicar Paleontología y registro fósil 2. En Chile se descubrió un cementerio de ballenas fosilizadas en pleno desierto de Atacama, en el cerro Ballena, a un kilómetro de distancia del océano Pacífico. También se han encontrado fósiles de dinosaurios en la Patagonia y moluscos en la cordillera de la zona norte-centro del país. a. Cómo se explica que existan fósiles de cetáceos tan lejos del actual océano? Adaptado de BBC Mundo (26/02/2014) b. Cómo explicas esta distribución de fósiles? Biología 1 o Medio 21

5 Tema 2: Evidencias evolutivas Identificar y deducir Paleontología y registro fósil 3. A continuación, se representan los estratos (A, B, C Z) de dos sitios diferentes. Observa la información que entrega la imagen y responde. Sitio 1 G Trilobite Dinosaurio F E Sitio 2 Ave Planta D Z Amonite Mamífero C B A V Y X W Pez Molusco Extrusiva Intrusiva a. En cuál de los estratos buscarías restos fósiles más antiguos? Fundamenta. b. En qué estrato(s) encontrarías los fósiles más recientes en ambos sitios? Justifica. c. Qué estratos del sitio 1 podrían haberse formado al mismo tiempo que en el sitio 2? Fundamenta. d. Cómo contribuye el proceso representado en las imágenes al entendimiento de la evolución de los organismos? Fundamenta. 22

6 Unidad 1: Evolución de los seres vivos Comprender y argumentar Anatomía comparada 4. Observa las siguientes estructuras y responde las preguntas. Ser humano Perro Delfín Murciélago Mariposa a. Las estructuras representadas corresponden a distintos organismos. Qué tienen en común? b. Qué funciones cumplen las estructuras representadas en cada uno de los organismos? c. Se puede decir que la estructura del perro es homóloga a la de la mariposa?, por qué? d. De todos los animales, cuáles tienen estructuras análogas? Justifica. e. Un científico mencionó que los huesos del ser humano y los del delfín son estructuras vestigiales. Argumenta por qué esta posición es errada y menciona dos pruebas de ello. Biología 1 o Medio 23

7 Tema 2: Evidencias evolutivas Comparar y analizar Embriología 5. Observa las siguientes etapas del desarrollo de distintos animales y luego responde las preguntas. Pez Salamandra Tortuga Gallina Conejo Ser humano Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 * Imágenes de referencia a. De la etapa 1, qué diferencias se aprecian entre el pez, la tortuga y la gallina? b. Observa los embriones de tortuga y del ser humano en sus distintas etapas. Se puede afirmar que tienen un ancestro común? En qué te basas para fundamentar tu respuesta? c. A continuación, se muestran los embriones que faltan de la etapa 2. Asigna cada embrión al organismo correspondiente. Justifica y valida tu elección d. A partir de tus conocimientos, el desarrollo embrionario constituye una evidencia evolutiva? Fundamenta. 24

8 Unidad 1: Evolución de los seres vivos Aplicar y evaluar Biología molecular 6. La secuencia de ADN permite determinar la homología molecular que tienen los organismos. Las secuencias de la siguiente tabla corresponden a una sección de la secuencia de la proteína hemoglobina de distintas especies. Las letras corresponden a las bases nitrogenadas que componen el material genético: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Secuencia de hemoglobina Especie Secuencia de ADN Ser humano 5 AAACAACATATT 3 Caballo 5 CGTAAACATAAA 3 Gorila 5 AAACAACATAAA 3 Chimpancé 5 AAACAACATATT 3 Cebra 5 CGTAAACATCGT 3 Analiza la tabla y responde las preguntas a continuación: a. Compara las secuencias de ADN de las siguientes parejas y luego anota el número de similitudes que encuentras entre ellas. Indica cuál tiene mayor similitud. Caballo-Cebra: Hombre-Chimpancé: Hombre-Gorila: Caballo-Chimpancé: Caballo-Gorila: Mayor similitud: b. Qué información entrega la comparación que realizaste en a. respecto de la similitud de las especies? Justifica tu respuesta. c. A partir de esta actividad y tus conocimientos, cuál es la importancia de la biología molecular? Biología 1 o Medio 25

9 Taller de desarrollo de habilidades disciplinares Observar evidencias La observación es un procedimiento en el que se emplean todos los sentidos para obtener información detallada de un cuerpo o de un fenómeno; se puede emplear la simple vista y también dispositivos como lupa o microscopio. A partir de la observación se puede conseguir información cualitativa y cuantitativa. La cualitativa es producto de las sensaciones percibidas por los órganos de los sentidos, como el color, la forma, la aspereza, el olor, el sabor, entre otras. La cuantitativa permite expresar y describir las características de lo observado en cantidades utilizando unidades de medida, como el volumen, el largo y la temperatura de un cuerpo. A partir del registro de las observaciones realizadas es posible interpretar los datos y con ello plantear hipótesis o extraer conclusiones de los hechos evidenciados. Las siguientes imágenes muestran dos fósiles encontrados en diferentes circunstancias. Observa con detención cada una de ellas y la información que entregan para luego responder las preguntas [cm] 43 [cm] 26

10 Unidad 1: Evolución de los seres vivos a. Identifica, según lo observado, a qué tipo de evidencia fósil corresponde cada imagen. b. Describe en forma detallada cada fósil. Utiliza toda la información que puedas obtener de las imágenes. Fósil 1 Fósil 2 c. Compara la descripción que realizaste para cada fósil. En cuál obtuviste mayor información? Explica y fundamenta. d. Qué criterio de observación utilizaste para describir cada fósil? Justifica tu respuesta. Biología 1 o Medio 27