Adaptación y evolución

Transcripción

1 Universidad de Sonora Licenciatura en Biología Curso: Ecología Adaptación y evolución Francisco Molina Freaner freaner@unam.mx

2 biósfera región paisaje ecosistema comunidad interacción población individuo Las características de las poblaciones cambian a través del tiempo. El proceso de adaptación es un proceso de ajuste de los organismos a las condiciones del ambiente donde viven

3 Cómo explicar las maravillas naturales? La explicación pre-darwiniana contra la explicación Darwiniana. Lo sobrenatural contra lo natural

4 Aportaciones de Darwin Descendencia con modificación: todos los seres vivos descienden de ancestros comunes Mecanismo responsable de la evolución: selección natural Mecanismo responsable de la adaptación: selección natural Remoción del dominio de la iglesia la explicación del origen de las adaptaciones y los seres vivos Reemplazo de la concepción esencialista (tipológica) por el pensamiento poblacional

5 Concepción tipológica y poblacional Filosofía antigua que clasifica la diversidad de la naturaleza en categorías fijas. Las especies tienen un tipo o esencia. La variabilidad dentro las especies es ruido o ilusión. No hay gradación entre tipos, la evolución es transformacionista Concepción poblacional: énfasis en la variabilidad entre los individuos de las poblaciones. Todos los organismos tienen rasgos únicos y pueden ser descritos colectivamente en términos estadísticos. Sin embargo, los promedios son abstracciones estadísticas: solo los individuos que componen las poblaciones tienen realidad

6 Modelos de evolución

7 Unidad de evolución Un obstáculo para entender como es la evolución, es la concepción errónea de que los organismos evolucionan, en el sentido Darwiniano, durante sus vidas. La selección natural actúa sobre los individuos afectando la probabilidad de sobrevivir y tener éxito reproductivo. Sin embargo, el impacto evolutivo de la selección natural se vuelve aparente solo cuando se sigue como la población de organismos cambia en el tiempo Son las poblaciones las que evolucionan, no los individuos.

8 Evolución: definición La evolución se define como el cambio en las frecuencias de los variantes que existen en la población. Cambio en la composición genética de la población. t 1 t 4

9 Condiciones necesarias y suficientes para la evolución por selección natural. Variación fenotípica Esta variación debe de ser heredable La variación debe de afectar la adecuación o eficacia biológica de los portadores. Consecuencia: evolución por selección natural.

10 Variación genética Información genética: ADN Secuencias de ADN Secuencias codificantes (genes) y secuencias no codificantes (espacios intergénicos, intrones, etc.) Variación neutral Variación genética que se expresa fenotípicamente: aquella que modifica las secuencias de aminoácidos y afecta la morfología o la fisiología

11 Secuencias de nucleótidos y secuencias de aminoácidos Ind 1: GAC-GAC-CAT-AGA-CCA-GCA-TAG Ind 2: GAC-TAC-CAT-AAG-ACC-TCA-TAA Ind 3: GAC-TAC-CAT-AAG-CCC-TCC-TAG Ind 4: GAC-TAG-CGT-AGG-CCA-TCG-AAG Ind 5: GAT-GAG-CAT-AAG-CCA-GCA-TAA Ind 1 Ind 2 Gli Ala Ile Leu Asp Arg GGA-GCC-ATA-TTA-GAT-AGA GGA-GCA-ATT-GTA-GAT-AGA Gli Ala Ile Fen Asp Arg Aminoácidos Nucleótidos Nucleótidos Aminoácidos

12 Variación visible para la selección natural Las mutaciones sinónimas (silenciosas) son en gran medida invisibles a la selección natural porque no afectan el fenotipo de los portadores En cambio las mutaciones no sinónimas (aquellas que cambian aminoácidos) pueden estar sujetas a la selección natural dependiendo de como modifiquen el fenotipo

13 Variación fenotípica heredable El caso de Chaetodipus intermedius Hopi Hoekstra y Michael Nachman (Universidad de Arizona)

14 Variación en el color del pelo

15 Formas melánicas y de color claro

16 Asociación entre el color del pelo y el color de la roca

17 Síntesis de las formas de melanina Mc1r: gen receptor de la melanocortina-1

18 Análisis de las secuencias de nucleótidos de Mc1r (954pb). -Secuencias de individuos de pelo oscuro y pelo claro. Mayor variabilidad nucleotídica en las formas claras. En las formas oscuras, monomórficas en las posiciones 52 (T), 325 (T), 478 (T), 633 (C) y 639 (C). Diferentes nucleótidos en esas posiciones para las formas claras. -Cuatro substituciones de aminoácidos entre las formas oscuras y las formas claras. Cis, Trp, Trp e His en formas oscuras y Arg, Arg, Arg, Gln en las formas claras -Resultado: Pelo oscuro o pelo claro

19 Variación fenotípica heredable Variación genética que se expresa en el funcionamiento o apariencia del organismo. Por ejemplo, variación en el color del pelo en Chaetodipus intermedius. No toda la variación genética se expresa fenotípicamente No toda la variación fenotípica tiene base genética

20 Tercera condición necesaria y suficiente para la evolución por selección natural La variación debe de afectar la adecuación o eficacia biológica de los portadores. Los variantes deben de diferir en la habilidad para sobrevivir o reproducirse Los diferentes variantes de la población dejan mas o menos descendencia Por tanto, las frecuencias de los variantes mas aptos aumentan en frecuencia

21 Consecuencias del color del pelo en C. intermedius Formas oscuras se asemejan al color de la roca volcánica Formas claras se asemejan al color del granito Formas claras mas visibles en roca volcánica Formas oscuras mas visibles en granito Estudios sobre depredación de roedores: mayor depredación de formas claras en roca volcánica y mayor depredación de formas oscuras en granito. Ratones oscuros sobreviven mas en roca volcánica y ratones claros sobreviven mas en granito Consecuencia: evolución por selección natural

22 Otro ejemplo (agrícola) Alelo normal; vulnerable a plaguicidas Alelo resistente se transmite a la siguiente generación Sobrevivientes Alelo alterno; resistente a plaguicidas

23 Adaptación Ad + Aptus: llegar a ser apto para algo particular. Concepción Darwiniana actual El ambiente presenta problemas para los organismos. Los organismos desarrollan soluciones para enfrentar estos problemas.

24 Definición de adaptación Caracteres o variantes de un carácter producidos por selección natural para su función actual. Diferencias entre adaptación y aclimatación

25 Ejemplos de adaptaciones

26 Problemas con el concepto de adaptación. Cualquier carácter es adaptativo? Selección natural es todo poderosa y la fuerza evolutiva mas importante? Paradigma Panglossiano Ex-aptación: Caracteres que desempeñan una función actual que no fueron producidos por selección natural. Carácter producido por otras fuerzas evolutivas (o incluso por selección para otra función ) pero co-optado para su función actual: Gould, SJ y ES Vrba Exaptation, a missing term in the science of form. Paleobiology 8: 4-15.

27 Puede la selección natural producir organismos perfectos? NO!. Hay varias razones por las cuales la selección natural no puede producir perfección 1. Conflictos entre funciones. Aletas de focas: movimiento en tierra vs. agua 2. No toda la evolución es adaptativa. La estructura genética de las poblaciones está influenciada por eventos aleatorios. Por ejemplo, los fundadores de nuevas poblaciones no necesariamente son los individuos mas aptos en el nuevo sitio sino los que migraron al nuevo hábitat por azar. 3. La selección natural solo edita la variación existente. La selección favorece a los variantes mas aptos a partir de los fenotipos disponibles en la población. Los nuevos variantes no surgen por encargo.

28 Procesos que cambian la composición genética de las poblaciones: fuerzas evolutivas Si la evolución se define como cambios en las frecuencias alélicas (variantes de un gen) de las poblaciones, hay varios procesos que pueden alterar esas frecuencias en una población: Mutación Deriva génica Migración (Flujo génico) Selección natural Solo la selección natural puede ser adaptativa. La mutación, deriva génica y migración producen cambios que no necesariamente son adaptativos.

29 Evolución adaptativa vs. no adaptativa La selección natural es la única fuerza evolutiva que generalmente adapta a la población a su ambiente La selección siempre favorece la propagación de características favorables y elimina las desfavorables. Las otras tres fuerzas evolutivas (mutación, deriva génica y migración) afectan a las poblaciones de forma positiva, negativa o neutral.

30 Ciencia vs Religión Creencias: derechos, no obligaciones Educación laica (ajena a doctrinas religiosas) en las instituciones públicas Implicaciones de la teoría de la evolución Ateos, agnósticos y creyentes Principio del NOMA (S. J. Gould)

31 Resumen Aportaciones de Darwin Que es evolución, que es adaptación Condiciones para que opere la selección natural Problemas con el concepto de adaptación Preguntas para examen: Cómo definimos evolución? Qué entendemos por adaptación?

32 Tarea Leer alguno de los dos artículos (El legado de Darwin o Qué es la selección natural?) que subiré al Blog y escribir un resumen de una cuartilla con su opinión, crítica o comentario. para cuando? Próxima semana Siguiente clase: Relación organismo-ambiente. Concepto de nicho