El profesor podrá guiar la discusión de la actividad favoreciendo la comprensión con las siguientes preguntas guía:

Transcripción

1 Evolibro La Enseñanza de la Evolución La evolución en el ecosistema, una cuestión de poblaciones Objetivos: Reconocer los factores ecosistémicos bióticos que actúan como presión de selección en una situación hipotética, y a la selección sexual como una variante de la selección natural, aplicando el principio de H-W para la determinación de una situación distinta al equilibrio que determina la evolución, mediante cálculos sencillos y discusión del concepto de probabilidad. Niveles: 1ºBD 2ºBDH (Adaptación para 1ºCBU al final de esta página) Requisitos conceptuales: Evolución, principio de Hardy-Weinber, dominancia, segregación, fenotipo, genotipo, homocigoto, heterocigoto, gen, alelo, fondo común de genes o acervo genético de la población, probabilidad, nomenclatura genética, Comunidad biológica, población, individuo, relaciones biológicas intra e y interespecíficas (predación y enemigo natural), selección natural y selección sexual La siguiente secuencia de imágenes, corresponden a una hipotética población de ratones, de la cual se conocen algunos aspectos de su biología y relaciones biológicas en el ecosistema. Sabemos que el color del pelo de los ratones está determinado por un par de genes, donde el gen A, determina que el pelo sea gris y su alelo a determina que el pelo sea blanco. Sabemos además que una pareja de ratones puede dar seis camadas por año de seis crías, más o manos, cada una. A las seis semanas de nacidas éstas pueden a su vez reproducirse; sin embargo algunos ratones no encuentran pareja. N generaciones Sabemos también que las lechuzas, cazan a los ratones localizándolos con la vista durante sus vuelos nocturnos. 2ª parte (consigna de trabajo) P(x) = nº de sucesos de interés. nº de sucesos totales Por qué la Tierra no está llena de ratones? Explica* En la figura se representa una muestra representativa de la población, se puede apreciar que a lo largo de varias generaciones, la población sufrió ciertos cambios. Observa que están representados los diferentes fenotipos. Asigna a cada individuo un genotipo posible y luego calcula la frecuencia del alelo A en la población P (A) en una población ( en el ejemplo se trabajará con la población1. Desarrollo de la actividad en el aula: El profesor podrá guiar la discusión de la actividad favoreciendo la comprensión con las siguientes preguntas guía: 1. Por qué la Tierra no está llena de ratones? 2. Cuáles son los factores que condicionan la supervivencia de la población de ratones? 3. Cuál es el (los) mecanismo(s) evolutivos actuante(s) en esta situación? 4. Se encuentra en equilibrio la población de ratones? Fundamenta tu respuesta.

2 Después de la discusión los alumnos resuelven la actividad, a continuación se muestra una posible resolución. Según establece el principio de dominancia, todos los ratones de fenotipo claro son homocigotos recesivos, los de fenotipo gris pueden ser homocigotos o heterocigotas. En el ejemplo se decidió que diez ratones sean heterocigotas y cinco homocigotas. En una situación real se determinan los genotipos de la muestra por secuenciación. En el aula, como en este ejemplo, dar por ciertos los valores genotípicos que los alumnos establecen sobre los ratones en blanco, en este caso 10 ratones grises son heterocigotos y cinco homocigotos A partir de lo anterior, se calculan las frecuencias alélicas observadas (también se puede trabajar a partir de las frecuencias genotípicas observadas). Calculo de la frecuencia del alelo dominante A, aplicando la fórmula de probabilidad P(x) = nº de sucesos de interés = 10 alelos A de AA + 10 alelosa de Aa = 20 = 0,33 nº de sucesos totales 60 alelos (2 alelos en cada individuo) 60 P(A )= p = 0,33 y dado que P(A) + P(a) =1 entonces P(a)= 1- P(A) Así que P(a)=q = 0,67 siendo: nº de sucesos totales: nº de alelos en en la población (fondo común de genes o acervo genético poblacional) nº de sucesos de interés= nº de alelos dominantes en el acervo genético de la población. A partir de estas últimas, se estiman las frecuencias genotípicas esperadas por H-W. Comparo las frecuencias genotípicas observadas con las esperadas. Si coinciden, entonces está en HW, si no coinciden no se está en HW. p(aa)= 0,33 x 0,33= 0,1 p(aa)= 0,67x 0,67= 0,45 aprox 0,5 p(aa)= 2( 0,33 x0,67)= 0,44 aprox 0,4 en una muestra de 30 individuos podemos esperar

3 0,1x30=3, tres individuos AA, pero en la muestra son 5. 0,5x30= 15 exactamente igual a la muestra 0,4x30=, 12 individuos Aa, pero en la muestra hay 10. Frecuencias Frecuencias Genotipos observadas Esperadas AA 5 3 Aa aa Cuando hay diferencias entre las frecuencias estimadas y esperadas se dice que no está en equilibrio H-W. Se puede asumir entonces que no está en equilibrio?, Cuánto de esas diferencias pueden deberse a error de muestreo? Cuánto de esa diferencia se explica por factores evolutivos como selección natural o migración? Para ver si las diferencias son significativas se utilizan instrumentos estadísticos, como por ejemplo el test de Chi 2,(ji 2 ) que excede los objetivos de esta actividad. Seguramente estas diferencias no sean significativas, porque la muestra de 30 individuos es muy pequeña, pero de ser significativa la diferencia, cómo lo interpretarla? Uno de los homocigotas (aa) parece estar dentro de lo esperado (15 individuos), pero el otro (AA) tiene Esto es así porque más que lo esperado (espero 3 y hay 5). Para los heterocigotos, al contrario, hay menos que tratándose de un caso lo esperado (espero 12 y tengo 10). de herencia cualitativa no polialélico de Cuando hay diferencias, se dice que no está en equilibrio HW, por lo que alguno de los dominancia no hay más supuestos no se cumple (ej. los apareamientos no son al azar, (Selección sexual) hay que dos alelos en la población selección debida al presión de selección por predación, o hay migración, etc.). Migración: En este caso puede ser que estén entrando homocigotos AA de otra población, o saliendo diferencialmente heterocigotos de esta población a otra. Selección: que el homocigoto AA esté siendo seleccionado sería raro porque también se debería estar seleccionando el heterocigoto que fenotípicamente es igual. Es interesante observar que a pesar de que los ratones blancos dependiendo del color del sustrato se ven favorecidos o no. Se podría proceder de la misma manera en la población 2 (próxima generación) Si en la población 2, que hay 14 grises se supone que 7 son heterocigotas y 7 homocigotas AA, sabiendo que hay 6 blancos como muestra la figura el cálculo de p en la poblacion 2 - P(A 2 )- sería como sigue: P(A 2 )= = 0,5 por lo que p = q = 0,5 40 Es muy frecuente confundirse y pensar que si las frecuencias génicas p y q son iguales (valen 0,5), la población está en equilibrio. Equilibrio significa no cambio en las frecuencias a través de las generaciones tratándose de un caso de herencia cualitativa no polialélico de dominancia no hay más que dos alelos en la población

4 Evaluación: tabla de valoración o rúbrica de corrección Pregunta1: Por qué la Tierra no está llena de ratones? Contenido Excelente (2puntos) Aceptable(1 punto) Insuficiente(0,5puntos) Totalmente insuf (0) Selección natural Selección sexual Sabe que el azar y la selección sexual pueden ser la causa de que algunos individuos no consigan pareja y que ésta última es una forma de selección natural. Reconoce las presiones de selección para la selección natural que relata el texto y el efecto del azar pero sin otras consideraciones. Explica mediante el relato de la predación sin aplicación de los términos técnicos (selección natural o presión de selección o efecto del azar) No responde Sabe que otras presiones de selección como la predación pueden determinar cambios en las frecuencias poblacionales. Sabe que hay otros factore de variación como la mutación y la migración aunque que no se aprecian en el ejemplo. Pregunta 2: Cuáles son los factores que condicionan la supervivencia de la población de ratones? Contenido Excelente(1punto) Aceptable (1 punto) Sabe que la presión de Nombra factores selección es toda condición bióticos y abióticos y Presión de que afecta la supervivencia los relaciona con selección de los organismos en el términos técnicos ecosistema y que incluye como selección factores bióticos natural sin usar el (relacionados con la término de presión comunidad biológica) y de selección. abióticos. Reconoce por lo menos un factor biótico en la lectura.( predación, competencia por la pareja, etc) Insuficiente (0,5 puntos) Explica mediante un relato dificultades para la supervivencia sin aplicar términos técnicos como selección natural o presión de selección. Insuficiente (0 puntos) Cualquier otra respuesta.

5 Pregunta 3: Cuales son los mecanismos evolutivos actuantes en esta situación? Fundamenta. Contenido Excelente (2puntos) Aceptable (1 punto) Insuficiente(0,5puntos) Totalmente insuf (0) Mecanismos evolutivos Sabe que los mecanismos evolutivos son la Selección Natural y la Deriva génica (efecto del azar). Sabe que siempre actúa la deriva con o sin selección natural Sabe que la selección sexual es una modalidad de selección natural. Reconoce que el azar incide en la reproducción diferencial (tanto en la obtención de pareja como en la capacidad de supervivencia hasta la edad reproductiva). Reconoce que actúa la selección natural, pero no considera selección sexual en su respuesta, ( no hay elementos para determinar si sabe que la selección sexual es un tipo de selección natural) Considera el azar en alguno de sus efectos Reconoce que actúa la selección natural pero no considera el azar en ninguno de sus efectos. ó Reconoce la SN y el azar pero incluye fenómenos que generan variabilidad como mecanismo evolutivo sin explicar la diferencia No hay elementos para determinar que sabe cuáles son los mecanismos evolutivos. Ó confunde mecanismos evolutivos con factores de variabilidad u otros procesos biológicos. Pregunta 4: Se encuentra en equilibrio la población de ratones? Fundamenta tu respuesta Contenido Excelente (2puntos) Aceptable(1 punto) Insuficiente(0,5puntos) Totalmente insuf (0) Procedimental (cálculo) Realiza correctamente los cálculos, aproximando resultado al segundo dígito después de la coma. Despeja correctamente p de q y viceversa Despeja correctamente, pero no aproxima; los cálculos son engorrosos pero no comete errores que induzcan a conclusiones equivocadas. Realiza los cálculos con errores que inducen a conclusiones equivocadas No responde Concepto de probabilidad Sabe la fórmula para cálculo de frecuencia y la explicita. Tiene concepto de probabilidad y realiza los cálculos sin errores conceptuales, obtiene conclusiones correctas. Realiza cálculos pero no obtiene los datos necesarios para sacar conclusiones correctas No responde Nomenclatura genética de la dominancia Sabe que las letras mayúsculas se asignan al alelo dominante y las minúsculas al recesivo Asigna mayúscula al dominante y minúscula al recesivo pero dos letras diferentes para los alelos (por ejemplo G y b) No discrimina mayúsculas de minúsculas y usa dos letras diferentes para los alelos ( por ejemplo GyB ó g y b) Interacción de dominancia entre alelos Fenotipo, genotipo, Homocigoto y heterocigoto Sabe que en la dominancia los heterocigotos manifiestan el mismo fenotipo que los homocigotas para el alelo dominante y aplica los conceptos asignando correctamente los genotipos a los fenotipos representados y fundamentando por escrito. Aplica conceptos asignando genotipos correctamente pero no fundamenta Asigna mal los genotipos porque: No tiene concepto de relación fenotipo-genotipo para la dominancia Ó Confunde con otras formas de interacción génica. Ó no responde Evolución y Principio de Hardy- Weinberg Sabe que el proceso de evolución implica cambio en las frecuencias génicas poblacionales. Entre generaciones y que el Su conclusión es que hay evolución pero no fundamenta. Su conclusión es que no hay evolución y fundamenta confundiendo igualdad de valor en las frecuencias génicas con el La conclusión es equivocada y sin fundamentar, ó No responde.

6 principio de H-W permite establecer si la población se encuentra o no en equilibrio a partir de la comparación de frecuencias observadas y esperadas en una población dada. concepto de equilibrio. Bibliografía Asimov y col. (1982) de ratones y mariposas nocturnas. El correo de la UNESC O. AÑO xxxv.mayo 1982.p13-15 Freeman,S. y J.C. Herron. (2002).Análisis Evolutivo. Madrid. España: Prentice Hall Tamarin. R. (1996). Principios de Genética. Barcelona. España. Reverté. Wonnacott,T.H. y R.J.Wonnacott.(1979).Fundamentos de Estadística Para administración y economía.limusa.mexico. Fuente de imágenes: Alicia Dutra Alburquerque y Adriana Rojas Fleming -2014