3.- La Selección Natural

Transcripción

1 3.- La Selección Natural Mertxe de Renobales Scheifler Colaboradora Académica Honorífica Dpto. Bioquímica y Biología Molecular Facultad de Farmacia Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unib. mertxe.derenobales@ehu.eus 1 Aulas de la Tercera Edad Curso

2 Subtemas introducción: qué es y qué no es evolución? la cría selectiva o selección artificial conceptos básicos Gregor Mendel y las leyes de la herencia los agentes del cambio en la frecuencia de alelos la Selección Natural bibliografía 2

3 La Selección Natural - Introducción evolución: proceso por el que los organismos que existimos actualmente descendemos de los que nos precedieron desde el comienzo de la vida. descendencia con modificaciones a partir de un antepasado común C. Darwin. responsable de o impresionantes similitudes entre todos los organismos o enorme diversidad de la vida la única teoría científica fundamental al alcance de todas las personas 3

4 La Selección Natural - Introducción variabilidad genética entre los individuos de una población caracteres heredables interacción con el ambiente en el que viven presiones selectivas unos individuos se reproducirán más que otros (eficacia biológica) adaptación a su entorno cambio en las características de la población 4

5 La Selección Natural - Introducción aspecto central variación de los % de los diferentes genes ( variación de la frecuencia genética ) en una población de individuos sobre la que pueden actuar las fuerzas selectivas externas o medio ambiente, alimentos, etc examinaremos la evolución tal y como se entiende hoy aspectos desconocidos para Darwin: o las leyes de la herencia o la genética de poblaciones o la deriva genética o la biología molecular: estructura de los genes y genomas 5

6 La Selección Natural - Introducción teoría moderna de la Evolución 6 la vida en la tierra fue cambiando gradualmente a partir de una especie primitiva quizá una molécula autorreplicativa- que vivió hace más de millones de años; al pasar el tiempo fue dando origen a una diversidad de especies nuevas; el mecanismo responsable de la mayoría (pero no todos) de estos cambios evolutivos es la selección natural palabras clave o cambios graduales o antepasado común o nuevas especies JA Coyne, Why Evolution is true, Oxford Univ. Press, 2009 o selección natural y otros mecanismos evolutivos

7 Qué es y qué No es Evolución? cuál de estas 2 poblaciones de insectos ha evolucionado? A: año de sequía, pocas plantas, poco alimento para los escarabajos: escarabajos de menor peso B: escarabajos con gen color marrón (10%) se camuflan mejor al cabo de un tiempo 7

8 Qué es y qué NO es evolución? caso A NO hay evolución todos los escarabajos pesan menos porque tienen menos comida no afecta a los de un color más que a los del otro o las proporciones de unos y otros escarabajos se mantienen constantes en el tiempo. caso B SÍ hay evolución 8 como los marrones se camuflan mejor, sobreviven más y dejan más descendencia al cabo de un tiempo, la proporción de marrones es mucho mayor (90%) que la de verdes, y la población ha cambiado o la frecuencia de los genes que controlan el color ha cambiado en la población.

9 La Cría Selectiva o Selección Artificial mejora genética de animales y/o plantas inspiración de Darwin si un hombre, con paciencia, puede seleccionar variaciones que le son útiles, por qué en las circunstancias complejas y variables de la vida no iban a aparecer variaciones útiles a los seres vivos que sean preservadas y seleccionadas? El Origen de las Especies en un grupo de individuos de la misma especie no todos son idénticos seleccionamos una característica que nos interesa cruzamos los individuos que tienen esa característica o repetimos el cruce entre los descendientes que tienen esa característica durante varias generaciones o cómo será la población de individuos al cabo de varias generaciones??? 9

10 La Cría Selectiva o Selección Artificial ejemplo hipotético: pueblo A: ley obligatoria (bajo pena de muerte) o sólo las personas que miden más de 1.70 m de altura pueden tener hijos, durante 10 generaciones o cómo será al final la altura de los habitantes del pueblo A? pueblo B: no existe esa ley obligatoria y las personas procrean al azar o cómo será la altura de los habitantes del pueblo B al cabo de 10 generaciones? presión selectiva que favorece la reproducción de algunos individuos pero no de otros: ley obligatoria 10

11 La Cría Selectiva o Selección Artificial todos son la misma especie 11

12 Conceptos Básicos el ADN: molécula que almacena -codificada- la información genética de una célula, de un organismo el código es la secuencia (el orden) de letras la célula usa el ADN para hacer sus proteínas 12

13 Conceptos Básicos las leyes de la herencia - Gregor Mendel ( ) monje agustino, abadía de Brno (Rep. Checa) o estudió los guisantes gen del color o alelos: 2 copias del gen del padre y de la madre pueden ser iguales o diferentes 13 o guisante rosa: RR (1 R del padre y 1 R de la madre ) o guisante blanco: bb (lo mismo)

14 Conceptos Básicos leyes de la herencia (cont.) 1ª ley de Mendel parental parental X R R b b 14 1ª generación filial (F1) Rb todas las flores rosas iguales que el parental femenino????

15 Conceptos Básicos 1ª ley de Mendel (cont) algunas definiciones gen dominante: su carácter aparece en la 1ª generación filial (F1) o color rosa gen recesivo: su carácter NO aparece en la F1 o color blanco 15 genotipo: conjunto de genes (con sus alelos) que tiene un individuo o las flores rosas (Rb) NO tienen el mismo genotipo que las flores rosas (RR) fenotipo: características que se manifiestan en la F1 o todas las flores rosas tienen = fenotipo y genotipo (Rb y RR).

16 Conceptos Básicos 1ª ley de Mendel (cont.) cómo podemos saber qué alelos (genotipo) tienen las flores rosas principio de la segregación de los alelos cruzamos entre sí las plantas de F1 (todas rosas): X F1 Rb Rb F2 16 RR Rb Rb bb

17 Conceptos Básicos en una población la evolución ocurre de generación en generación al ir cambiando la proporción de los alelos los individuos de la población NO evolucionan durante su vida para que haya evolución en una población de individuos, la frecuencia de los alelos en una población tiene que cambiar 17 cuáles son los agentes de ese cambio?

18 Los Agentes del Cambio variabilidad genética en una población mutaciones heredables transferencia de genes entre organismos o vertical o reproducción sexual (padres a hijos) o horizontal : transferencia NO sexual duplicación de genes duplicación del genoma completo (poliploidía) fusión de genomas completos (drástico) flujo de genes: entrada y salida de genes de una población deriva genética apareamiento no al azar 18

19 1.- mutaciones Los Agentes del Cambio cambio en una (o varias) letras del ADN o ocurren al azar, ritmo lento en la naturaleza o el efecto para la célula / organismo puede ser bueno, malo, letal, o neutro o en una célula cualquiera del organismo piel tumor o en una célula germinal (óvulo, espermatozoide) se transmite a la siguiente generación 19

20 Los Agentes del Cambio cómo ocurren las mutaciones espontáneas, en la naturaleza (muy lentamente, al azar) o radiaciones UV o errores durante la replicación de una célula aparece en la célula hija 20 o errores en el sistema de reparación de errores de las células

21 Los Agentes del Cambio cómo ocurren las mutaciones (cont.) inducidas artificialmente para la mejora de cultivos / ganado o muchos procedimientos diferentes transferencia de genes entre células u organismos vertical, o reproducción sexual: de padres a hijos o produce nuevas combinaciones de genes (más adelante) horizontal : la transferencia NO sexual de genes entre organismos diferentes (más adelante) o organismos no relacionados duplicación de genes y/o genomas enteros más adelante 21

22 Los Agentes del Cambio 2.- flujo de genes: entrada o salida de genes (alelos) de una población migraciones de individuos en edad reproductiva o inmigrantes: se mezclan (o no) con la nueva población o polen de plantas distintas (misma especie) 22

23 Los Agentes del Cambio 2.- flujo de genes (cont.) saca alelos de una población original o puede quedar distinto % de cada alelo en la población original o al mezclarse distintas poblaciones puede disminuir las diferencias entre ellas acervo genético: conjunto de todos los genes que tiene una población o las migraciones modifican el acervo genético de la población 23

24 3.- deriva genética Los Agentes del Cambio cambio en el acervo genético (conjunto de todos los genes) de una población debido a la casualidad 24 o algunos individuos, por casualidad, dejan más descendientes que otros los genes de la generación F1 no tienen por qué ser mejores ni más sanos o pesca extractiva

25 Los Agentes del Cambio 3.- deriva genética (cont.) efecto del tamaño de la población 25 población grande: 1 millón de individuos o gen de la altura : 2 alelos ( alto y bajo ) o 2 millones de alelos (2 alelos / persona) o en la población: copias (1%) del alelo alto (NO es que haya personas altas) o si unas pocas personas que tienen el alelo alto no dejan descendencia, no se notará mucho. población pequeña: 50 individuos o 100 copias del gen de la altura (2 alelos / persona) o en la población sólo hay 1 copia del alelo alto (1%) o si esta persona no deja descendencia, desaparece el alelo alto de la población.

26 Los Agentes del Cambio 3.- deriva genética (cont.) 26 efecto de las migraciones o el grupo de individuos que se va se lleva sus genes se van la mayoría de los que tienen el alelo alto en el grupo que se ha ido, la % del alelo alto es mucho mayor que en el grupo que se queda. efecto del cuello de botella o el nº de individuos de una población se reduce drásticamente por una catástrofe la peste negra en Europa eliminó más del 30% de la población guerras, terremotos, inundaciones, etc la composición genética de la población ha cambiado

27 Los Agentes del Cambio 4.- apareamiento entre individuos que no ocurre al azar más frecuente buscar pareja entre las personas del entorno, generación tras generación o subpoblaciones de individuos muy homogéneos genéticamente (es problemático) apareamiento entre individuos físicamente cercanos favorece la endogamia autopolinización en algunas plantas 27

28 La Selección Natural el principal agente que cambia las proporciones de genes en una población principal agente de la evolución diversidad de caracteres (variabilidad) en una población unos individuos se reproducen más y dejan más descendencia que otros cuyas características son hereditarias 28 evolución

29 La Selección Natural interacción con el entorno: una presión selectiva externa o agente de selección factores abióticos: o temperatura (cambio climático), humedad (sequía, inundación), distintas contaminaciones, salinidad, O 2 y CO 2, radiaciones, luz (altitud, latitud), presión (altura, fondo del océano), zonas intermareales, etc o las células/organismos se protegen (adaptan) factores bióticos o competencia con otros organismos por alimentos; depredadores y parásitos; búsqueda de pareja; descendencia vigorosa y fértil; presencia humana uno o varios a la vez! 29

30 actúa sobre el fenotipo La Selección Natural el individuo se adapta a la presión selectiva y tiene mayor éxito en la reproducción o interacción entre el fenotipo (características externas) y el ambiente mayor o menor nº de descendientes adaptación carácter(es) que permite a los individuos que los poseen superar con éxito los agentes de selección o éxito reproductivo en un ambiente determinado 30

31 La Selección Natural ejemplo de presión selectiva debida a la contaminación industrial en Inglaterra, siglo XIX sci/genbio/espv2/data/evol ution/002/index29.html 31

32 La Selección Natural ejemplo de distintos ecotipos debidos a la altitud California Nevada 32 Raven et al. Biology of Plantas, 6ª ed, pg 247, Freeman, 1999.

33 La Selección Natural eficacia biológica: la capacidad de un genotipo concreto (escarabajos de color marrón), en un ambiente concreto, de dejar descendientes. mayor eficacia biológica, mayor nº de descendientes individuo más apto (en condiciones concretas): o no es necesariamente el más fuerte, el más sano, el más grande, el más rápido, etc o es el que tiene mayor capacidad de sobrevivir, reproducirse, y dejar sus genes en la siguiente generación. interacción del ambiente con el genotipo 33

34 La Selección Natural NO es previsora, NO tiene un plan, NO mira hacia adelante o actúa sobre las variaciones existentes en ese momento y lugar, y según la presión selectiva concreta los individuos ya tienen las mutaciones sin saber qué va a venir en el futuro o un nuevo carácter no aparece en una población teniendo en cuenta lo que va a suceder el carácter está en la población y según cuál sea la presión selectiva, será favorable, neutro, o desfavorable. 34

35 La Selección Natural guarda las huellas de lo que ha sucedido en el pasado la investigación trata de interpretar esas huellas para reconstruir el pasado evolutivo NO produce organismos más perfectos ninguna población, ningún organismo está perfectamente adaptado NO es aleatoria no actúa al azar 35

36 Bibliografía Mecanismos de la Evolución Univ. de Berkeley, en español: _14_sp M Soler (ed). Evolución la base de la biología. Capítulo 7: Selección Natural y Adaptación. Proyecto Sur de Ediciones, PH Raven, RF Evert, SE Eichhorn. Biology of Plants, 6th ed. Capítulo 10: Genética y Herencia. Capítulo 12: el Proceso de la Evolución. Freeman,