Unidad8.Procesosdelcambioevolutivo

8.1.Teoríasevolutivasdelaspoblaciones,derivagénicayselecciónnatural.

8.2.Evolucióndelmaterialgenéticoyorganismosgenéticamentemodificados.

Describircomohaocurridolaevoluciónmediantelosprocesosdemutaciónyrecombinacióndelmaterialgenético.

Evolución

• Cambiosomodificacionesenladescendencia.

• Evoluciónapequeñaescala(cambiosenlasfrecuenciasalélicasenunapoblacióndeunageneraciónalasiguiente).

• Evoluciónagranescala(laaparicióndediferentesespeciesapartirdeunancestrocomún).

• TodalavidaenlaTierravienedeunancestrocomún.

Registrofósil

Evidenciasdelaevoluicón:Evidenciaspaleontológicas

- Un fósil es cualquier evidencia de vida en el pasado.

- Estratos geológicos representan un registro tangible que muestra qué especies vivieron y cuándo.

- Las especies afines se suceden unas a otras en el tiempo y viven en espacios cercanos porque están relacionadas mediante la descendencia evolutiva.

Evidenciasdelaevoluicón:Anatomíacomparada

Estudiocomparativodelasestructurascorporales,basadoencambios

adaptativosexperimentadospororganismosenel

transcursodelaevolución

1. Estructurashomólogas2. Estructurasanálogas3. Estructurasvestigiales

Evidenciasmorfológicas

Evidenciasdelaevoluicón:Embriologíacomparada

LeydeVonBaer

“Lasformasmásavanzadasensusestadiosembrionariospasanporformassemejantesalosestadios

embrionariosdesusantepasados”.

Evidenciasdelaevoluicón:Biologíamolecular

CitocromooxidasaC• Humanosychimpancés=104aminoácidos• MonoRhesusdifiereenunaminoácidodelos104• Caballodifiereen11aminoácidos• Atúndifiereen21

TaxonomíaysistemáticaàEstudiodelaclasificacióndelosorganismosdeunaforma

sistemática.àAgrupaalosseresvivosconbaseensussemejanzasylos

separasegúnsusdiferencias.àOrganizaciónenformaarbórea.

Filogénias

Pece

sAn

fibio

sRe

ptile

sAv

esM

amífe

ros

Espe

cie1

Espe

cie2

Espe

cie3

Espe

cie4

Espe

cie5 Pedigrí

Macro-escala Micro-escala

FilogeniaHistoria evolutiva delflujo hereditario adistintos niveles evolutivos/temporales,

desde lageneaología degenesen poblaciones (micro-escala;dominio delagenéticadepoblaciones)hastaelárbol universal(macro-escala).

Elconcepto defilogenia

Métodosdeclasificacióntaxonómica

Principalesescuelastaxonómicas

Sistemática evolutiva:1940– J.Huxley,G.G.SimpsonyE.Mayr- Aspectos evolutivos- Similitud genética- Secuencia filogenética

Método fenético:1963– R.Sokal yH.A.Sneath- Corriente numérica- Unidades taxonómicas operativas (OTU)

Sistemática cladísta:1966– W.Hennig- Considera caracteres homólogos,yderivados- Parsimonia (minimiza elnúmero deeventos)

Métodosdereconstrucciónfilogenética:Parsimonia

Laexplicacióncientíficamássencillaqueseajustealaspruebas.Aplicadoalacreacióndeárboles,significaquelamejorhipótesisesaquellaquerequieremenoscambiosevolutivos.

ABC EFG D

AB

C

E

F

G D

ABC EFG D

Membrana celular

Forma circular

OjoTiempo

Filogenéticayevoluciónmolecular

Filogenética:Traza larelación ancestro-descendiente delosorganismos (árbol filogenético)adiferentes nivelestaxonómicos,haciendo una reconstrucción deesta relación enbaseadiversos caracteres homólogos (adquiridos pordescendencia directa),tanto morfológicos como moleculares.

Evolución molecular:estudia los mecanismos yprocesos quehan llevado alaformación dedichos caracteres,desde elniveldeposiciones deuncodón hastalaorganización yestructuragenómica yanatómica deunorganismo.

Unidad8.Procesosdelcambioevolutivo

8.2.Evolucióndelmaterialgenéticoyorganismosgenéticamentemodificados.

Describircomohaocurridolaevoluciónmediantelosprocesosdemutaciónyrecombinacióndelmaterialgenético.

¿QuéeslaBiotecnología?• Cienciamultidisciplinariacuyosustentoeselconocimientogeneradoen

diversasdisciplinas quepermiteelestudiointegral,lamodificación ylautilizacióndelosseresvivosdelplaneta—microorganismos,plantas,hongos,animales,etc.

• Buscahacerusoresponsableysustentabledelabiodiversidad,medianteeldesarrollodetecnologíaeficaz,limpiaycompetitiva parafacilitarlasolucióndeproblemasimportantesenmateriasdesalud,producciónagropecuariaeindustrialyremediaciónaldañodelmedioambiente.

AcademiaMexicanadeCiencias,2011

OrganismoGenéticamenteModificado(OGM)esunorganismovivocuyosgeneshansidomanipuladosartificialmente.

FAO2003.

Organismosgenéticamentemodificadosytransgénicos

Organismomodificadogenéticamente:Cualquierorganismovivo,conexcepcióndelossereshumanos,quehaadquiridounacombinacióngenéticanovedosa,generadaatravésdelusoespecíficodetécnicasdelabiotecnologíamoderna.

LosorganismosGMseestánutilizandopara:

• Profundizarenelestudiodeldesarrolloyfisiologíaanimal.

• Estudiarenfermedadesycontribuiraldesarrollodetratamientosmásefectivos.

• Producirproductosbiológicosútiles.

• Ensayarlaseguridaddevacunasyproductosquímicos.

• Incrementarlacalidadycantidadenanimalesdecultivoydesusproductos.

• Conseguirórganosquepuedanutilizarseentransplantes.

Losorganismosgenéticamentemodificados OGMstambiénseconocencomo:

• Organismosmejorados genéticamente.• Organismosproducidosconingenieríagenética(geneticallyengineeredorganisms).• Organismostransgénicos.

- Unorganismoquecontieneuntransgén quehasidointroducidousandoingenieríagenética(nocruzamiento).

- Transgenes:Genogenesespecíficostransferidosdeunorganismoaotro.- Métodos:

- TransferenciadeDNAapartirdeunvector- Silenciadodegenes

OGMAgriculturavsAcuacultura

Agricultura:El“arte”decultivarlatierra.Producción decultivodelsuelo,eldesarrolloylacosecha,laexplotacióndebosquesyselvas(silvicultura),lacríaydesarrollodeganado.

Acuacultura:Eselcultivoderecursosdulceacuícolasymarinos(plantasyanimales)paraelconsumoousohumano.

• Agricultura:

– Biotecnologíaalimentaria:Usodelagenéticaparamejorarlascaracterísticas deplantas,animalesymicrorganismos.

– 60-100millonesdehectáreas.

OGMenAcuacultura

- Ocurrenaturalmenteenlanaturaleza.

- Selecciónnatural:

- Seleccióndelmásapto.

- Caracteresdeseablespasanalasiguientegeneración.

Enagriculturasehausadolamodificacióngenéticadelosorganismos(plantasyanimales)paraobtenercaracterísticasdeseablesapartirdelcruzamientoartificial.

cruzamientoartificialà transferenciaalazardecaracterísticasenunamismaespecie.

¿Porqué seleccionar ciertas características?

- Ocurredesdehacemilesdeaños.- Aumentarlaproducciónylacalidaddelosproductos.

Selección delíneas puras

- Reproduccióndeorganismosconciertascaracterísticasdeseadas.

- Sólolascríasqueexpresanlacaracterísticadeseadaseutilizancomoreproductores.

- Estascríassereproducendurantemultiplesgeneracioneshastaquecadageneraciónsólopresentelacaracterísticaselecionada. Ejemplo:Seleccióndelineaspurasdepezbetta

paraobtenercoloracionesdeseadas.

Otras estrategias biotecnológicas utilizables enacuacultura son:

•Cría selectiva•Transgénicos•Manipulación cromosómica y Poliploidia•Células madre, embrionarias y germinales• Clonación y genómica

Estastécnicaspuedenydebenintegrarsealasnuevastecnologíasdereproducciónparala

MEJORAGENÉTICA.

Entrecruzamiento ocruzamiento artificial- Combinandodosomáscaracterísticasdeseablesenuna

progenie.

Origen:Gjedrem,T.yBaranski,M.2009.Selectivebreedinginaquaculture:AnIntroducction.

- Desvetaja:Tomademasiadotiempoymuchaspruebasantesdealcanzarlosresultadosesperados.

Transferencia horizontal degenes- Eselmovimientodelmaterialgenéticoentreorganismos

unicelularesomulticelulares.

- SeobtienemásrápidolacaracterísticadeseadaapartirdelADNdelorganismo.

- Nodependedelmétododeselecciónartificialycruzamientosquepuedentomarañosparaobtenerlacaracterísticadeseada.

¿Porqué usar/hacer transgénicos?

Labiotecnologíapermitelatransferenciadeunoomásgenesespecíficosdeunorganismoalotro.

Transferenciadegenes(ADN)apartirdeunvector

Lenguado

SalmóndelAtlánticotransgénico

Genpromotor

Gendelahormonadecrecimiento

Zoarces americanus esunaespeciedepecesdelafamiliadelosZoarcidae

Oncorhynchustshawytscha esunpezdelafamiliadelosSalmonidae

¡Machoscrecenmuchomásquelashembrasymásrápido!

1-Sexado2-HíbridosO.niloticus xO.aureus dabanmásmachos(bajócalidadgénica)3-Hormonas4-TecnologíaYYmacho(TodoslosdescendientessonXY)

Supermachos (Fishgen enelRU)

HSB: - Toleraaguamáscalidaynivelesmásbajosdeoxígenoquelalobinarayada.- Crecemásgrandequeellobinablanca.- Crecemásrápidoquesuspadres.- ¡Generalmenteesestéril!

Anadromo(habita lagos)

Anadromo-Eurihalino(habita esteros-rios)

Híbridosdelobina

ARGUMENTOSAFAVOR

ØLatecnologíagenéticahahechoposiblequelosalimentosseanmásnutritivos.

ØOrganismosmásresistentesaenfermedades.

ØPuedencrearse“variedades”capacesdevivirenambientesextremos.

ØEstastécnicasayudaránaconservarespeciesenpeligrodeextinción.

• Mayornivelderesiduostóxicosenlosalimentos.

• Posibilidaddegeneracióndenuevasalergias.

• Contaminacióndevariedadestradicionales.

• Impactoecológicodeloscultivos.• Dependenciadelatécnicaempleada.• Obligatoriedaddelconsumo.• Monopolizacióndelmercado,controldel

productor.

ARGUMENTOSENCONTRA

(Greenpeace)

Políticaylegislación

• Documento:20preguntassobrelosalimentosgenéticamentemodificados

• CadaalimentoGMysuinocuidaddebenserevaluadosindividualmente.NoesposiblehacerafirmacionesgeneralessobrelainocuidaddetodoslosalimentosGM.

• LosalimentosGMactualmentedisponiblesenelmercadointernacionalhanpasadolasevaluacionesderiesgoynopresentanriesgosparalasaludhumana.

• Nosehandemostradoefectossobrelasaludhumanacomoresultadodelconsumodedichosalimentosporlapoblacióngeneralenlospaísesdondefueronaprobados.

• ElusocontinuodeevaluacionesderiesgoenbasealosprincipiosdelCodexy,dondecorresponda,incluyendoelmonitoreopostcomercialización,debeformarlabaseparaevaluarlainocuidaddelosalimentos.

(Organizaciónmundialdelasalud–OMS,2006)

•Una ley mexicana sobre bioseguridad de 2005 estipula la obligatoriedad deletiquetado, siempre que se trate de transgénicos cuyo contenido nutricional seasignificativamente distinto al de otros alimentos. MODIFICADA EN 2009.

Estrategiasde cortoplazo

Cruzaintra-específica

Apareamientoentreindividuosdelamismaespecieperodediferentesvariedades.CrecimientoHeterotico(HeterosisovigorhÍbrido)vistoenel55yel22%decruzasdebagredecanalylatruchaarcoiris.HeterosisparaS.aurata silvestrexcultivo;bagredecanalycarpacomúnincrementandel30- 60%elcrecimientosobrelospadres.

Reversiónsexualycría

Todalatilapiamachotieneincrementosdel60%dependiendodelsistemadecultivo.Todaslatruchashembrascrecenmásrápidoytienenmejorcalidaddecarne.

Manipulacióncromosomica

TriploidesdePagrus sp.tienentasadecrecimientosimilarquediploidesalos10mesesdeedad,perosonmásgrandesyestérilesalos18meses.TriploidesdeDicentrarchuslabrax (lobina)muestrancrecimientoinconstanteenrelaciónadiploidesytienenmenoríndicegonadal.Mejorasdecrecimientoyeficienciadeconversiónentriploidesdetrucha,bagre,lenguado,ostras.TilapiadelNilocrece66-90%másquediploidesypresentamenordimorfismosexualparatamañodelcuerpo.

Estrategiasdemejoragenética

EstrategiasdemejoragenéticaEstrategiasdelargoplazo

Tasadecrecimiento

50%másdespuésde10generacionesensalmóncoho;dorada20%aumento/generación;Ostras10-13%degananciaenunageneración.

Toleranciafisiológica(stress)

Truchaarcoirisresistentepresentaaumentoenlosnivelesdecortisolenplasma.

Resistenciaaenfermedades Mayorresistenciaaedemasencarpacomún.

Resistenciaacontaminantes

Laprogeniedelíneasseleccionadasametalespesados(Hg,CdyZn)sobrevive3- 5vecesmásquelaprogeniedelíneasnoexpuestas.

Madurezytiempodedesove

Truchaarcoirisadelantaeldesove60días.

Transferenciadegenes

Salmóncohoconhormonadelcrecimientoypromotordesalmónsockeyecrece11vecesmasquelosnotransgénicos.Elsalmóndelatlánticocrece400%masrápidoduranteelprimerañodevida.