Adaptación y evolución

Francisco Molina Freaner

freaner@unam.mx

Universidad de Sonora

Licenciatura en Biología

Curso: Ecología

región

biósfera

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

¿Cómo

explicar las

maravillas

naturales?

La explicación

pre-Darwiniana

contra la

explicación

Darwiniana.

Lo sobrenatural

contra lo natural

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

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

Modelos 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.

Unidad de evolución

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.

t1

t4

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.

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

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

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

Ind 1

Ind 2

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

Variación fenotípica heredable

El caso de Chaetodipus intermedius

Hopi Hoekstra y Michael Nachman (Universidad de Arizona)

Variación en el color del pelo

Formas melánicas y de color claro

Asociación

entre el color

del pelo y el

color de la

roca

Síntesis de las formas de melanina

Mc1r: gen

receptor de la

melanocortina-1

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

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

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

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

Otro ejemplo (agrícola)

Alelo normal; vulnerable a plaguicidas Alelo

alterno; resistente a plaguicidas

Sobrevivientes

Alelo ‘resistente’ se transmite a la siguiente generación

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¨.

Definición de adaptación

Caracteres o variantes de un carácter producidos

por selección natural para su función actual.

Diferencias entre adaptación y aclimatación

Ejemplos de adaptaciones

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. 1982. Exaptation,

a missing term in the science of form. Paleobiology 8:

4-15.

¿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.

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.

Procesos que cambian la composición genética

de las poblaciones: fuerzas evolutivas

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.

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)

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?

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