Especiacin

Liceo de CoronadoXI Nivel, 2016.Evolucin y Especiacin

La variacin es la materia prima de la evolucin. Sin variacin gentica no es posible la evolucin.A mayor variabilidad gentica de una especie, mayores sern sus probabilidades de sobrevivir a cambios en el ambiente.La Biologa actual no se puede concebir sin el concepto de evolucin, ya que la naturaleza es dinmica, y la vida en esta tierra es un constante cambio, una contante evolucin

Evolucin:Se refiere a los cambios o conjunto de transformaciones que sufren los organismos a lo largo del tiempo.

Fuerzas evolutivas que causan microevolucinMutaciones.Deriva gentica.Migracin gentica.Seleccin natural.Reproduccin sexual.

p = f(A)

Deriva gentica

Seleccin natural

Mutacin

MigracinLos factores que actan sobre los genes (alelos) y sus frecuencias en las poblaciones, son las fuerzas de la evolucin:Fuerzas de la EvolucinReproduccin Sexual

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MutacinEs un cambio en el material gentico que es heredable y no siempre se manifiesta en el fenotipo

Es la principal causa de alelos nuevos y combinaciones gnicas (variacin).

Deriva gentica:Es un cambio en la frecuencia gnica que ocurre por azar.

Es causante de las diferencias entre especies afines (variabilidad), especialmente las que se encuentran separadas por factores geogrficos

Efecto fundador

q

la poblacin afrikner de colonos holandeses de Sudfrica desciende principalmente de unos pocos colonos. En la actualidad, en la poblacin afrikner existe una frecuencia excepcionalmente alta del gen que causa la corea de Huntington debido a que dio la casualidad de que aquellos colonos holandeses originales eran portadores de ese gen con una frecuencia excepcionalmente alta. Este efecto es fcil de reconocer en las enfermedades genticas pero, por supuesto, los eventos fundadores afectan a la frecuencia de todo tipo de genes.

Los Amish (menonitas) de Lancaster (Pennsylvania), descendientes de inmigrantes predominantemente suizos de habla alemana, presentan una frecuencia inusitada de un gen escassimo en el resto de la poblacin mundial, que en estado de homocigosis provoca una combinacin de enanismo y polidactilia. Desde que se form en 1770, la comunidad Amish ha presentado 61 casos con esta anomala gentica, prcticamente los mismos que el resto del mundo. De los Amish que hay en el mundo, el 13% porta o manifiesta el gen afectado como consecuencia de que entre los 12 individuos fundadores, uno de ellos era portador del mismo.

Los elefantes marinos del norte tienen poca variabilidad gentica, probablemente, por un cuello de botella por el que les hicieron pasar los hombres en la dcada de 1890. La caza hizo disminuir el censo poblacional hasta tan slo 20 individuos a finales del siglo XIX. Desde entonces, su poblacin ha retornado hasta ms de 30000, pero sus genes todava llevan las seales de ese cuello de botella: su variabilidad gentica es mucho menor que la de una poblacin de elefantes marinos del sur que no sufri una caza tan intensa.

Migracin gentica:Consiste en la transferencia de genes por medio de la migracin y el entrecruzamiento de dos poblaciones.

No cambia las frecuencias gnicas del total de la especie, pero puede cambiarlas localmente si las diferentes poblaciones tienen distintas frecuencias allicas

Seleccin Natural:Proceso mediante el cual los organismos mejor adaptados son los que sobreviven al ambiente y a los cambios que en ste ocurran.En las especies, algunos cambios en su material gentico contribuye o no a la sobrevivencia de sta como tal.Se puede dar por presin positiva (favorece al individuo) o negativa (es eliminado).En las poblaciones puede actuar en forma normalizadora, direccional, o bien disruptiva.

La seleccin natural es el nico proceso conocido que permite explicar la complejidad inherente a la vida, las adaptaciones de los organismos, y por eso ocupa una posicin central en la biologa evolutiva.En esencia, la seleccin natural es la reproduccin diferencial de unas variantes genticas respecto de otras.Podemos definirla ms rigurosamente como el proceso que resulta del cumplimiento de las tres condiciones siguientes:Variacin fenotpica entre los individuos de una poblacin.Supervivencia o reproduccin diferencial asociada a la variacin. Herencia de la variacin.

Agentes que actan a favor de la seleccinLa competencia.Seleccin sexual (dimorfismo sexual).Interaccin depredador-presa y coevolucin

Dimorfismo sexual (macho y hembra presentan formas diferentes).

Coevolucin

Reproduccin sexualConsiste en el intercambio gamtico entre individuos de una misma especie, cuya finalidad es formar una gran variedad de combinaciones genticas en los nuevos organismos para mejorar las posibilidades de supervivencia.El proceso clave de la reproduccin sexual es la meiosis, un tipo especial de divisin que conduce a una clula normal con un nmero determinado de cromosomas (diploide) a otras con la mitad de los mismos (haploide), a la vez que se generan mltiples combinaciones de genes y de organismos.

Especiacin

DefinicinEs el proceso mediante el cual una poblacin de una determinada especie da lugar a otra u otras poblaciones, aisladas reproductivamente de la poblacin anterior y entre s, que con el tiempo irn acumulando otras diferencias genticas. El proceso de especiacin, a lo largo de 3 800 millones de aos, ha dado origen a una gran diversidad de organismos.

EspecieDesde el punto biolgico, una especie es un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden entrecruzarse y producir descendencia viable. Es la unidad reproductiva, es el conjunto de individuos con capacidad de producir descendencia frtil por entrecruzamiento de sus miembros.

Tipos de especiacin Aloptrica.El modo ms simple y comn en la naturaleza es la especiacin aloptrida o geogrfica, que es la que se produce cuando las poblaciones quedan aisladas fsicamente debido a barreras geogrficas (ros, montaas, mares, desiertos) que interrumpen el flujo gentico entre ellas.

Especiacin aloptrica de los ratites

Ancestro comn

Especiacin de los camlidos

SimptricaConsiste en que distintas poblaciones de una misma especia, que ocupan un mismo territorio, se diversifican debido a la aparicin de mecanismos de aislamiento que cumplen la misma funcin que las barreras geogrficas.Ejemplos de estos mecanismos seran el aislamiento ecolgico y etolgico, que al final redundan en un aislamiento reproductivo.

Especiacin simptrica: peces cclidos de los lagos africanos Malawi, Tanganika y Victoria.PROCESO DE ESPECIACIN

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Hibridacin estril

ParaptricaOcurre cuando dos o ms poblaciones divergen en territorios adyacentes.Este tipo de especiacin es un tanto conflictiva. Por ejemplo, las mismas pudieron haber divergido en localidades diferentes (alopatra) y posteriormente haber expandido sus poblaciones hasta adoptar una distribucin simptrica o paraptrica. Un buen y claro ejemplo de especiacin paraptrica es el que se da en Anthoxanthum odoratum (especie de hierba).

Mecanismos o patrones evolutivos que determinan la especiacin.Variabilidad.Aislamiento.Competencia.Radiacin AdaptativaConvergencia Adaptativa.Divergencia Adaptativa.

VariabilidadLa existencia de variabilidad gentica es una condicin necesaria para que ocurra la evolucin.Puede demostrarse que cuanto ms variabilidad hay en una poblacin, mayor es su oportunidad de evolucionar

Aislamiento

Aislamiento reproductivoSon autnticas barreras genticas que impiden el flujo de genes entre poblaciones y se clasifican en dos tipos segn cul sea el momento en el que acten:Mecanismos de aislamiento precigticos que tienen lugar antes de la fecundacin o en el momento en que sta se produce e impiden la formacin de cigotos. Mecanismos de aislamiento postcigticos que tienen lugar despus de la fecundacin, como abortos por incompatibilidad gamtica, debilidad de las cras o infertilidad hbrida.

Competencia.La interaccin entre individuos de una misma especie o de diferentes especies est marcada por la competencia por lograr las mejores condiciones de sobrevivencia.Esta competencia favorece a las poblaciones ms adaptables y puede propiciar la desaparicin de otras.Tipos de competencia:Interespecfica: se da entre individuos de especies diferentes, generalmente por territorio y alimento.Intraespecfica: se da entre individuos de la misma especie, generalmente por alimento, territorio y apareamiento.

Radiacin adaptativaEs la evolucin de distintas especies a partir de una o pocas especies ancestrales, durante un periodo de tiempo, por lo general de pocos millones de aos. Por ejemplo, el caballo, la cebra y el burro son especies que se originaron de un antepasado comn.Existe evidencia fsil de que hace unos 505-600 millones de aos, en el periodo Cmbrico de la era Paleozoica, empez una gran radiacin adaptativa, llamada explosin cmbrica, donde hubo un aumento considerable en las formas de vida, especialmente algas marinas primitivas, invertebrados marinos y aparecieron los primeros peces.

Ancestro comn

Convergencia adaptativa.Se presenta en organismos no emparentados que muestran rganos anlogos, ya que diferentes rganos o estructuras pueden realizar funciones similares como resultado de una adaptacin a un medio concreto.

Convergencia adaptativa: aves, insectos y murcilagos

Divergencia adaptativaOcurre como resultado del desarrollo de rganos segn su modo de vida o el ambiente en el que habitan. Cada grupo se adaptar a su ambiente, de manera que se producir una divergencia de formas que acabar formando tantas especies como grupos se hayan separado.El proceso de divergencia evolutiva o adaptativa entre grupos lleva al desarrollo de estructuras homlogas, que poseen valor filogentico, porque presentan divergencia adaptativa a partir de un antepasado comn.

Evidencias del proceso evolutivoPaleontolgicas.Embriolgicas.Bioqumicas.Anatmicas.Extinciones.

PaleontolgicasEstn basadas en el estudio de los fsiles.Un fsil es cualquier muestra de vida perteneciente a una poca pasada

Embriolgicas

Compara embriones de diferentes especies (peces, anfibios, reptiles, aves y mamferos).Detectan similitudes que delaten un ancestro comn

BioqumicasEstudia las semejanzas y diferencias en la estructura molecular de los seres vivos.Todos los seres vivos poseen los mismos mecanismos bioqumicos fundamentales:Todos poseen ADNLa mayora utiliza el ciclo del cido ctrico (Ciclo de Krebs) o la Bomba de Citocromos para obtener energa.La secuencia de aminocidos es muy parecida en los seres vivos genticamente emparentados.

AnatmicasSe refieren al estudio de:rganos vestigiales: Son rganos que han perdido su importancia y estn en proceso de desaparicin, como por ejemplo: El coxis, el hueso sacro, parte del vello del cuerpo, el apndice, el tercer prpado del ojo, el pabelln de la oreja, las muelas cordales y los msculos que mueven las orejas y los ojos.Formas intermedias: Estructuras que renen los caracteres de organismos primitivos y evolucionados. Como ejemplos: El ornitorrinco y la equidna.rganos homlogos: Son estructuras semejantes que tienen diferente funcin. Como ejemplos: El brazo humano, la aleta de la ballena, el ala de los murcilagos. Solamente las semejanzas basadas en los rganos homlogos son vlidas para atribuir relaciones evolutivas.

rganos vestigiales.

Formas intermedias

Teoras e hiptesis sobre el origen de la vidaTeora del creacionismo.Teora sobre la generacin espontnea.Teora de la panspermia o cosmozoica.Origen quimiosinttico.

CreacionismoSe sustenta en la existencia de una fuerza vital, soplo divino, espritu superior, alma, capaz de dar vida a la materia inerte.Tiene varias representaciones histricas, entre ellas la creacin de Adn y Eva, que son creados a partir del soplo divino sobre el barro con el que fueron creados los primeros seres humanos

Generacin espontneaEsta teora sostena que la vida poda aparecer por s sola en cualquier lugar a partir de materia no viva con un principio activo que la originaba.Planteaba que la vida poda surgir del lodo, de la materia putrefacta, de la basura, pues se observaba que en estos materiales se generaban moscas, gusanos, diversos insectos y roedores. El proponente de esta teora lo fue Aristteles a mediados del siglo IV AC.

En los siglos XVII, XVIII y XIX en relacin al origen de la vida fueron fundamentales los experimentos de Redi, Spallanzani y Pasteur para desechar la generacin espontnea y concluir que los seres vivos se originan de s mismos, o sea a partir de materia viva

Cosmozoica o panspermiaEsta teora propone que la vida en la Tierra se origin a partir de esporas o bacterias provenientes del espacio exterior, utilizando como medios de transporte, meteoritos, polvo espacial, cometas, planetoides o asteroides.Estas ideas tienen su origen en Anaxgoras, filsofo griego. El trmino fue propuesto por el bilogo alemn Hermenn Ritcher en 1865 (pan=todo; sperma=semilla). En 1908 el qumico sueco Svante Arrhenius us la palabra panspermia.Esta teora no aclara entonces el origen de la vida como tal sino que intenta explicar desde donde lleg la vida a la Tierra.

Origen QuimiosintticoSegn esta teora, la vida se origin por medio de procesos qumicos a partir de materia no viviente hace alrededor de unos tres mil millones de aos, dos mil millones de aos despus de que la Tierra empez a formarse.Fue postulada por Oparn y Haldane (1924-1928) y puede resumirse as:Formacin de molculas orgnicas simples a partir de sustancias presentes en la atmsfera y en las aguas del ocano que fueron irradiadas por descargas elctricas y radiaciones ultravioleta.Estas molculas simples (monmeros) se unieron para formar molculas complejas (polmeros) como las cadenas de ADN y ARN.Ocurre la formacin de conglomerados prebiticos o protomolculas llamados coacervados que a su vez fueron los componentes iniciales de las primeras membranas biolgicas o protobiontes.Surgen las clulas a partir de los conglomerados prebiticos o protoclulas para que se formaran las clulas fue necesaria la formacin de una membrana de protenas y lpidos y a su vez un cdigo gentico.

En 1951, Stanley Miller y Harold Urey, realizaron un experimento, para poner a prueba la teora de Oparn y Haldane, bajo la premisa de que en la tierra primitiva no existan grandes cantidades, pero s de CH4, NH3, N2, hidrgeno y vapor de agua. Al cabo de pocos das obtuvieron molculas orgnicas

Hiptesis y teoras sobre el origen de las especiesCreacin divina de las especies.Teoras Evolucionista de Lamark.Teora de la seleccin natural de las especies de Darwin y Wallace.Teora Mutacionista.Teora Sinttica o neodarwinista.Teora del equilibrio puntuado.

CreacionismoFormas estticas creadas por un ser superior (fijismo).Todos los seres vivos fueron creados por Dios simultneamente e inmutablemente (Platn y Aristteles).Georges Louis LeClerc, establece que se crearon un nmero reducido de especies. Las actuales son concebidas pos la naturaleza y producidas por el tiempo. Acepta los cambios evolutivos, pero en sentido inverso...Georges Cuvier enuncia el catastrofismo (siglo XIX), justific la desaparicin de especies, no porque fueran formas intermedias entre las primigenias y las actuales, sino porque se trataba de formas de vida diferentes, extinguidas en los diferentes cataclismos geolgicos sufridos por la Tierra.Charles Lyell, enuncia el uniformatismo, representa la corriente gradualista, contraria al fijismo, y explica los cambios geolgicos y biolgicos mediante periodos sucesivos de extincin y creacin

Teora evolucionista de Lamark o del transformismo (1809)Propuesta por Lamark y conocida tambin como teora del uso y desuso de los rganos, o herencia de los caracteres adquiridos. Postula que el origen de las especies es un proceso muy lento e imperceptible, y que stas surgen por la respuesta que deben dar a cambios ocurridos en el medio, mediante la implementacin de cambios fsicos que les permita adaptarse a estos cambios del ambiente.

Seleccin Natural (Darwin y Wallace, 1858) Darwin fundament su teora en cuatro principios bsicos:Los seres de una misma especie no son idnticos entre s; es decir, presentan ciertas variaciones (concepto de variacin continua).La falta de espacio vital y la competencia originan la lucha por la existencia en la que los organismos ms aptos logran sobrevivir (concepto de supervivencia del ms apto).El efecto de la seleccin natural se cuantifica a travs de la eficacia biolgica.Para que la eficacia biolgica tenga sentido evolutivo estos descendientes han de llegar a la edad reproductora (sobrevivir).

MutacionistaPostulada por los mutacionistas Hugo de Vries, W Bateson y T.H. Morgan, (1900); sostiene que las mutaciones aportan la materia prima para la evolucin y las formas alternativas de los genes, sin los cuales no habra material sobre el que pudiera actuar la seleccin natural.Sus principios bsicos son:Dentro de una especie pueden aparecer, repentinamente, mutaciones que hacen ms apto a un organismo para sobrevivir.Estas mutaciones pueden ser heredadas a la descendencia o nueva generacin de individuos.

Sinttica o Neodarwiniana (1937)Postulada por T. Dobzhansky, (1900-1975) se le conoce tambin como teora de la sntesis evolutiva ya que es una sntesis entre la teora lamarkiana, la darwiniana y los descubrimientos de varias disciplinas cientficas.Sus principios bsicos son:Las especies se originan mediante la acumulacin de diferentes genes en poblaciones reproductivamente aisladas de alguna especie parental.Estas poblaciones llegan a ser tan diferentes que no pueden entrecruzarse entre ellas.Al no poder entrecruzarse entre ellas, se consolidan como especies diferentes.

Equilibrio puntuado (1972)Postulada por Stephen Jay Gould y Niles Eldredge y conocida tambin como teora del Equilibrio Intermitente o Evolucin Saltatoria.Fue propuesta por estos cientficos al observar que en los registros fsiles haba marcadas diferencias entre una misma especie en periodos muy cortos de tiempo. Su principios bsicos son:Una especie puede mantenerse invariable durante largos periodos de tiempo (millones de aos).Este periodo puede verse interrumpido por periodos breves en los que aparecen cambios bruscos en una especie, quiz motivados por cambios en el ambiente