Nombre: Curso:

1 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Grado 10 Tema

Ciencias naturalesUnidad 2¿De qué está hecho todo lo que nos rodea?

¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

La evolución

La evolución es un proceso complejo, en el cual diversas modificaciones genéticas han generado en los seres vivos cambios en su estructura morfológica y fisiológica, adaptándolos y ayudándolos a sobrevivir a los cambios ambientales que constantemente sufre nuestro planeta. Por tanto, los seres vivos constantemente se encuentran en una dinámica de adaptación a las necesidades cambiantes que les genera el entorno natural.

Entonces, el proceso evolutivo consiste en una dinámica en donde las diversas especies de animales se ven influenciados por los cambios que ocurren en el planeta, los cuales se ven afectados por la necesidad de alimentarse, reproducirse y en general sobrevivir, haciendo así que aquellos que se logren adaptar a dichos cambios y suplir sus necesidades lograran sobrevivir y perpetuar su especie.

En este sentido, la adaptación es un proceso en el cual un ser vivo presenta alguna necesidad, como alimentarse, reproducirse y sobrevivir y aquellos que posean algún carácter que les permita satisfacer dicha necesidad, podrá sobrevivir. Por ejemplo, las nutrias marinas en la Figura 1, para poder dormir en el mar, se agarran de sus patas mientras flotan, evitando así que las corrientes las separen mientras duermen, esta es una adaptación que les permite no solo mantener la unidad del grupo sino que ayuda a la supervivencia de los juveniles.

Figura 1. Nutrias marinas durmiendo

2 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Figura 3

Figura 2

Figura 4

En grupos de trabajo o en forma individual, observa las ilustraciones (Figura 2, 3, 4), que aparecen a continuación y determina qué alimento es y describe sus características observables:

3 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Figura 6

Figura 5

Figura 7

Ahora, observa detalladamente cada una de las ilustraciones de alimentos de consumo actuales Figura 5, 6, 7 y nuevamente menciona las características observables:

4 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Ahora sabemos que muchos de los alimentos que consumimos en nuestra actualidad son diferentes al ancestro del que derivan, sin embargo, ¿Cómo pudo ocurrir dicha trasformación en los alimentos? y ¿Por qué se presenta ésta transformación?

Responde estos interrogantes en los cuadros que aparecen a continuación, intenta crear explicaciones argumentativas para cada respuesta.

De acuerdo con tus observaciones y caracterizaciones, aparea los alimentos actuales con su ancestro correspondiente:

5 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

1. ¿Cómo pudo ocurrir dicha trasformación en los alimentos?

2. ¿Por qué se presenta ésta transformación?

A partir de la reflexión realizada en la clase, escribe los objetivos que quieres alcanzar durante la clase.

6 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

» Establezco la relación que existe entre las mutaciones y la selección natural.

» Determino los argumentos más importantes sobre la teoría sintética de la evolución.

» Interpreto el papel explicativo de la teoría evolutiva de los fenómenos biológicos.

Actividad 1: ¿La mutación será un camino hacia la evolución?

Mutación: Son cambios que ocurren en los genes que forman parte del genotipo de los seres vivos, proporcionando variantes en el genoma las cuales pueden ser heredadas. Ellas aportan la variabilidad existente en los organismos, siendo la materia prima de la evolución.

En la actual teoría sintética de la evolución reconocemos que existen diferentes agentes de cambio para las especies biológicas, entre los cuales tenemos: la mutación, el flujo de genes, la deriva genética, el apareamiento no aleatorio y la selección natural. La mutación, es uno de los pilares fundamentales de la teoría evolutiva y uno de los responsables de la aparición de nuevas frecuencias alélicas, pues le permiten a los seres vivos adquirir nuevos caracteres, los cuales serán entonces los que le posibiliten o le dificulten a las diferentes especies biológicas adaptarse al medio y sobrevivir, para después evolucionar.

Para comprender lo anterior analicemos y desarrollemos las siguientes actividades:

Mutaciones deletéreas o letales: son aquellas que afectan la supervivencia de los individuos, ya sea ocasionándoles la muerte antes de alcanzar la madurez sexual o disminuyendo su capacidad para adaptarse al medio.

Mutaciones neutrales: son todas aquellas mutaciones que pueden afectar tanto el fenotipo como el genotipo de un organismo, sin embargo aunque los cambios sean drásticos, éstos no comprometen la supervivencia del individuo, por lo que no afectan su supervivencia.

Mutaciones benéficas: Son aquellas que benefician o mejoran las posibilidades de un organismo para sobrevivir en su ambiente y permiten además perpetuar la especie por medio de la descendencia. Estas mutaciones por lo general les confieren a los organismos una ventaja selectiva, por lo que la selección natural tiende a preservar y transmitir a la descendencia, aquellos cambios que mejoren los procesos adaptativos de la especie.

Fase 1: ¿Todas las mutaciones son iguales?

Revisa los siguientes conceptos y aparea los tipos de mutación con la ilustración correspondiente:

Aplica lo leído en la lectura: ¿Todas las mutaciones son iguales? y aparea las Figuras 8, 9, y 10 con el tipo de mutación correspondiente:

7 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Conozcamos al panda: Una niña va al zoológico con su hermano mayor, ambos se acercan a observar diferentes animales, pero la niña siente mucha atracción por los pandas, por lo que su hermano decide llevarla a ver el hábitat del panda. En el hábitat, la niña observa a un gran panda sentado comiendo tallos de bambú.

A ella le causó mucha curiosidad la forma en que comía el panda, pues el agarraba los tallos con su mano y los llevaba a su boca.

Mutación benéfica

Mutación neutral

Mutaciones deletéreas o letales

Fase 2: Las mutaciones y las especies biológicas

Figura 11. Panda comiendo tallos de Bambú

Figura 10. Panda gigante

Figura 9. Colibrí albino

Figura 8. Serpiente de dos cabezas

8 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Mientras observaba como se alimentaba el panda, decidió mirar fijamente su mano y le pareció ver que el panda poseía seis dedos.

Muy impresionada por lo que vio, miro inmediatamente la tablilla que mostraba la huella y los huesos de la mano del panda Figura 12. Sin embargo esto la confundió más, pues en la huella ella contaba cinco dedos Figura 11. y en la imagen de los huesos de la mano contaba seis.

Debido a esta confusión, decide preguntarle a su hermano: ¿Cuántos dedos en realidad posee el panda? y ¿Por qué su mano no es igual a la de los demás osos?

Figura 12. Huella y huesos de la mano del Panda

A partir de la historia de los hermanos y el panda, reflexiona con ayuda de tus compañeros en torno a las siguientes preguntas:

1. ¿Cuantos dedos en realidad posee el panda? Describe las características que observas, tanto para la estructura ósea de la mano, como para la forma y estructura de su huella.

2. ¿Por qué su mano no es igual a la de los demás osos? Comenta cómo funciona y para qué le sirve el “sexto dedo” al panda.

9 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

A partir de los debates y discusiones realizadas en tu clase, relaciona todo lo que has visto y escribe con ayuda de tu maestro un texto en el que respondas: ¿cuáles crees que son los principales elementos dentro de un proceso evolutivo?

Revisa cada una de las teorías o leyes, e identifica el desarrollo progresivo a de estas a través del tiempo de los aportes de cada una. Para ello, analiza cada una de las teorías y extrae sus principales características. Posteriormente, escribe el nombre de cada una de las teorías en la fecha que aparece al final de esta fase, creando una línea del tiempo, la cual muestra un desarrollo progresivo de la teoría evolutiva.

Teoría evolutiva Darwiniana: postula que todos los organismos provienen de un ancestro común y la diversidad de los seres vivos se da a través de la selección natural. Así mismo, se postula que: las especies son variables, algunas de las variaciones que sufren las especies pueden ser heredadas, muchas de las crías que nacen no sobreviven y la reproducción no es al azar.

Teoría Sintética de la Evolución por Theodor Dobszansky y otros: en esta teoría se considera que las variaciones de los organismos se dan a través de las mutaciones y la recombinación genética. En este sentido las especies surgen a través de la recombinación de los alelos y su respectiva frecuencia entre las generaciones.

Teoría de la Mutación por Hugo de Vries: considera a las mutaciones como el verdadero agente del cambio orgánico en lugar de la selección natural. Postula que todo cambio evolutivo se debe a las mutaciones generando discontinuidad génica, la selección natural solo elimina mutaciones deletéreas y si la variación y recombinación génica no producen mutaciones o alteraciones en la información genética no se establecen nuevos caracteres.

Fase 3: La mutación y la teoría evolutiva

10 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Leyes de Mendel (leyes de la herencia genética): Mendel postulo a través de sus trabajos:El principio de uniformidad (el cruce de homocigotos genera sólo heterocigotos)El principio de segregación (los organismos pueden trasmitir caracteres que en ellos no se manifiestan)

El principio de segregación independiente (los caracteres se transmiten independientemente unos de otros).

1859 1865 1901 1940

Explica qué argumentos o qué criterios tuviste en cuenta para realizar la línea del tiempo. Construye un texto argumentativo con cohesión y coherencia en donde realices tu explicación:

11 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Actividad 2: Investiguemos el origen de la mano del panda

En las actividades anteriores abordaste la importancia de las mutaciones dentro de los procesos evolutivos, como también un ejemplo, en donde pudiste observar su pertinencia y función en la vida y supervivencia de una especie biológica (Panda).

Sin embargo, aún no sabes cómo ocurren las mutaciones, cómo ayudan dentro de los procesos adaptativos y cómo son transmitidas a los descendientes. Para resolver estas inquietudes, a continuación las analizaremos en varias fases para comprender función e importancia de la mutación en la teoría sintética de la evolución.

Las siguientes preguntas permiten comprender e interpretar la teoría evolutiva, pues abordan el proceso evolutivo de forma progresiva. Partiendo desde lo micro; en este caso los genes hasta lo macro; los cambios de los seres vivos con el paso del tiempo.

Fase 1:

1. ¿De qué manera se almacena y se expresa la información biológica de los seres vivos?

2. ¿Cómo cambia la información genética?

12 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

3. ¿Los seres vivos que habitan el planeta siempre han tenido la misma forma?

El linaje evolutivo del Panda ha sido un centro de dudas y confusión durante muchos años, desde el año 1869 cuando Armand David al ver al panda por primera vez y estudiarlo, lo clasificó dentro de la familia de los osos, bajo el nombre de Ursus melanoleucus. Posteriormente, Milne-Edward, colega de David, al estudiar su material óseo, lo emparentó más con los mapaches. Esta confusión ha durado muchísimos años, en donde diversos estudios aludían la genealogía del panda de un lado al otro. No obstante, el empleo de algunas técnicas moleculares, como es el caso de la hibridación del ADN, las distancias genéticas de aloenzimas (Sarich 1973; O´Brien et al. 1985), las distancias genéticas usando electroforesis de proteínas de dos dimensiones (Goldman et al. 1989; O´Brien 1989) y la secuenciación de genes mitocondriales (Peng et al. 2007), han proveído un fuerte soporte de que el panda gigante comparte el mismo ancestro con todos los osos modernos, por lo tanto, actualmente la inclusión del panda gigante dentro de la familia de los osos es firme.

Sin embargo, cuando observamos un Panda y un oso Grizzli, notamos una gran diferencia en ellos, en cuanto a la alimentación, pelaje y comportamiento. A diferencia de los demás osos, el Panda solo se alimenta de tallos de bambú, adaptando una posición y forma de alimentación única de su especie, pues a diferencia de los demás osos, los Pandas pueden agarrar y manipular su alimento. Esto se debe a que, él a diferencia de los demás, presenta una modificación en el hueso sesamoideo radial (ver Figura 12). Este hueso, en los osos es pequeño, pero en la muñeca de los osos Panda, es agrandado y alargado, hasta casi igual de largo que los huesos metapodiales de los verdaderos dedos. Se encuentra bajo una almohadilla de la mano delantera del panda y posee un musculo que le otorga movilidad y agilidad, llamado abductor del sesamoideo radial.

Está estructura ósea no es nueva; es una parte anatómica familiar remodelada para una nueva función; desarrollada con el pasar de los años, que les ha permitido a los Pandas utilizar las garras de una forma hábil, porque sujetan los tallos de bambú entre sus garras y los despojaban de sus hojas, pasándolos entre el pulgar y el resto de los dedos. Lo que ha demostrado la funcionalidad de la posesión de un pulgar oponible y diestro que manifiesta éxito de adaptabilidad a los individuos de esta especie.

A continuación podemos observar la línea evolutiva del panda con la de otros osos y mapaches,ver Figura 13.

Fase 2:

13 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Luego de conocer más sobre la evolución del panda, observa las dos imágenes que aparecen a continuación en la Figura 14-15 y escribe un texto describiendo las características que observas en cada caso, explicando qué papel cumple cada característica identificada en cada de las figuras.

VS

Figura 13. Línea evolutiva de los Ursidae

Figura 14: Oso Pardo alimentándose Figura 15: Panda alimentándose

Mill

on

es

de

añ

os

ante

s d

e la

act

ual

idad

Olig

oce

no

Mio

cen

o

Urs

inae

Plioceno

10

15

20

25

30

35

40

Pleistoceno

Oso pardo Oso polarOso negro

AsiáticoOso negroAmericano

Ursidae

Otras familias de carnívoros

Proctonidae

Oso Malayo

Tre

mar

ctin

ae

Ailu

rop

od

inae

Pro

cyo

nin

ae

Ailu

rin

ae

Oso Bezudo

Oso deanteojos

Pandagigante Mapache

Pandamenor

14 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Figura 14: Oso Pardo alimentándose

Figura 15: Panda alimentándose

• ¿Qué proceso pudo determinar el origen del pulgar y por qué?

a. Mutación

b. Depredación

c. Reproducción

d. Flujo de genes

De acuerdo con las anteriores imágenes y lo que has escrito reflexiona en torno a la siguiente pregunta:

15 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Justifica tu respuesta:

Una de las características o condición principal de la evolución, es la capacidad de los individuos de transmitir su información genética a la descendencia y así perpetuar la especie. En los cuadros de Punnett puedes observar cada combinación posible para expresar los alelos dominantes (representados con letra mayúscula) y recesivos (letra minúscula); los cuales determinan las probabilidades de que un genotipo pase a la descendencia. Por ejemplo, en la Figura 16 podemos observar los alelos de los gametos tanto del padre como de la madre, cuando los padres se reproducen. La combinación de los alelos determinará el sexo del hijo al nacer, por lo que el cuadro de Punnett nos permite saber las posibilidades que tienen los padres de tener un hijo hombre o

Fase 3:

Figura 16: Cuadro de Punnett mostrando la determinación del sexo

X Y

X Y

Padres X

X X

X

X X

X

XX

X

X

X Y

Y

YXX

Gametos

Gametos masculinosGametos femeninos

(espermatozoides) (óvulos)

Descendencia

16 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

En consecuencia, en la siguiente actividad trabajaras en un cuadro de Punnett, en donde podrás encontrar la combinación hipotética de alelos, para lograr la transmisión del carácter del “pulgar del panda” a la descendencia. Así mismo, analiza e interpreta que significado posee para la evolución que un genotipo presente una frecuencia alta de transmisión:

Ahora responde:

El origen del pulgar del panda probablemente permitió la adaptación del este oso a su medio, entonces ¿en cuál de los siguientes mecanismos de supervivencia crees que se dio origen al pulgar del panda?Enciérrala con un círculo.

Genotipo Materno aa Genotipo Paterno AaGenotipos: A: carácter dedos normalesa: carácter modificación sesamoide radial

• ¿Qué significa para la evolución que un genotipo tenga una frecuencia de alta transmisión?

Ya aprendiste cómo funcionan las mutaciones dentro de los procesos evolutivos, los tipos de mutaciones, los diferentes postulados de la teoría evolutiva y la importancia de las altas probabilidades de trasferencia de un carácter a descendientes. Pero no se ha estudiado la relación que poseen las mutaciones con los procesos adaptativos, así que observa y lee cada uno de los mecanismos de supervivencia de los osos panda en las figuras 17, 18, 19 respectivamente y responde:

Fase 4:

17 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

• ¿Por qué seleccionaste esta situación particular?

Alimentación: el desarrollo del sesamoide radial le confirió una ventaja evolutiva a los pandas al permitirles maniobrar con destreza y facilidad los tallos de bambú.

Desplazamiento: la existencia del sesamoide radial le permitió al panda poder trepar grandes troncos con mayor facilidad.

Defensa: el sesamoide radial le resulta de una gran herramienta durante los confrontamientos, pues les permite a los pandas agarrarse de su

Figura 17: Panda sosteniendo tallos de bambú mientras se alimenta

Figura 18: Pandas escalando un árbol

Figura 19: Pandas luchando

18 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Teoría evolutiva

Construye un mapa conceptual en el que incluyas las temáticas abordadas.

Reflexión sobre el papel que juega la teoría evolutiva en la comprensión de los procesos (mutación, adaptación, selección natural y evolución) y sistemas biológicos.

“Nada en la biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución”

A continuación aparece una frase célebre de Theodor Dobszansky, léela y analízala. A partir de ella, escribe un ensayo en el cual expongas; cómo a través de la teoría sintética de la evolución podemos entender el proceso de cambio morfológico, genético y conductual de los seres vivos.

19 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Curtis, H., Schenek, A. (2008). Curtis. Biología. Ed. 7. Madrid: Editorial Panamericana. p.p: 148-417.

Gould, S. (1980). EL PULGAR DEL PANDA. Barcelona: Editorial Critica. Understanding Evolution. 2015. University of California Museum of Paleontology. Obtenida el 25 de marzo de 2015, de http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/ evo_01_sp

Lista de referencias

20 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la genética?

Figura 1: Nutrias marinas durmiendo. CIER-SUR 2015

Figura 2: Zanahoria morada Cuevas Bajas. Esali Alimentación. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/Zanahoria_ morada_ Cuevas_ Bajas.jpg/329px-Zanahoria_morada_Cuevas_Bajas.jpg

Figura 3: Perennial Teosinte (Zea diploperennis). Matt Lavin. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a3/Perennial_Teosinte_ %28Zea_ diploperennis%29.jpg/288px-Perennial_Teosinte_%28Zea_diploperennis%29.jpg

Figura 4: CC BY-SA 3.0. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/Johannisbeertomaten.jpg /640px- Johannisbeertomaten.jpg

Figura 5: Zea mays convar. mazorca Saccharata (1). Rasbak Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic license. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/thumb/4/47/Zea_mays_convar._saccharata_cob_%281%29.jpg/450px-Zea_mays_ convar._saccharata_cob_%281%29.jpg

Figura 6: Tres tomates. Vladimir Morozov. ( CC BY-SA 2.0 ). http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8b/Tomates_-_Vladimir_Morozov. jpg/800px-Tomates_-_Vladimir_Morozov.jpg

Figura 7: Daucus carota. Carl Axel Magnus Lindman. Public domain. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Daucus_Carota.jpg

Figura 8: Serpiente de dos cabezas. CIER-SUR 2105 Figura 9: Colibrí albino. CIER-SUR 2105 Figura 10: Panda Gigante. CIER-SUR 2105

Figura 11: Panda comiendo tallos de Bambú. CIER-SUR 2105

Figura 12: Huella y huesos de la mano del Panda. CIER-SUR 2105

Figura 13: Línea evolutiva de los Ursidae. CIER-SUR 2105

Figura 14: Oso Pardo alimentándose. CIER-SUR 2105

Figura 15: Panda alimentándose. CIER-SUR 2105

Figura 16: Cuadro de Punnet mostrando la determinación del sexo. CIER-SUR 2105

Figura 17: Panda sosteniendo tallos de bambú mientras se alimenta. CIER-SUR 2105

Figura 18: Pandas escalando un árbol. CIER-SUR 2105

Figura 19: Pandas luchando. CIER-SUR 2105

Lista de figuras