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BLOQUE III
TEMA 6: “CONCEPTO DE EVOLUCON Y TEORÍAS EVOLUCIONISTAS”
Cultura Clásica El mundo está regido por un orden natural que es eterno e inmutable. Aristóteles había establecido una escala de los seres vivos (Scala Naturae) según su desarrollo y su complejidad motora, estando en la cima el hombre. Cuando finalizo el Imperio Romano, se extendió el cristianismo, lo que hizo que hubiera algunos aspectos de la ciencia impedidos. A partir de esta época habrá dos posturas:
- Creacionismo: los seres vivos han sido creados por Dios tal y como los conocemos. Son inmutables y no cambian con el tiempo (fijismo creacionista).
- Evolucionismo: los seres vivos cambian a lo largo del tiempo, dando lugar a especies nuevas y diferentes cada vez más complejas (transformismo= primeras teorías de evolucuionismo). CREACIONISMO Se pueden distinguir dos corrientes: ü Corriente religiosa: interpretan literalmente la Biblia. Por tanto no trataban de demostrar científicamente la creación. <El mundo ha sido creado por Dios, así como todo lo que hay en el. Esto fue hace unos 6000 años y se constituyo en 6 días. Dios creo a las especies tal y como son y no cambian>. ü Corriente científica: no admiten que el ser humnao esté fisiológicamente emparentado con otros animales. Aunque realizan estudios científicos de los seres vivos y su origen. EVOLUCIONISMO Los primeros indicios del evolucionismo se dieron gracias a distintas áreas de la ciencia, como la cosmología, la geología y desde el campo de las ciencias naturales. Cosmología Los científicos destacados fueron Copérnico, Galileo-.Galilei y Newton anteriormente descubrieron que:
- La Tierra no es el centro del Universo.
- El Universo no estaba hecho a medida del hombre.
- El Universo no es inamovible, los procesos naturales se rigen por las leyes de la física. Geología Se descubrió por parte de Georges Louis Leclerc conde de Buffon (s. XVIII) que la tierra estaba formada por estratos sedimentarios de formación lenta. Con esta teoría demostró que la Tierra no podía tener sólo 6000 años de edad. Historia natural (Biología) Destacan varias figuras, entre las que nombramos a Carl von Linneo, que fue un botánico sueco que clasifico a las especies de un forma jerárquica y con una nomenclatura binomial. También destaca George Curvier, que fue un paleontólogo que reconstruyo animales extinguidos a partir de resto fósiles. Debido a que era un gran creyente en el creacionismo, desarrollo la “Teoría Catastrofista” , en la que afirmaba que la extinción de las especies se da por sucesivas
catástrofes que ocurren en la Tierra a lo largo del tiempo. Además, después de cada catástrofe, había nuevos procesos de creación divina (nuevas especies) para compensar las especies perdidas. Para él, la última catástrofe fue el diluvio de 3 días. Al fijismo se le opuso el transformismo, cuya versión más moderna, el evolucionismo , se abre paso durante los siglos XVIII y XIX. Para los científicos evolucionistas los seres vivos cambian a lo largo del tiempo, dando lugar a especies nuevas, cada vez más complejas. TEORÍAS EVOLUCIONISTAS LAMARCK (Lamarckianismo) El primer evolucionista importante fue Jean Baptiste Lamarck que propuso una serie de teorías, aunque muchas de ellas se corrigieron posteriormente. Según Lamarck, los organismo tienen que sufrir cambios constantes del ambiente y para sobrevivir tienen que adaptarse_. Los organismo evolucionan por las condiciones del medio (cambios fisiológicos y anatómicos). El proceso evolutivo según Lamarck se explica por dos leyes:_
- Ley de uso y desuso (la función crea el órgano): cuanto más se utiliza un órgano, mas cambios se realizan en el y mas se desarrolla. El desuso hace que tras las distintas generaciones desaparezca.
- Ley de la herencia de los caracteres adquiridos: los cambios de la ley anterior se trasmiten a la descendencia. Además afirma que cada especie representa una línea evolutiva diferente. El fin de la evolución es la perfección, siendo los organismo actuales, la mas perfecta de la línea de evolución. Ej.: según Lamarck, las jirafas originarias tenían el cuello corto, pero el hecho de tener que alcanzar la comida en arboles altos, a través de las distintas generaciones, se adaptan al medio y alargan el cuello. Este carácter es trasmitido a la siguiente generación y así sucesivamente. Hasta hace poco, se pensaba que las teorías de Lamarck eran totalmente erróneas, aunque actualmente se ha demostrado que hay cabida para ellas. Hoy en día podemos afirmar que: ü Lo que evoluciona son las poblaciones. No como dice la Teoría de la Selección Natural que no son las poblaciones, sino los individuos. ü Los factores ambientales pueden inducir cambios en nuestros genes o desarrollarlos por poseer estos la predisposición adecuada.
Cuestiones que Darwin dejo sin resolver
- Herencia biológica: como se transmitían los caracteres de generación en generación. Ya que en la época de Darwin aun no se tenia conocimiento de las leyes de Mendel. Darwin hizo una afirmación incorrecta que además iba en contra de su teoría, diciendo que cada progenitor contribuía de la misma manera.
- Origen de la variabilidad: cómo parecían caracteres distintos en una misma especie. afirmo dos posibilidades: a. Azarà aunque no sabia cómo. b. Ley del uso-desuso (de Lamarck) Hoy sabemos que la principal fuente de variación son las mutaciones. «En el futuro lejano veo campos abiertos para investigaciones mucho más importantes. La psicología se apoyará en un nuevo fundamento, basado en la adquisición necesaria de cada poder y capacidad mental por gradación. Se hará la luz sobre el origen del hombre y su historia» Darwin 1859 TEORIA SINTETICA DE LA EVOLUCION Se forjó tras varias aportaciones:
1. Las Leyes de Mendel 2. Fisher : Teoría genética de la selección natural 3. Dobzansky : genética y origen de las especies: ü El origen de la variación es la mutación ü Los cambios en las frecuencias alélicas generación tras generación es la causa _de la evolución.
- Avances en los conocimientos de Genética molecular:_ ü Relaciones de parentesco entre todos los seres vivos. ü Relaciones entre fenotipo y genotipo: identificación las relaciones de parentesco _filogenético.
- Aportaciones de la sistemática_ ü Mayr : sistemática y el origen de las especies: o Concepto biológico de especie. o _Importancia del aislamiento geográfico en el origen de las especies.
- Paleontología_ ü Simpson : Tempo y modo de la evolución. Los datos paleontólogos constatan el hecho de la evolución.
TEORIA SINTETICA DE LA EVOLUCION O TEORIA NEODARWINISTA
- El origen de la variabilidad entre los individuos de una misma especie son las mutaciones que se producen al azar.
- La selección natural actúa sobre los organismos. Los más adaptados sobreviven, dejan más descendientes y sus caracteres se extienden dentro de la población.
- Estos cambios se acumulan en el tiempo y dan lugar a nuevas especies. Se llegó a esta conclusión tras comprobar hechos de la existencia de la evolución: ü Datos paleontológicos à se encontraron fósiles que presentaban características intermedias entre los grupos de seres vivos. Esto permitió conocer a partir de que organismos habían evolucionado los distintos grupos de seres vivos (ej.: Archaeopteryx, es el antecesor de las aves, presenta características intermedias entre las aves y los reptiles: plumas, dientes, garras en las alas, etc.). El estudio de los fósiles permite reconstruir cómo ha sido el proceso evolutivo de un organismo y poder conocer cómo han sido los cambios experimentados por una especie desde sus antecesores hasta su forma actual. ü Datos sobre los caracteres morfológicos à se realizan estudios comparando la morfología y anatomía de los seres vivos. Se distinguen: o Órganos homólogos: aquellos con un mismo origen y estructura semejante, pero distinta función (ej.: ala de un murciélago y para de una caballo). Es el resultado del proceso de evolución divergente por adaptación de un mismo órgano a finalidades y medios diferentes (ej.: volar, correr). o Órganos análogos: tienen distinto origen pero su aspecto y finalidad son semejantes (ej.: ala de insecto y ala de ave). Es resultado de una evolución convergente por adaptación de distintas estructuras al mismo medio y fin (ej.: volar). Otro concepto que destaca es el de órgano vestigial , que es aquel atrofiado, sin ninguna función en la actualidad, pero que refleja la existencia de antepasados para los que si que eran necesarios (ej.: restos de las extremidades posteriores en el esqueleto de las ballenas, revelando un antepasado cuadrúpedo). Analogía Órgano vestigial Homología
TEMA 7: “MECANISMOS DE EVOLUCIÓN”
CONCEPTOS IMPORTANTES: GENÉTICA DE POBLACIONES
Población: es un grupo de organismos de la misma especie que conviven en el espacio y en el tiempo y se reproducen entre sí. Reservorio génico (acervo génico): es el conjunto de todos los alelos de todos los genes de los individuos que constituyen una población. Aptitud (fitness) o eficacia biológica , valor selectivo o valor adaptativo representa el éxito reproductivo de un alelo o conjunto de alelos. Teniendo en cuenta esto, entendemos como evolución, el proceso de cambio de la frecuencia de alelos dentro de un reservorio génico, de una generación a la siguiente. LEY DEL EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG Las frecuencias alélicas de la población permanecerán constantes si: ü El tamaño de la población es suficientemente grande. ü No hay mutaciones. ü No hay migración de individuos. ü Los cruzamientos entre los individuos es al azar. ü Todos los genotipos tienen una capacidad reproductiva semejante. Mecanismos de la Evolución Se dará la evolución si alguna de las anteriores condiciones no se cumple. La materia prima para el cambio evolutivo es la variabilidad genética y la principal fuerza que modela el cambio es la selección natural.
- Variabilidad genética. Causas: o Mutaciones. o Mecanismos de recombinación génica. o Flujo de genes. Migración. o La deriva genética.
- Selección natural. Tipos: o Selección normalizadora o estabilizadora. o Selección disruptiva o diversificadora. o Selección direccional. o Selección sexual (tipo especial). MECANISMOS DE EVOLUCIÓN: CAUSAS DE VARIABILIDAD GENETICA Variabilidad genética. Causas: -‐ Mutaciones. -‐ Mecanismos de recombinación génica. -‐ Flujo de genes. Migración. -‐ La deriva genética. 1. Mutaciones Son cambios en la secuencia genética (ADN) de un individuo permanentes. Se producen al azar y espontáneamente.
Los acontecimientos que generan las mutaciones son independientes de sus efectos sobre el organismo y su progenie (carácter adaptativo). Por tanto podrán ser: beneficiosas o perjudiciales. Aunque la tasa de mutación espontanea es baja, las mutaciones modifican las frecuencias alélicas (sobre todo si los individuos que las portan puede reproducirse con normalidad).
2. Mecanismos de recombinación génica Son los mecanismos que se producen en la meiosis (I) hacen que se originen gametos diferentes de la célula divisoria original, debido al sobrecruzamiento que se produce entre las parejas de homólogos por los quiasmas. Esto genera gran variabilidad. 3. Flujo de genes. Migración el ingreso/egreso de alelos en un población puede deberse a la inmigración/emigración respectivamente, de individuos reproductores entre las poblaciones. El flujo de genes puede cambiar la frecuencia de los alelos que había en la población inicial, independientemente de su valor adaptativo. 4. La deriva génica Se puede dar el cambio de frecuencias alélicas de una población por razones meramente aleatorias. Cuanto menor ser el tamaño de la población, mayor será el efecto de la deriva genética. Se puede explicar por dos mecanismos: Efecto fundadorà consecuencias derivadas de la formación de una nueva población de individuos a partir de un número muy reducido de éstos. Para los miembros de esta nueva población y sus descendientes es como si el resto de los individuos de su especie hubiesen desaparecido, por lo que sus frecuencias alélicas son distintas de la población originaria. Ej.: los Amish (menomitas) de Lancaster (Pennsylvania) frecuencia inusitada un gen escasísimo en el resto de la población mundial, que en estado de homocigosis provoca una combinación de enanismo y polidactilia). Efecto “cuello de botella”à Se trata de la reducción drástica del tamaño de una población por acontecimientos que tienen poca o ninguna relación con las presiones habituales de la selección natural (ej.: cambio brusco en condiciones ambientales). Esto puede lleva a: -‐ Eliminación por completo de algunos alelos. -‐ Representación excesiva de unos alelos en el reservorio genético. -‐ Extinción de la especie. Comparación gráfica à cuando le damos la vuelta a la botella, pasarán una serie de bolas que caen y representarían la población superviviente (efecto del azar). Al volver a reproducirse, volvemos a llenar la botella, habiendo diferente distribución de bolas. Ej.: Población del atolón Pingelapo (Pacífico): -‐ 1775, Tifones y hambrunas dejaron en 30 habitantes. -‐ Hoy 2000 habitantes- 7% acromatopsia -‐ La incidencia de acromatopsia en la población general es del 0,016%.
Ej.: el peso de los recién nacido humanos, la mayoría de los niños pesan aproximadamente 3,5-3,7 kg. Debido a que los que tienen un peso menor suelen tender a morir y los que tienen un peso demasiado elevado pueden tener problemas de salud.
2. Selección disruptiva o diversificadora Actúa a favor de los individuos que tienen fenotipos extremos, es decir, exactamente al contrario que la selección normalizadora. Se suele dar en ambientes muy heterogéneos, permitiendo a los individuos responder a los cambios ambientales y adaptarse a diferentes sub-ambientes. Este tipos de selección un aumento de la variabilidad. Podría dar lugar a dos especies distintas a partir de una común. Ej.: la temperatura óptima de la enzima alcohol DH en Drosophila (soportan altas temperaturas siendo sus cambios reversibles). 3. Selección direccional Favorece un incremento constante en la proporción de individuos con una característica fenotípica determinada. Es probable que se produzca el reemplazo gradual de un alelo o grupo de alelos por otros en el reservorio genético (ejs.: la polilla moteada; resistencia de cepas de bacterias frente a antibióticos). Suele darse en ambientes cambiantes, en los que surgen nuevos factores a los que hay que adaptarse para ganar la lucha por la supervivencia. Selección sexual Es también un tipo de selección natural, pero diferente, ya que las que hemos visto anteriormente, favorecen la supervivencia del individuo, lo que hace que se reproduzca más. Esta selección escoge a aquellos individuos que vana tener mas oportunidades de aparearse, a pesar de que a veces, los rasgos que favorecen el apareamiento son totalmente contrarios a los que favorece la supervivencia.
Habitualmente :
- Selección intrasexual: entre el mismo sexo por tener acceso al apareamiento. Generalmente se establece la lucha entre los machos por aparearse con las hembras. Se ve favorecida por mayor tamaño, color más llamativo, mas fuerza, etc.
- Selección intersexual: se trata de la presión ejercida por los miembros de un sexo sobre las características que tienen que presentar el sexo opuesto para que resulten atractivos. Generalmente son las hembras las que eligen esto. Ej.: la cola del pavo real macho, cuanto más color tenga y más llamativos sean, mas éxito tendrá el pavo macho. La selección sexual ha dado un marcado dimorfismo sexual , en particular de aquellas diferencias entre machos y hembras que no están relacionadas directamente con el acto de la reproducción (aparatos reproductores) sino con la obtención de una pareja (ciertas características de cada especie). Por tanto en la selección sexual prima los rasgos del fenotipo y la conducta que favorezcan al apareamiento, independientemente de que sean más o menos aptos para la supervivencia. Lo que ocurre es que se llega a una selección de compromiso entre la presión natural (selección natural) y la sexual (selección sexual). Ej.: lo pavos reales solo van a abrir su cola en presencia de hembras; los reptiles que tienen unos “buches” de un color muy llamativo, sólo se hinchan cuando hay una hembra o sólo se encuentran en el vientre, de forma que los depredadores voladores no puedan verlos. Hasta ahora se han visto los mecanismo que estaban relacionados con la microevolución (evolución de las poblaciones). MACROEVOLUCION: MECANISMOSDE ESPECIACION Especie: comunidad de organismos reproductivamente aislada cuyos miembros pueden aparearse entre sí y obtener descendencia fértil. Mutaciones Selección natural Migraciones Deriva génica Alteración de las frecuencias alélicas MICROEVOLUCION Aparición de las especies (Especiación) MACROEVOLUCION
Los tipos de mecanismos:
- Anagénesis o evolución filética: transformación de una línea evolutiva, se da por selección natural direccional. La nueva especie sustituye a la anterior (progenitora).
- Cladogénesis : produce diversificación o ramificación (bifurcación) evolutiva en el que cada rama lateral es un “clado”, por tanto, conduce hacia el desarrollo de una mayor variedad de organismops, pues de una especie se originan dos (o más por sub-ramas posteriores). Se da por selección disruptiva. TIPOS DE ESPECIACION Hay distintos tipos, entre los que destacamos que utilizan el mecanismo de especiación de cladogénesis:
- Especiación alopátrica o Geográfica à especiación gradual que se produce cuando una especie ocupa una gran área geográfica que no permite que los individuos que estén muy alejados puedan cruzarse entre sí, debido a barreras geográficas (mares, montañas o desiertos). Debido a la separación geográfica de un acervo genético continuo, se establecen dos o más poblaciones geográficas aisladas. La separación espacial de dos poblaciones de la misma especie durante un largo periodo de tiempo da lugar a la aparición de novedades evolutivas en una o en las dos poblaciones debido a que el medio ambiente es distinto en las diferentes zonas geográficas; se detiene el flujo genético entre poblaciones. Teoría de la deriva continental.
- Especiación simpátrica à La especiación simpátrica implica la divergencia de algunos “demes” (poblaciones locales) hasta conseguir independencia evolutiva dentro de un mismo espacio geográfico. Conlleva que las nuevas poblaciones utilicen nichos ecológicos diferentes, desarrollando mecanismos de aislamiento reproductivo. La divergencia en simpatría puede estar impulsada por la especialización ecológica de algunos “demes”; o por hibridación entre especies muy próximas. Otro tipo de especiación simpátrica implica la formación de una especie asexual a partir de una especie precursora sexual. Especie 2 Especie 1 Especie 2 Especie 3 Especie 1 tiempo Anagénesis Cladogénesis Geográfica Simprática
TEMA 8: “EVOLUCION DE LA ESPECIE HUMANA”
Taxonomía: ciencia que estudia la identificación, nomenclatura y clasificación
de los seres vivos.
La taxonomía clásica agrupa los seres vivos en cinco grandes grupos (taxones) a
los que da la categoría de reino (mónera, protistas, hongos, plantas y animales).
A partir de hay, en cada reino establece más grupos que cada agrupa individuos
con mas características comunes.
La taxonomía clásica del ser humano:
ü Reino: Animalia ü Phylum: Chordata ü Clase: Mammalia ü Orden: Primates ü Infraorden: Antropoidea ü Superfamilia: Hominoidea ü Familia: Hominidae ü Género: Homo ü Especie: Homo sapiens ü Subespecie: Homo sapiens sapiens EVOLUCION DE LOS PRIMATES Comienza en el Cenozoico (hace 66 millones de años). En esta etapa, el clima era muy caluroso y las selvas tropicales cubrían gran parte de las áreas terrestres. los primeros primates se alimentaban de insectos y pequeños vertebrados de sangre fría (ej.: lagartos o ranas).eran de tamaño pequeño, pero con el tiempo se van desarrollando a especies mas grandes.
AUSTRALOPITECINOS
Aparecen por primera vez hace 4.2 m.a. Se extendieron por la mayor parte del continente africano. Tuvieron un gran éxito evolutivo, ya que perduraron durante unos 3 millones de años. Tras esto, se diversificaron en varias especies que habitaron distintos ecosistemas. Sus características principales: -‐ Postura erguida. -‐ Capacidad craneal similar a la de los grandes simios (400-550cc). -‐ Marcado dimorfismo sexual (talla machos 60% superior). Su tronco ancestral A. anamnesis y A. Afarensi. Lucy Fue una Australopithecus afarensis que vivió hace 3.5 m.a. tenia la pelvis, las piernas y los pies totalmente adaptados a una locomoción bípeda. Poseía unas mandíbulas prominentes con dientes de grandes dimensiones. La capacidad craneal era similar a la de los grandes simios, de entre 400-550 cc. Era el ancestro de los linajes grácil y robusto (antes de esta diversificación). Los Australopitecinos dan lugar a dos linajes divergentes:
- Grácil: pequeños (120 cm) y ligeros (30-50 kg). Tenían una alimentación mixta y poseían dientes pequeños. Ej.: Australopithecus africanus.
- Robusto: (asignadoa actualmente al género Paranthropus). Tenían un peso de entre 40-80 kg. y su medida media era de 140 cm. sus mandíbulas eran de gran tamaño y su dieta era vegetariana dura, para lo que poseían unos molares grandes. Ej.: Paranthropus bosei. HOMO Las características que los distinguen de los Australopitecinos son:
- Aumento de la talla
- Dentición o grosor del esmalte o reducción de los caninos
- Mayor volumen craneal (entre 700-1200 cc) y mas redondeado
- Patrón de cisuras en el encéfalo semejante al nuestro.
- Cara más pequeña y achatada.
- Capacidad de utilizar y fabricar herramientas
- Reducción de las diferencias de tamaño entre los dos sexos.
- Comportamiento social complejo. De los distintos linajes, la especie más antigua de la que poseemos restos es la del Homo habilis (de principios del Pleistoceno, hace aproximadamente 2 m.a.). éste convivio junto con especies de Australopitecinos robustos en África.
En estos ya se podía apreciar una forma de cráneo distinta (más redondeado) y la cara más achatada y pequeña. Presentaban un volumen craneal de entre 600-700 cc y fabricaban y utilizaban herramientas líticas. H. erectus y H. Ergaster Hace unos 1,8 m.a., coincidiendo con la expansión de la sabana en África, se produjeron importantes cambios en el genero Homo, que llevaron a la aparición del Homo Ergaster , que abandono África para migrar a Asia. Más tarde, también aparece el Homo Erectus (1,6 m.a.-30000 a) aunque su localización exacta postula en China y el sudeste Asiático, y se tienen dudas sobre si también hubo en Europa. Las características principales de ambos:
- Aumento de la talla.
- Aumento del tamaño del cerebro.
- Capacidad de utilizar el fuego a su favor.
- Hacha de mano.
- Vivian en cavernas. Los humanos tenían ciertas características que les permitían competir con otras especies: ü Habilidad con las manos, lo que les permití utilizar herramientas. ü Visión en color ü Su domino con el fuego les permitía: o Cocinar alimentos. o Procurarse calor. o Protección por ahuyentar a animales nocturno. ü Postura erguida y bipedestación: o Recorrer largas distancias.
Este aumento de complejidad ha sido posible debido a los cambios en nuestra ontogenia à maduración de nuestro SN mucho más larga (una de las más largas de todas las especies que existen). Esta prolongación de la maduración se puede observar al comprarnos con los chimpancés mediante:
- El desarrollo postnatal del encéfalo más prolongado en el tiempo, lo hace posible la mayor versatilidad del comportamiento.
- El desarrollo postnatal del encéfalo se hace mucho más prolongado en el tiempo.
- La prolongación en el tiempo da una mayor capacidad de plasticidad del cerebro (mayor tiempo de aprendizaje), lo que también da una mayor versatilidad del comportamiento. Además hay una creciente Neotenia: semejanza o mantenimiento de características típicas de la infancia en la época adulta. Esto se pone de ,manifiesto con, por ejemplo: el aspecto de la cabeza de un niño humano y un adulto en comparación con las cabezas de dos chimpancés (infantil y adulto). Hay mayor grado de neotenia entre las cabezas de ambos humanos que entre las de los dos chimpancés. La neotenia afecta a características físicas, pero también características plásticas cerebrales, es decir, capacidad de moldearse y adaptarse, lo que hace posible que el ser humano pueda seguir adaptándose a los cambios del medio, aprendiendo. 3. El factor de “Interacción social”.
- Los homínidos forman grupos extensos. o Esto ha supuesto ventajas adaptativas (defensa, caza, reproducción). o tiene complicaciones, que suponen: Desarrollo de la inteligencia emocional (para interpretar los estados emocionales de las personas que nos rodean) y habilidades sociales. Lo que ocasiona que las determinadas áreas del cerebro correspondiente al sistema límbico (cerebro emocional) se desarrolle más.
- Aparece el lenguaje para comunicarse. No se sabe exactamente cuándo aparece el lenguaje: o La habilidad de comunicarse redunda en el éxito reproductivo. o La selección natural ha propiciado el desarrollo de áreas ara el lenguaje.
