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Tema 5. Adaptación
Adaptación
tema omnipresente en la literatura sobre evolución
un mundo lleno de adaptaciones
Darwin (1862)
al
analizar las flores dela orquídea Angraecumsesquipedale,
con
un espolón de 30 cmy endémica deMadagascar, dedujoque alguna especiede esfíngido con unaproboscis de esalongitud debíapolinizarla
^40
años después sedescubrió Xanthopan morganiipraedicta
•panadaptacionistas
(=panglossianistas)
•partidarios del proceso evolutivo•partidarios del diseño divino
(teología natural)
Interpretación de las adaptaciones:
sentido
adaptativo en todas las características de los seresvivos
conservación y
mejora de las adaptaciones
manifestación de la sabiduría divina, plasmada en elacto de la Creación
argumento del relojero
Significados del término adaptación:Según el DRAE: sufijo
-ción
de los sustantivos verbales
acción y efecto:
a)
Adaptación como
proceso:
" la
(el proceso de)
adaptación de los équidos a los
espacios abiertos determinó la evolución de susextremidades hacia una configuración monodáctila
proceso en el
que algo se transforma –o es transformado– con la finalidad de mejorar su aptitud para realizaruna función previamente desempeñada, o mantener su aptitud para realizar la función encuestión, ante un cambio de las condiciones en que se realizaba, o adquirir aptitud pararealizar una función no desempeñada previamente
mejora de la aptitud para realizar una función
Proceso de transformación:
mantenimiento de la aptitud ● adquisición de la aptitud
{
a)
Adaptación como
resultado:
" la extremidad monodáctila del caballo es una
(un resultado del proceso de)
adaptación a la carrera en los espacios abiertos
Cuestiones generales sobre la adaptación: ●^
En el
lenguaje cotidiano
una adaptación puede ser un
proceso en el que se adquiere aptitud para
realizar una
función que todavía no se ejercita
talla de un
núcleo
de sílex
para obtener una
industria lítica
La adaptación en los
seres vivos
1.Mejora y mantenimiento
de la aptitud,
no su adquisición
Ejemplo de adaptación a nivel etológico
las aves parásitas (cuclillos y viudas)
El éxito del parásito depende de:
●^
El parásito debe poner
huevos parecidos
a los del parasitado y
reconocer su nido
●^
El polluelo debe
competir ventajosamente
con las crías del ave parasitada
●^
La población de un pájaro parásito no puede sobrepasar un cierto porcentaje de lapoblación del huésped ●^
Cada especie parasitada tiene
huevos y nidos característicos
→
corto
período de incubación y alta tasa de crecimiento
→
de forma
pasiva
(mayor tamaño, más ceba) o
activa
(desalojo “hermanos” adoptivos)
→
Solución:
parasitar varias especies
→
la hembra parásita debe
poner sus huevos en el nido en el que pueden pasar
desapercibidos
Procedimientos en las viudas: ●^
El macho aprende el canto del padre "adoptivo“ ●^
La hembra se siente atraída por machos que cantancomo su padre "adoptivo“ ●^
La hembra tiende a poner huevos en nidos semejantesa aquel en el que nació Estrategia efectiva
→
individuos procedentes de
huevos con una determinada morfología tienden acruzarse entre sí En los cuclillos
cruzamientos panmícticos
¿cómo escoge la hembra para poner sushuevos un nido semejante a aquél en quese crió y cómo pone huevos similares alas de aquel del que procede? Aves
→
machos
homogámicos
(ZZ) y hembras
heterogámicas
(ZW)
Otra posibilidad
→
los factores genéticos de
la forma del huevo se transmitirían por herencia mitocondrial
→
especie dividida en subpoblaciones
con pocos intercambios:
●^
selección
diversificadora
→
si las formas intermedias
tienen menos eficacia biológica ●^
selección
disruptiva
→
determinada por cruzamientos concordantes
→
los determinantes de
las características del huevo estarían en el heterosoma
Caracteres adquiridos y herencia de los caracteres
norma de reacción
Amplitud de lanorma de reacción
abanico de posibilidades fenotípicas, en función de las
condiciones ambientales
se hereda la
potencialidad
de desarrollar el carácter
estrecha (grupos sanguíneos)amplia (ciclopía en larvas de peces)
Características que dentro del mismo taxón pueden ser adaptaciones
o
acomodaciones
ejemplo:
pabellones
auditivos de lagomorfos y zorros
reglas ecogeográficas de
Bergmann
y
Allen
(ambas de aplicación en
homeotermos
Función
termorreguladora
de la oreja
Regla de Bergmann
(tamaño corporal)
en las especies cuya distribución cubre un
amplio rango latitudinal
, las
poblaciones más septentrionalespresentan
mayor tamaño
●^
Regla de Allen
(tamaño de
apéndices y extremidades)
reducidos en las poblacionesde
clima frío Ejemplo:
las reglas de Allen y
Bergmann en las
subespecies
de tigre
Panthera tigris
Tigre siberiano (
P. tigris altaica
)
Tigre de Sumatra (
P. tigris sumatrae
)
Panthera tigris sumatrae,
75-140 kg
Panthera tigris altaica,
135-250 kg
disminuye el
cociente S/V y se minimiza la pérdida de calor corporal
→
la población deriva de 24ejemplaressalvajesintroducidosen
Variación
ecofenotípica
de
los pabellones auditivos enlos
conejos australianos
Oryctolagus cuniculus
Diseños, funciones y actividades
Pájaros carpinteros (Picidae,
Campephilus
)
Los organismos realizan
funciones y actividades
pruebas de la existencia de un
designio divino
(el relojero de la teología natural, la
“teoría del diseño inteligente”
hoy en día) o de lo bien
que trabaja la
evolución
Diseño y legado histórico:
una misma función puede ser desempeñada por distintos
diseños
mecanismos y procedimientos que alcanzan altos grados de perfección,
complejidad, armonía y sincronización
ejemplo: los comedores de
insectos xilófagos
Pico carpintero: ● pico en forma de cincel
partes del cuerpo, con
diseños
precisos y complejos
, cooperan en realizar funciones y actividades que posibilitan un
género de vida
adecuado al medio en que viven, contribuyendo a su
supervivencia y
reproducción ● músculos potentes delcuello ● cráneo reforzado ● cola con terminaciónarqueada y plumasrígidas ● dedo dirigido hacia atrás ● hioides largo y flexible(sonda) ● lengua larga con puntacórnea y barbada
Aye-aye:
lemuriforme con
largos dedos
, en especial el tercero de
las extremidades anteriores
se alimenta de frutos e insectos
Epidendrosaurus (dinosaurio Coadaptación morfológica y funcional
)^
puede
haber sido un casosimilar Adaptación
correlación
de diseños,
coadaptación morfológica
usa el dedo como sonda para extraer larvas de
insectos xilófagos
distintas partes del cuerpo,
desarrolladas independientemente y a partir
de diferentes regiones embrionarias,
se complementan funcionalmente
ejemplo:
cabeza, cuello, patas y cola del pico
carpintero, con diferentes componentes óseos, musculares y epidérmicos Dos cuestiones:
●^
A nivel de individuo
(adaptación como
resultado
)^ →
qué determina el desarrollo
correlacionado y armónico de partes que se forman independientemente?
Aye-aye
( Daubentonia madagascarensis
)
A nivel de cambio evolutivo
(adaptación como
proceso
)^
¿cómo es posible,
teniendo en cuenta que a lo largo del proceso se ha mantener la coadaptación, queuna serie de partes independientes evolucionen de manera
armónica y sincronizada
Primera pregunta
biología del desarrollo
Problema:
indiferencia de ambas disciplinas durante la
génesis de la Teoría Sintética
de la Evolución
centrada en los cambios cualitativos y cuantitativos de los
genes, sin prestar atención a la forma en que determinan el fenotipo
Segunda pregunta
biología evolutiva
Evolución de los fenotipos
cambio en el tiempo de los procesos de
desarrollo
que
determinan los organismos, en vez del cambio en el
tiempo
de tales organismos
Simulación de Nilsson y Pelger (1994)
el ojo de un vertebrado o un pulpo podría
formarse en una secuencia de
2000 pasos
manteniendo su
funcionalidad
en cada etapa
400.000 generaciones
(cada paso duraría 200 generaciones)
<0,5 Ma en organismos
con
generaciones anuales Se parte de un "ojo" formado por una capa de
fotorreceptores
sobre
una
pantalla oscura y plana
, cubierta por
material transparente
Distintas características de la estructura (grosor, índice derefracción de la capa transparente)
pueden cambiar ligera y
aleatoriamente
en cada paso, independientemente de las demás
cambios del
en el
grosor de las capas
o el
índice de refracción
de la capa transparente
entre los
"ojos
mutados"
se escogen los
más eficientes
ópticamente (mayor agudeza visual)
Secuencia:
estructura
cóncava
cavidad parcialmente
cerrada
lente (6)
aplanamiento del
iris
distancia
focal
de la lente (f)
igual a la distancia desde la lente a la retina
(P) (8)
Moluscos
se observan todos los pasos,
desde las
manchas fotosensibles
de los sifones
de los bivalvos a los
ojos
de los pulpos
(a) ocelo, (b) repliegue de una superficie con célulaspigmentadas, (c) cámara oscura como en Nautilus, (d)cavidad celular rellena de líquido celular, (e) ojoprotegido por una capa epidérmica transparente ylíquido celular diferenciado en lente, (f) ojo complejo delos cefalópodos
Coadaptación epigenética
el proceso evolutivo no determina la forma exacta de todas
las partes, produciéndose el
ajuste durante el desarrollo ontogenético
Ejemplo:
en las articulaciones
óseas, su forma no estádeterminada genéticamente →
se genera como reacción mecánica
al contacto:
●^
la
cabeza del fémur
excava en la
pelvis una
cavidad
Los diseños sofisticados^ El diseño puede alcanzar un grado de
perfección
increíble
cebos desarrollados para
atraer a organismos
de otras especies, para depredarlos o parasitarlos
en un
lofiforme
el
cebo reproduce un pez en sus más mínimosdetalles
en algunos
peces abisales
el cebo es
Peces pescadoresuna especie de látigo con bacterias fosforescentes en la punta
usan como cebo una
espina de
la aleta dorsal
modificada (
ilicium
) para parecer un
crustáceo, gusano o pez
●^
el roce determina la
curvatura de las
superficies articulares
durante la embriogénesis
y los primeros estados de la infancia
La especialización Perfección del diseño
especialización:
Si un órgano se especializa
restringe el
número de funciones
y
actividades que puede realizar Pérdida
de actividades reales y potenciales
Organismo especializado
estrictamente adaptado a un nicho ecológico muy
Ejemplos: concreto dentro de un ecosistema
marsupio de los unionaceos, ilicium del rape
En
humanos
pelvis, columna vertebral, fémur, pie
especialización
para la
bipedestación
Ejemplo:
pie humano
pérdida de la
función
prensil
y la capacidad
trepadora
suele implicar la pérdida de la capacidad de desarrollar, en el futuro, otra funciones
limita el
potencial evolutivo
Nicho estrecho
callejón sin salida evolutiva (
extinción
): oso panda
Excepciones: mamíferosmirmecófagos(pangolines, cerdo yoso hormiguero)
fósiles vivientes (formaspancrónicas)
organismo
estenotópico
Oso hormiguero
(Myrmecophaga tridactila)
Cerdo hormiguero (Orycteropus afer)
Pangolín
(Manis temminckii)
un órgano, conjunto de órganos o parte del
cuerpo está especializado si ha experimentado una modificaciones respecto a lacondición ancestral que lo capacitan para cumplir con adecuación una función o unaserie de funciones relacionadas
Los diseños imperfectos^ ●
En algunos casos el diseño imperfecto, aunque no realice la función óptimamente, sílo hace lo suficiente como para
cubrir las necesidades
del organismo
Cebos sofisticados
perfección de diseño
Ejemplo
pico de un pájaro carpintero, se podría
modificar para convertirlo en un elemento giratorio(berbiquí
¿Por qué hay órganos tan bien adaptados a realizar susfunciones mientras que otros no lo están?¿Por qué hay características que restan eficacia a su poseedor?¿La selección natural no es tan omnipotente como algunos piensan?^ ● En otros es evidente que el órgano
no está bien diseñado
en muchos
casos las funciones son realizadas por
diseños menos
elaborados
(¿menos eficaces?)
señuelos que
muestran un parecido lejano con el organismo copiado
se pueden imaginar modificaciones para hacerlos
más
adecuados
mecanismo que perfora más
económicamente que un cincel
cola con final
cóncavo
en lugar de convexo para apuntalar mejor
ilicium
del
rape (pesca en aguas turbias)
hay que buscar una
explicación para sus peculiaridades que, al menos aparentemente, contradicen la bondad del trabajo
de la selección natural
Ejemplos: ●^
Abortos naturales
en 50% embarazos (gametos defectuosos)
¿algo inherente a la meiosis?
● Dificultades del aparato urogenital femenino en el parto
pérdida de eficacia
biológica (muertes fetales)
¿compensan las ventajas de la
bipedestación
●^
Aguijón de la abeja
(su uso determina la muerte del individuo)
Explicaciones alternativas para los diseños imperfectos: ● Proceso adaptativo
bricolaje evolutivo
Ingeniero
proyecta un dispositivo usando los
materiales más adecuados
entre los
disponibles y diseña las piezas buscando un
compromiso entre funcionalidad y
economíaBricolador
toma piezas diseñadas con una finalidad y las utiliza para otra,
transformándolas
resultado
no tan bueno
como el del ingeniero, pero puede ser
suficiente
