1. TEMA 6: EVOLUCINEDUARDO LUIS SANZ MORADpto. Biologa y geologa IES Isabel Martnez Buenda

2. 1. EL ORIGEN DE LA VIDA La humanidad siempre se ha preguntado por el origen de las cosas. Han existido varias teoras para explicar este origen: 3. 1.1. LA GENERACINESPONTNEALa materia viva se puede formar apartir de materia no viviente. La idea de la generacin espontnea nacien la antigua Grecia, la creencia se basabaen que, en la carne en descomposicinparecian surgir gusanos y larvas. Lazzaro Spallanzani demostr que en unfrasco hermticamente cerrado quecontena caldo de carne no aparecanmicroosganismo mientras que en el queestaba mal cerrado si lo hacan. Louis Pasteur demostr la imposibilidadde la generacin espontnea de la vida. Suexperimento se puede apreciar en la 4. 1.2. EL POSIBLE ORIGEN CSMICO DE LA VIDA Segn esta hipotesis, la vida se ha generado en el espacio exterior y viaja de unos planetas a otros y de unos sistemas solares a otros. El filosofo griego Anaxgoras fu el primero que propuso un origen csmico para la vida. Esta hiptesis de la panspermia postula que la vida es llevada al azar de planeta en planeta. Su mximo defensor fu Svante Arrhenius, que afirmaba que la vida provena del espacio exterior. 5. 1.3. LA APARICIN DE LA VIDAEN LA TIERRA PRIMITIVALas hiptesis mas acertadas afirman que la vida se gener hace millones deaos, de forma espontnea gracias a las particulares condiciones que hubo en laprimera etapa de la historia de la tierra. El bioqumico ruso Aleksandr Oparin y el genetista britnico JohnB.S. Haldane propusieron que la vida se origin en la tierra comoresultado a la asociacion de moleculas inorgnicas sencillas.En 1953, StanleyMiller simul lascondiciones de la supuesta atmsferaprimitiva y la someti a descargaselctricas. Obtuvo compuestos orgnicos(aminocidos). Este resultado sirvi paraapoyar la hiptesis de Oparin y Haldane 6. LA FORMACIN DE LAS PRIMERAS CLULAS COACERVADOS Y MICROESFERAS Oparin habla de la aparicion de coacervados, pequesimas gotas con una envoltura de macromoleculas y un medio interno con enzimas capaces de realizar reacciones qumicas. Sidney W. Fox hipotetiz sobre la aparicin de microesferas de proteinas formadas por lapolimerizacinde aminocidos en charcas calientes. LA PRIMERAS CELULAS En la actualidad no podemos saber como se form la primera celula. Solo podemos suponer que aspecto tuvo. Se piensa que los primneros organismos eran procariotas muy parecidos a las cianobacterias filamentosas, como las que fabrican los actuales estromatolitos. 7. 2. TEORAS PREEVOLUTIVASPortada de un Antiguo Tratado de Zoologa. 8. 2.1. El transformismo En el transformismo se agrupan todas las leyendas que,desde la Antigedad,hablan de transformaciones fabulosas. 9. 2.2. Fijismo o creacionismo Segn el fijismo, tanto la naturaleza como las especies vivas son una realidad definitiva y acabada: los seres vivos son formas inalterables, siendo hoy tal y como fueron diseadas desde su comienzo. Esta teora predomin durante siglos, apoyndose en la interpretacin literal del GNESIS. Pero algo que resultaba difcilLO INTENTA EXPLICAR explicar era el significado deEL los fsilesCATASTROFISMO 10. CatastrofismoEn el pasado se haban producidocatstrofes geolgicas queproducan extinciones, tras lascuales se producan nuevas Unos de sus defensores fue Georges Cuvier creaciones. La ltima de esascatstrofes fu el diluvio universalde No. 11. 3. TEORAS EVOLUTIVAS Siglo XIX: Surgen NUEVAS TEORASbasadas en la idea de que los seres vivos pueden transformarse a lo largo del tiempo TEORAS EVOLUTIVAS. 12. 3.1. El LamarckismoLAMARCK Fu el primero que se opuso a la inmutabilidad de las especies. Sostena que todas las especies evolucionan de forma gradual y continua a lo largo de su existencia. Esta evolucin parta desde los organismos ms pequeos hasta los animales y plantas mas complejos y por tanto hasta el ser humano 13. El lamarckismoSu teora se basa en : 1.Tendencia a la complejidad Segn esta teora, los seres vivos tienen un impulso interno hacia la perfeccin y la complejidad, se adapta a los cambios del ambiente provocando la aparicin de rganos nuevos que pasan a sus descendientes.2. Aparicin de adaptaciones La necesidad provoca la aparicin de rganos nuevos, y cuando se deja de usar algn rgano, ste se atrfia y desaparece. Se trata de la hiptesis del uso y desuso, que se suele simplificar con las expresiones: la funcin crea el rgano y el rgano que no se utiliza se atrofia.3. Herencia de los caracteres adquiridos Los caracteres adquiridos durante la vida del individuo se conservan y se transmiten a la descendencia. Esta idea esta arraigada en la cultura popular, incluso hoy da se mantiene en muchas personas. 14. La teora de Lamarck tuvo gran aceptacinPero seEQUIVOC al suponer que las caractersticas adquiridas sonheredables: - Son caractersticas producidas por elambiente, NO POR LOS GENES NOPUEDEN HEREDARSE!! (recordemos queslo pueden heredarse esas caractersticas reguladas por genes que estn en las clulas reproductoras o gametos) Ej: Los cambios obtenidos en una operacin de ciruga esttica No se heredan a los descendientes!!La MUSCULATURA que desarrollan los atletas es un CARCTERADQUIRIDO pero contrariamente a lo que deca Lamarck NO SE HEREDA!! 15. Lamarck y el caso de las Ante la sequa acuciante, una poblacin dejirafas antlopes de cuello ypatas normales intent cambiar su dieta por hojas de acacia, que abundaban en las copasde los rboles. Era necesario quealargaran sus cuellos y patas para poder alcanzar las hojas verdes como las hojas accesibles se agotaban deban crecer ms para llegar a las ms altas y, por tanto, las jirafas seguan esforzndose en estirar ms su cuello y patas. 16. Lamarck y el caso de las jirafas Como sus descendientes en la siguiente generacin ya nacan con el cuello y las patas un poco ms largos, segn el principio de herencia de los caracteres adquiridos, adquiridosestaranmejor adaptados y podran seguir esforzndose en estirar sus miembros. A medida que pasaba el tiempo y se sucedan las generaciones, estos animales se iban pareciendo ms a las jirafas actuales. 17. 3.2. LAS TEORIAS DE LAEVOLUCION SEGN ELDARWINISMO DARWIN WALLACE Estos son los padres de la teoraevolutiva que se aceptaactualmente pero que ha sidomodificada por conocimientosactuales. Ambos cientificos llegaron a lasmismas conclusiones pero porseparado. 18. Charles DARWIN Comenz una carrera de Medicina en la Universidad de Edimburgo. A los 18 aos inici estudios eclesisticos que finalmente abandon. A los 22 aos (y durante 5 aos) viaj alrededor del mundo en el Beagle,visitando islas (Malvinas, Galpagos, Tahit, Nueva Zelanda, Australia, Mauricio) en las que se convenci de laEVOLUCIN y DIVERSIDAD de los organismos Durante ms de 20 aos investig y 19. En las islas Galpagos, en el Ocano Pacfico frente a Sudamrica, qued muy impresionado por las especies de animales que vio y, sobretodo, por las sutiles diferencias entre los pjaros de las islas delarchipilago.13 ESPECIES DE PINZONES DISTINTAS!! A partir de estas observaciones, Darwin se dio cuenta que estas diferencias podan estar conectadas con el hecho de que cada especie viva en un medio natural distinto, con distinta alimentacin. En ese momento comenz Darwin a delinear sus ideas acerca de la evolucin. 20. Darwin observ que las islas estaban AISLADAS entre s,pero que sus especies provenan de un antepasadocomn.Esto le hizo empezar a formular sobre el origen de las especies y la evolucin de los organismos Su teora sobre la EVOLUCIN la plasm en su libro: EL ORIGENDE LAS ESPECIES (publicado en 1871): los ms aptos sobreviven 21. BASES DEL DARWINISMOLa teoria de Darwin se basa en tres principios: La elevada capacidad reproductora de los seres vivos. La variabilidad de la descendencia. La actuacion del proceso llamado seleccin natural. 22. LA ELEVADA CAPACIDAD REPRODUCTORA DE LOS SERES VIVOS Las especies suelentener masdescendencia de la quesobrevivir y llegara aadulta. La causa de queuna especie noaumente su nmero deforma infinita es quelos recursosalimenticios sonlimitados. 23. LA VARIABILIDAD EN LA DESCENDENCIA Los descendientes deuna misma pareja deseres vivos conreproduccin sexualno son identicos;siempre hay ligerasvariaciones que loshace distintos entresi. 24. LA SELECCIN NATURALEntre los miebros de unaespecie se establece unalucha por la supervivenciasobre todo si los recursosson escasos por lasuperpoblacin. Solo losmejores adaptadosconsiguen sobrevivir yreproducirse. 25. El pensamiento de Darwin tambin estuvo muy influenciado por las ideas de Thomas Malthus, queMalthus escribi que la poblacin humana tenda a crecer exponencialmente y con ello a acabarse los recursos alimenticios disponibles. Esto provoca crisis que lleva a los individuos a competir entre ellos por la superviviencia. Darwin crea que las variaciones en los rasgos hereditarios de los individuos los haca ms o menos capaces de enfrentarse a la competencia por los recursos. 26. RECAPITULAMOS LO QUE DECA DARWINEn las poblaciones hay individuos ligeramente distintos unos de otros: hay VARIABILIDAD GENTICA Estas variaciones hacen que cada uno tenga distintas capacidades para adaptarse a su medio natural, reproducirse exitosamente y transmitir sus rasgos a su descendencia. Al paso de las generaciones, los rasgos de los individuos que MEJOR se adaptaron a las condiciones naturales se vuelven ms comunes y la poblacin EVOLUCIONA .La naturaleza SELECCIONA las especies MEJOR ADAPTADAS para sobrevivir y reproducirse: SELECCIN NATURAL . 27. CMO EXPLICARA DARWIN EL CASO DELAS JIRAFAS?? En un principio existira una poblacin de antlopes de cuello y patasde longitud normal Algunos de ellos, que tendran el cuello y laspatas algo ms largas (VARIABILIDAD GENTICA), podranGENTICAalimentarse de hojas de acacia lo que les ayudara a SOBREVIVIR mejor en las pocas de sequa (acta, por tanto, la SELECCIN NATURAL)NATURALEstos individuos MEJOR ADAPTADOS (los ms altos) pudieron reproducirse y dar una descendencia en la que abundaran ms reproducirselos individuos altos aunque tambin habra bajosY, de nuevo, la seleccin natural selecciona a los ms altos entre ellos (los ms bajos probablemente mueran antes de llegar a adultos) En cada generacin se produciran individuos ms altoshasta que, al cabo de millones de aos, todos son altos 28. Debido a su Teora de laevolucin y, especialmente, a sus ideas que ponan de manifiesto larelacin evolutiva entre el hombre y el resto de los primates, Darwin ha sido frecuentemente parodiado y, adems, desat una gran polmica no slo cientfica,sino tambin social. 29. 3.3. EL NEODARWINISMO El neodarwinismo tambin llamado teora sinttica de la evolucin, es bsicamente el intento de fusionar el darwinismo clsico con la gentica moderna, y fue formulado en la dcada del 30 y el 40 (siglo XX) por cientficos tales como G. G. Simpson, Mayr, Huxley, Dobzhansky, Fischer, Sewall Wright, y otros. 30. Causas fundamentales de laevolucin Variabilidad gentica: dentro de una poblacin existe un gran nmero de genotipos diferentes, debido a mutaciones y recombinaciones genticas. Seleccin natural: las combinaciones genticas mejor adaptadas al medio, sobreviven y se reproducen ms eficientemente que las peor adaptadas, que se eliminan. Hay que tener en cuenta que el medio puede cambiar. Por tanto, son las poblaciones las que evolucionan a lo largo de largos periodos de tiempo.Segn esta teora los fenmenos evolutivos se explican bsicamente por medio de las mutaciones (las variaciones accidentales de que hablaba Darwin) sumadas a la accinde la seleccin natural.As, la evolucin se habra debido a la acumulacin de pequeas mutaciones favorables, preservadas por laseleccin natural y por consiguiente, la produccin de nuevas especies. 31. La RESERVA DE VARIABILIDAD GENTICA es lo que permite a los individuos irse acomodando y adaptando alos cambios ambientales Una poblacinEl caso de la mariposa del suficientemente diversa abedul.Revolucin Industrialtiene ms probabilidad (Manchester, 1850) de sobrevivir y de que alguno de sus indiviuosest adaptado a lasnuevas condiciones 32. El caso de la mariposa del abedul (B is to n be tularia). Revolucin Industrial (Manchester, 1850)Es de color blanco y vive sobre el tronco de los abedules, que suele estar cubierto de lquenes blancos. As, pasa inadvertida ante sus depredadores: los pjaros.Las que tienen una mutacin que les hace seroscuras son presas fciles. stas sonminoritarias. 33. Hacia 1850, en plena Revolucin Industrial, la contaminacin atmosfrica mat a muchos lquenes los troncos de abedules ya no tenan lquenes y mostraban sucolor oscuro Las mariposas blancas dejaron de pasar inadvertidas y fueron presa fcil de lospjarosTan slo las mutantes oscuras pasaban inadvertidas en el nuevo ambiente y se reproducanAl cabo de 50 aos, el 99% dela poblacin era oscura 34. Un siglo ms tarde, la calidad ambiental mejor y la contaminacin desapareci de la zonaLos lquenes volvieron a aparecer sobrelos abedules y la situacin volvi acambiar De nuevo lasmariposas blancasvuelven a sermayora!! 35. 3.4. Teoras ms recientes sobre laevolucinEl neutralismo: Teora publicada por Motoo Kimura en 1968, quepropona que La seleccin natural se comporta de forma NEUTRAsobre gran cantidad de genes mutantes: NI LOS FAVORECE NI LOSELIMINA. stos mutantes permanecern o sern eliminados POR AZAR,el cual hace que las poblaciones varen. El equilibrio puntuado: Teora publicada por Stephen Jay Gould y Niels Eldredge, en 1972. Defendan que La evolucin NO ES GRADUAL Y CONTINUA en el tiempo, sino que SE PRODUCE A SALTOS (hay periodos en los que las especies estn en equilibrio y no sufren cambios, mientras que en determinados momentos se producen muchas spp nuevas a partir de las existentes) 36. 4. Pruebas de laEvolucin. 37. 4.1. Pruebas anatmicas: rganoshomlogos. rganos homlogos: Son los que poseen rganos y estructuras orgnicas muy parecidas anatmicamente ya que tienen el mismo origen evolutivo, estos rganos han sufrido una evolucin divergente como por ejemplo, la aleta de un delfn y el ala de un murcilago, son rganos con la misma estructura interna. 38. 4.1. Pruebas anatmicas: rganos anlogos. rganos anlogos: Estosrganos desempean la mismafuncin, pero tienen unaconstitucin anatmicadiferente, como el ala de uninsecto y el ala de un ave, yrepresentan un fenmenollamado evolucin convergente. 39. 4.1. Pruebas anatmicas: rganosvestigiales. rganos vestigiales: Se trata de rganos atrofiados, sin funcin alguna en la actualidad, pero que pueden relevar la existencia de los antepasados, para los que estos rganos eran necesarios. Por ejemplo, en los delfines y en las focas. 40. 4.2. Pruebas embriolgicas.Pruebas embriolgicas: Sebasan en el estudio deldesarrollo embrionario de losseres vivos. Aquella especiesque tienen un mayor parentescoevolutivo muestran mayoressemejanzas en sus procesos dedesarrollo embrionario. Lassimilitudes en las primerasetapas, muestran unantepasado comn. 41. 4.3. Pruebas bioqumicas. Pruebas bioqumicas: Unas de las evidencias ms importantes se basan en la similitud a nivel molecular que hay entre las protenas o en los ADN de diferentes organismos. Son causadas por el parentesco evolutivo entre ellos. 42. 4.4. Pruebas taxonmicas. Las especies se relaccionan unas con otras, como si guardasen entre si parentescos y antepasados comunes. Lo que refleja la taxonoma son las relaciones de parentescos entre todas las especies de seres vivos. Por otro lado hay seres vivos con formas intermedias, por ejemplo el ornitorinco. 43. 4.5. Pruebas biogeogrficas. Las encontramos repartidas por todo el planeta, y consisten en la existencia de grupos de especies ms o menos parecidas, emparentadas, que habitan lugares relacionados entre si por su proximidad, situacin o caractersticas, por ejemplo, un conjunto de islas, donde cada especie del grupo se ha adaptado a unas condiciones concretas. 44. 4.5. Pruebas biogeogrficas. La prueba evolutiva aparece porque todas esas especies prximas provienen de una nica especie antepasada que origin a todas las dems a medida que pequeos grupos de individuos se adaptaban a las condiciones de un lugar concreto 45. 4.6. Pruebas paleontolgicas. El estudio de los fsiles nos da una idea muy directa de los cambios que sufrieron las especies al transformarse unas en otras; existen muchas series de fsiles de plantas y animales que nos permiten reconstruir cmo se fueron adaptando a las cambiantes condiciones del medio, 46. 5. LA ESPECIACIN La especiacin es el proceso mediante elcual una poblacin de unadeterminada especie da lugar a otra u otras poblaciones que no se pueden reproducir con la anterior y quecon el tiempo irnacumulando otrasdiferencias genticas. 47. Una especie es un grupo de individuos naturales que seLas especies pueden cruzar entre s y tener descendencia frtil pero no pueden hacerlo con individuos de otras especies. Cualquiera que sea el parecido entre dos especies, si los apareamientos entre ellos no produce descendientes (que es lo ms habitual) o slo producen descendientes estriles (como es el caso, por ejemplo, del cruce entre caballos y burros) podemos afirmar que pertenecen a especies diferentes. 48. Especiacin Aloptrida La especiacin aloptrida ogeogrfica es la que se produce cuando la poblacinde una misma especie quedaaislada y dividida fsicamentepor barreras geogrficas (rios,montaas)Las poblaciones divididas irn adquiriendo distintas mutaciones en sus genes ycon el paso del tiempollegarn a producir razas distintas que se convertirn en especies distintas. 49. Especiacin Simptrida Ocurre cuando una especie pese a ocupar un mismo territorio geogrfico se diversifica en dos subpoblaciones debido a unos mecanismos que impiden el cruce como son: La existencia de diferentes habitats en un mismo territorio con diferencias en la temperatura, la luz o la humedad. Diferencias de comportamiento durante el cortejo. Variacin de los rganos reproductores. Por ej: 2 poblaciones se Modificacin cromosmica queespecializan en determinados afecta a la informacin alimentos y ocupan distintos nichos de un mismo entorno 50. Adems, las poblaciones cada vez son ms DISTINTAS, apareciendo mecanismos de AISLAMIENTO REPRODUCTIVO que potencian que se formennuevas especies: 51. Aislamiento reproductivo I PRECIGTICOS (impiden que el vulo sea fecundado):- Aislamiento ecolgico: vivir en distinto hbitats- Aislamiento ESTACIONAL: por madurez sexual en distinta poca (flores)- CONDUCTUAL- MECNICO: tamao incompatible de genitales- GAMTICO: por incompatibilidad de gametos (peces) 52. Aislamiento Reproductivo IIMECANISMOSPOSTCIGTICOS(actan tras la formacin delcigoto. Suelen interferir en eldesarrollo del individuos o lohacen estril) - Inviabilidad de hbridos- Esterilidad de hbridos (no dejadescendencia). Ej: el MULO. La mula/mulo sale del cruceYegua/burro o asno ocaballo/burra. Por eso sonestriles, no as los asnos 53. Especiacin por MutacinCromosmica A consecuencia de cambios enlos cromosomas. Ocurre al producirse errores enla meiosis que varian el nmerode cromosomas. La importancia de estasmutaciones es que cambian lasrelaciones de ligamiento entrelos genes. Una mutacin puede dar origena una nueva especie. 54. La extincin El proceso contrario a la especiacin es la extincin, que es, en definitiva, el de s tino ltimo de to das las e s pe c ie s . Las especies pueden desaparecer de dos maneras: Debido a la influenc ia que tienen los organis mos entre s, como una epidemia o un voraz depredador. Un radical y abrupto c ambio del hbitat de una especie, cambios en las temperaturas o en la cantidad de lluvia son algunos ejemplos.