Tema 1 Resultado del cuestionario (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 3º curso
Asignatura Evolució
Año del apunte 2015
Páginas 13
Fecha de subida 16/03/2016
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Evo – Resultados cuestionario mfiguls Tema 1: RESULTADOS DEL CUESTIONARIO- Evolución biològica veure apunts a mà, errors de les preguntes i dificultats més comunes P1. ¿Qué entiendes por desviaciones de equilibrio Hardy-Weinberg? RESPUESTA: 1) ¿Qué se entiende por Equilibrio Hardy-Weinberg?: en una población en condiciones ideales de apareamiento aleatorio (panmixia) y ausencia de procesos evolutivos (deriva genética, migración, mutación y selección natural) : (a) Las frecuencias génicas (alélicas) permanecen constantes de generación en generación (b) Las frecuencias genotípicas dependen únicamente del producto de las frecuencias génicas. En el caso particular de un locus dialélico (A, a) en una población de organismos diploides las frecuencias genotípicas (AA, Aa, aa) resultan del producto de las frecuencias génicas según: 2) ¿Qué se entiende por desviación del Equilibrio Hardy-Weinberg?: en poblaciones reales situación en la que las frecuencias genotípicas observadas difieren de las frecuencias genotípicas esperadas en las condiciones ideales del equilibrio Hardy-Weinberg, que son...
P2. Enumera cuatro mecanismos básicos del proceso de cambio de la composición genética de las poblaciones.
RESPUESTA: • Mutación fuente última de variación genética.
• Recombinación genera nuevas combinaciones de alelos en loci distintos.
• Migración flujo génico entre poblaciones.
• Deriva genética efecto aleatorio debido al tamaño finito de las poblaciones.
• Selección natural consecuencia de la coexistencia de variantes génicas que difieren en cuanto a sus efectos sobre la eficacia biológica de sus portadores.
• Desviaciones de la panmíxia cambios en las proporciones genotípicas debidos a apareamiento no aleatorio.
Per se, no causan cambios en las frecuencias génicas, pero como la selección natural ocurre al nivel fenotípico, puede acentuar los efectos de la selección direccional (homocigosidad) y equilibradora (heterocigosidad).
P3. ¿Qué entiendes por evolución biológica? RESPUESTA: En sentido amplio, evolución es descendencia con modificación.
• Diversificación de la vida a partir de un mismo ancestro por descendencia con modificación.
• Cambio en el tiempo de las proporciones de individuos de una población que difieren entre si en uno o más caracteres hereditarios (sin aludir a procesos específicos).
• Cambios en el tiempo de las proporciones de individuos que difieren genéticamente en uno o más caracteres. Tales cambios ocurren debido 1) a la aparición y posterior alteración de las frecuencias de genotipos de generación en 1 Evo – Resultados cuestionario mfiguls generación dentro de poblaciones, 2) la alteración de las proporciones de poblaciones genéticamente diferenciadas de una especie, o 3) cambios en los números de especies con características diferentes, como consecuencia de lo cual se alteran las frecuencias de uno o más caracteres en un taxon superior. (p. ej.
género, familia, orden) OJO!! Uso teleológico y/o antropomórfico del lenguaje: 21/47 = 44.7% P4. ¿Qué entiendes por adaptación biológica? RESPUESTA: Acepciones: 1) como característica de un organismo o 2) como proceso evolutivo.
1) Como característica de un organismo: Cualquier carácter anatómico, fisiológico o de comportamiento que contribuya a la supervivencia y/o reproducción de un individuo en competencia con sus congéneres en el ambiente (contexto) en el cual evolucionó.
2) Como proceso evolutivo: Proceso de cambio genético de una población causado por selección natural, por el cual la adecuación media de un carácter resulta incrementada con respecto a una función concreta o alguna característica del ambiente.
OJO!! Uso teleológico y/o antropomórfico del lenguaje: 21/47 = 44.7% P5. Enumera 4 tipos de evidencia decisiva a favor de la Teoría de la Evolución como mejor explicación científica de la diversidad de la vida.
RESPUESTA: Las preguntas de la Biología:CÓMO frente a POR QUÉ De los esfuerzos por responder al CÓMO: • • • El organismo más simple capaz de existencia independiente (bacteria) es muy complejo. La complejidad es todavía mayor en organismos multicelulares con diferenciación y desarrollo.
El conocimiento sobre los mecanismos moleculares subyacentes a esta complejidad se expande rápidamente. Las características más complejas de los organismos vivos, como la conciencia humana, son reflejo de procesos químicos y físicos accesibles al análisis científico.
A todos los niveles, desde la estructura y función de una proteína, hasta la organización del cerebro humano se observan ejemplos de adaptación: el ajuste de estructura a función que también es aparente en las máquinas diseñadas por los humanos. Las especies presentan rasgos distintivos que con frecuencia son claro reflejo de adaptación a los ambientes en los que viven.
Surge la pregunta del POR QUÉ los organismos son como son Teorías competidoras en orden histórico: Ambas teorías CONDUCEN A PREDICCIONES DISTINTAS sobre qué es lo que se debería observar 2 Evo – Resultados cuestionario mfiguls ¿Origen común ? u ¿Orígenes separados pero función común? Ejemplo de observación que no permite distinguir entre ambas teorías Evidencia 1: Semejanzas entre caracteres adaptados a funciones distintas o no funcionales 1. Semejanzas estructurales: Arreglo de los huesos de las extremidades anteriores de mamíferos 2. Semejanzas moleculares: Ej; nucleótidos A, C, T, G.
Código genetico universal. Los lobros de texto modernos describen las principales rutas metabólicas sin necesidad de especificar el organismo.
3. Rasgos vestigiales: restos de estructuras que fueron duncionales en los ancestros de los organismos actuales, y que persisten pese haber perdido su función original. P. ej.
huesos pélvicos de las ballenas, extremidads anteriores reducidas en las pitones, presencia de cloroplastos en plantas no fotosintéticas... Ver diapos 49- 50 4. “La ontologia recapitula la filogenia”: Parecido entre embriones de especies diferentes aún cuando los adultos son muy distintos. Durante el desarrollo de los mamíferos aparecen hendiduras branquiales similares a las de los peces. La adaptación del organismo al entorno depende de la estructuras del adulto, por lo que es más probable que cambien como resultado de selección. Es posible que las hendiduras branquiales sean necesarias para que los vasos sanguíneos se formen en los sitios adecuados, de modo que han sido retenidas aún sin ser funcionales.
Evidencia 2: Distribuciones geográficas 1. Semejanzas entre fósiles y especies vivas de las mismas partes del mundo: la presencia de armadillos y restos fósiles de Glyptodontes gigantes en Sudamérica tiene sentido si ambos descienden de un ancestro común que vivió en Sudamérica y sus tasas de migración alrededor del mundo fueron reducidas.
2. Biogeografía de las especies actuals a. ¿Por qué los osos polares no viven en la Antártida? b. ¿Por qué los pingüinos no viven en el Ártico? c. ¿Por qué no hay canguros fuera de Australia? d. ¿Por qué no hay cactus nativos de los desiertos africanos? A menos que el grupo presente una elevada capacidad de dispersión o que las masas de tierra se hayan movido mucho a lo largo del tiempo, los descendientes «heredan» la geografía de sus antepasados. En consecuencia ramas enteras de los árboles filogenéticos aparecen geográficamente circunscritas.
Evidencia 3: Registro fósil 1. Distribución temporal del parecido Las formas extinguidas hace más tiempo deberían ser más distintas de las formas vivas actuales que las formas extinguidas más recientemente. A medida que uno se desplaza 3 Evo – Resultados cuestionario mfiguls hacia atrás en el tiempo la diferencia entre grupos fósiles tiende a disminuir.
2. Formas transicionales Si se cumple 1) descendencia a partir de un ancestro común y 2) la evolución es un proceso gradual, entonces para cada especie viva con un número de caracteres distintivos (diagnóstico) deberían existir antepasados extinguidos con subconjuntos de esos caracteres à FORMA TRANSICIONAL Ver diapos 62, 63 Ejemplo: Aplicación de la teoría evolutiva a la búsqueda del fósil transicional 1. Distribución de los primeros tetrápodos del registro fósil y de los peces con patrón de los huesos de las aletas similar al de las extremidades de los tetrápodos. Se encontraron • Osteolepis. Pensilvania, Europa Longitud: 20 cm; Edad: 390 Ma; Período: Devónico • Elpistostege. Quebec Longitud: 160 cm; Edad: 380 Ma; Período: Devónico • Panderichtys. Quebec y Letonia Longitud: 90-130 cm; Edad: 380 Ma; Período: Devónico • Rhizodontids. Pensilvania, Australia, Antártida Longitud: 25 cm; Edad: 380 Ma; Período: Devónico • Acanthostega.
Groenlandia Longitud: 50-70 cm; Edad: 363 Ma; Período: Devónico • Icthyostega. Groenlandia Longitud: 150 cm; Edad: 363 Ma; Período: Devónico 2. Determinar la edad de las rocas en las que debería encontrase el fósil transicional 3. Encontrar un lugar donde las rocas idóneas se encuentren expuestas en la superficie Mapa geológico de las rocas expuestas en la superficie de Norteamérica. Los colores indican edad de las rocas. Se muestran unos 900 tipos de roca diferentes. Las rocas devónicas de interés aparecen en un tono de azul.
Por el tipo de sedimento en los que se los encuentra 4 Evo – Resultados cuestionario mfiguls se sabe que los primeros peces de aletas carnosas lobuladas y los primeros tetrápodos vivían en corrientes de agua dulce. Por lo tanto el fósil transicional debería hallarse en depósitos de agua dulce, no marina. De este modo se restringe la búsqueda a rocas expuestas, no exploradas anteriormente, formadas a partir de sedimentos depositados en aguas dulces durante el devónico medio.
4. El sitio de interés se localizó en el ártico canadiense, donde se encuentran los únicos tres depósitos de agua dulce de Norteamérica, uno de los cuales permanecía completamente inexplorado.
Ver diapos 75, 76 Se encontró el FÓSIL TRANSICIONAL, con características de pez y tetrápodo (“Mosaico” de características anatómicas de peces primitivos y primeros tetrápodos) Tiktaalik: • • • • • • TIKTAALIK: «gran pez de agua fresca» en inuit Antigüedad: 375 Ma Lugar: Ellesmere Island, Nunavut, Canadá N° de individuos descubiertos: 10 Rango de tamaño: 1-3 metros Características del pez: o Escamas: cuerpo recubierto de escamas o Aletas: aletas natatorias o Branquias y pulmones: § Branquias: conservadas en peces, vestigiales en tetrápodos § Pulmones: conservados en tetrápodos, vejiga natatoria en peces Características del tetrapodo o Cuello: cuello, cabeza y huesos de los hombros § En peces, los hombros están soldados al cuello § En el tiktaalik, los hombros están desconectados del cráneo. Podía mover la cabeza alrededor del cuello.
§ cuerpo recubierto de escamas o Costillas: Respiración y sostenimiento del peso corporal fuera del agua. Los peces respiran por branquias y se sostienen flotando en el agua.
o Cabeza aplastada: mucho mas aplastado que en los peces. Ojos sobre la cabeza, como en los cocodrilos o Esqueleto de las aletas: Extremidades de tetrápodo. No podía caminar como un anfibio pero sus extremidades eran fuertes como para sostener el peso del animal fuera del agua. Vivía en aguas someras cerca de la orilla.
Modo aleta: propulsión en agua; modo pata; movimiento en tierra, aunque más limitado que en anfibios.
o Hendiduras de los oídos: De tamaño más parecido al encontrado en otros tetrápodos que al de los peces del Devónico. En tetrápodos evolucionaron en canal auditivo 5 Evo – Resultados cuestionario mfiguls Evidencia 4: Distribución arboriforme de los caracteres 1. Clasificación jerárquica o anidada.
From the first dawn of life, all organic beings are found to resemble each other in descending degrees, so that they can be classified in groups under groups. The classification is evidently not arbitrary like the grouping of the stars in constellations.» «On the view that each species has been independently created, I can see no explanation of this great fact in the classification of all organic beings.» Charles R. Darwin 1859, p. 129 y 411 Si la evolución es un proceso gradual de descendencia con modificación a partir de un antepasado común, entonces para cada especie viva con un número de caracteres diagnostic deberían existir antepasoos extintos con subconjuntos de esos caracteres.
Los organismos pueden ser clasificados jerárquicamente en grupos que sucesivamente comparten más y más caracteres ausentes en otros grupos.
Si se clasifican las hojas de un árbol según las ramas de las que brotan se obtendrá una clasificación estrictamente jerárquica. Del mismo modo, si se clasifica un grupo de organismos según caracteres que han evolucionado a lo largo de un árbol evolutivo se obtendrá una clasificación estrictamente jerárquica.
2. Test de distribución arboriforme de caracteres a. Se define un índice de consistencia (CI) del grado de distribución arboriforme de un conjunto caracteres.
b. Para un conjunto de caracteres en un número de especies se busca el árbol con CI máximo (CImax).
6 Evo – Resultados cuestionario mfiguls c. A partir del dataset original se simulan miles de nuevos datasets según lo que cabría esperar si las especies se hubiesen originado separadamente.
d. Para cada dataset simulado se busca el árbol con CImax e. Se comparan el CImaxdel dataset original con el CImax simulado 3. Congruencia entre árboles obtenidos a partir de caracteres distintos P6. ¿Qué importancia se le atribuye a la selección natural en la Teoría Neutralista de la Evolución Molecular? RESPUESTA: Con respecto a la selección natural cabe distinguir las siguientes situaciones: ¿Qué dice la Teoría Neutralista de la Evolución Molecular?: (MOTOO KIMURA (1924-94) Okazaki, Japón Biólogo matemático) • Neutralistas (Kimura) Los neutralistas dicen que la mayoría de las mutaciones son deletéreas, en segundo lugar, neutras, y sólo una pequeña parte adaptativas. Kimura dice que la mayoría de variación es neutra.
7 Evo – Resultados cuestionario • mfiguls Seleccionismo: Postula que la mayoría de mutaciones son deletéreas, después adaptativas y muy pocas son neutras. Es mucho más fácil que una mutación modifique el sistema hacia a peor que hacia mejor, sin embargo, hay mutaciones que son seleccionadas La realidad de encuentra en un punto intermedio ALELOS NEUTRALES a) Tasa de mutación (×sitio×gameto×unidad de tiempo)=µ b) Pmutacion x unidad de tiempo en población diploide, N = µ × 2N c) Pfijación = frecuencia inicial = 1/2N d) Tasa de sustitución (sustituciones × sitio × unidad de tiempo)=k La teoría neutralista de la evolución molecular postula que aparecen mutaciones neutras, y una fracción (1 / 2N) de ellas se fija aleatoriamente (como consecuencia de la DERIVA GÉNICA).
• • • El TIEMPO DE FIJACIÓN es 4Ne à cuanto mayor la población, mas tarda en fijarse.
La PROBABILIDAD DE FIJACIÓN es 1/2N à menor cuanto mayor sea la población El TIEMPO DE SUSTITUCIÓN (sustitución = reemplazo de la variable actual por otra) no es el mismo. Este tiempo es mayor porque implica una fase de transición.
¿Por qué, según la Teoría Neutralista de la Evolución Molecular, cabe esperar que la tasa de evolución molecular sea constante, independientemente de los tamaños eficaces de las especies?: La tasa de evolución molecular, sin embargo, es independiente del tamaño de la población (tamaño eficaz).
• • La probabilidad de fijación de una variante si la población es pequeña, es muy grande. Pero el tiempo de fijación muy grandeà se tardará más en fijar la mutación en población Por otra parte, si el tamaño de la población es grande al revés-> se tardará menos en fijar la mutación en la población Por tanto, ambas cosas se compensan, por ello, la tasa de evolución molecular no depende del tamaño de la población.
8 Evo – Resultados cuestionario mfiguls Algunas predicciones: Existe una relación entre la tasa de evolución molecular y el grado de constricción molecular.
Como la tasa de evolución molecular depende de los lugares que pueden mutar, en los intrones hay más mutaciones porque son más grandes y hay más posiciones para mutar y además, no están sujetos a constricción molecular.Por ello, evolucionarán más rápido dentro de una misma especie.
Los exones, sin embargo, sólo cambiarán en las posiciones sinónimas, que evolucionarán menos neutralmente. Por tanto, en los exones hay menos lugares susceptibles a evolucionar neutralmente.
En el siguiente caso se han hecho regresiones del número de diferencias moleculares entre especies. En el caso del fibrinopéptido, la tasa es mayor y en el citocromo C mas lento, esto es porque tiene menos lugares susceptibles a evolucionar. El número de puestos sujetos a selección purificadora son menos ,por tanto, la TASA DE EVOLUCIÓN ES CONSTANTE, pero EL RITMO NO, EL RITMO NO, ya que el grado de constricción funcional es diferente (diferente número de regiones mutables).
La TEORÍA DEL RELOJ MOLECULAR dice que si tenemos diferentes especies relacionadas por un cladograma y con ancestros comunes (A4 y A5) entonces podemos estimar el tiempo de divergencia entre las diferentes especies a través de las diferencias acumuladas.
(para aplicar la teoría del reloj molecular se debe saber la tasa de mutación y asumir que ésta es constante o bien tener un registro fósil).
Pero esta teoría tiene un problema, ya que la tasa de evolución molecular no es siempre constante.
9 Evo – Resultados cuestionario mfiguls DIFICULTADES MÁS COMUNES: Metáfora del “relojero ciego”: La idea de la metáfora es que hay diseñador, un relojero con una voluntad “ciega”. Es decir, hay un propósito detrás. Es una expresión teleológica.
P7. ¿Quién fue Stephen Jay Gould y cuál fue su principal aportación a la Teoría de la Evolución? RESPUESTA Autor con Niles Eldredge de la Teoría de los Equilibrios Puntuados o Equilibrios Interrumpidos.
La evolución consiste en períodos largos de estabilidad morfológica (estasis) interrumpidos por períodos cortos de cambio rápido concurrentes con los eventos de especiación.
La pauta considerada común por Gould y Eldredge para cuya explicación idearon la Teoría de los Equilibrios Puntuados Cambio rápido entre fenotipos que se mantienen prácticamente constantes durante períodos de tiempo geológico.
Teorías alternativas sobre el ritmo de evolución fenotípica Gradualismo Filético • cambio evolutivo lento • numerosas formas transicionales 10 Evo – Resultados cuestionario • registro fósil muy incompleto • formas transicionales no preservadas • el cambio evolutivo rápido es una ilusión geológica mfiguls Según el gradualismo filético, existe el registro fósil intermedio, pero no se ha encontrado (está incompleto). Esto da una sensación que hay un cambio evolutivo rápido, pero es una ilusión geológica.
Macromutacionismo Las generaciones son importantes. Las transiciones bruscas se explicarían por macromutaciones.
• cambio evolutivo radical • no hay formas transicionales • el registro fósil es completo • el cambio evolutivo radical es real • aunque carece de apoyo experimental no se puede descartar que mutaciones con efectos fenotípicos grandes hayan tenido importancia en la evolución Equilibrio Puntuado Es la visión intermedia entre los dos extremos anteriores.
• • cambio evolutivo rápido, pero no radical • • • registro fósil bastante completo pocas formas transicionales (hay, pero no tantas como en al gradualismo filético) formas transicionales no preservadas el cambio evolutivo rápido es real –consistente con la teoría de la genética de poblacionese Es importante destacar que según la teoría del equilibrio puntuado, el cambio evolutivo (morfolçogico) se concentra en los períodos de especiación. Pero lo más radical de esta hipótesis es que una vez originadas las especies casi no cambian. La idea de estasis evolutiva fue el aspecto más radical de la teoría de Gould y Eldredge.
En las imagines, la parte negra representa el período de estasis. Y el principio de la parte negra el cambio rápido (especiación).
En el gradualismo filético el cambio es gradual. Las líneas verticales de los árboles fliogenéticos normalmente no tienen ningún sentido pero en cambio, en el equilibrio puntuado las líneas verticales de los arboles filogenéticos indican cambios morfológicos.
11 Evo – Resultados cuestionario mfiguls Según la teoría del equilibrio puntuado, hay interacciones epistáticas entre genes que causan cambios en la morfología. Estas constricciones genéticas mantienen la estabilidad fenotípica. Respecto a esto, no se ha podido demostrar, parece más posible que en la especiación, el aislamiento reproductivo entre especies permite este cambio morfológico, no se da por una constricción genética.
Hay un modelo, el modelo de especiación peripátrica (ERNST MAYR). Pensamos en un continente ocupado por la especie 1, de esta, un número pequeño de individuos (población pequeña), coloniza una isla. Según esta teoría, se podría producir una rotura de las interacciones epistáticas y se pueden reordenar, porque la nueva población tiene menos individuos. Así pues, se produce una especiación por reordenación de la trama de interacciones epistásicos. El nuevo linaje sustituye la ancestral y coloniza un continente. Así pues, si comparamos los dos linajes no podemos ver formas intermedias.
Stephen Jay Gould fue muy crítico con el “PROGRAMA ADAPTACIONISA”. (Esto es muy importante, se debe pensar en términos de POBLACIONES!). En el caso del T.rex estudió la funcionalidad de las extremidades anteriores. Mucha gente había dicho que eran funcionales, es decir, esta gente proponía un programa daptacionista à TODO (hasta la úlima célula) tiene una funcionalidad adaptativa.
Jay Gould fue muy crítico con esto.
Gould decía a los adaptacionistas que pensaban que vivían en un mundo ideal, donde todo estaba adaptado (eran como el Dr. Pangloss del libro de Voltaire).
12 Evo – Resultados cuestionario mfiguls Lo que dijo Gould es que muchas características son subproductos de la adaptación. Por ejemplo en los Domos o cúpulas, las enjuntas no tienen un valor en la sustentación del edificio, pero sí los arcos, por tanto, muchas características subsidiarias de muchos organismos serían como estas enjuntas. Las enjuntas son inevitables, resultantes de montar una cúpula sobre un arco de medio punto.
Las enjutas o «spandrels» no fueron proyectadas por el arquitecto sino que son subproductos arquitectónicos inevitables resultantes de montar una cúpula sobre un arco de medio punto. Aunque parecen diseñados carecen de función estructural.
En el ámbito de la biología evolutiva una enjunta sería cualquier característica biológica de un organismo originada como consecuencia secundaria (o accidental) e inevitable de otras características y no directamente como consecuencia directa de la selección natural.
Por ejemplo en T.rex las patas anteriores serían una característica subsidiaria.
EXAPTACIÓN Cualquier característica de un organismo originada como consecuencia de la selección natural en favor de una función y que posteriormente da pie a la evolución de otra función diferente. Por ejemplo, las plumas de las aves se originaron con una función termorreguladora y posteriormente facilitado la evolución del vuelo.
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