SEMINARIO 1 – FILOGENIA Y ESPECIACIÓN (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Botànica
Año del apunte 2014
Páginas 2
Fecha de subida 18/03/2015
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SEMINARIO 1 – FILOGENIA Y ESPECIACIÓN La filogenia es el estudio de las relaciones de parentesco usando datos que son testimonio de evolución: morfológicas, embriológicas, citológicas o moleculares.
El análisis filogenético es la disciplina que trata de establecer las relaciones evolutivas entre taxones (grupos de organismos) mediante análisis que permiten reconstruir la historia de los seres vivos, desde el origen de la vida hasta la actualidad. Las filogenias son genealogías.
Para elaborar un árbol filogenético se siguen unos criterios básicos: - Plesiomorfia: caracteres ancestrales compartidos por al menos dos organismos. Por ejemplo, todos los gimnospermas tienen flores o semillas.
Sinapomorfia: caracteres derivados compartidos por al menos dos organismos. Por ejemplo, el ovario es una característica que diferencia a los angiospermas.
Un árbol filogenético o cladograma es la representación de los resultados de los análisis. Parte del ancestro, y van naciendo brazos que representan nuevas características. Podemos distinguir varias partes en estos cladogramas: - Ancestro común → organismo del que proceden los demás representados en el árbol filogenético Nodo → ancestro que forma dos grandes grupos de organismos. Representa los ancestros hipotéticos compartidos por los organismos posteriores.
Brazo o linea → lazo evolutivo entre dos nodos.
Clado → grupo compuesto por un ancestro y sus organismos posteriores.
Según como se agrupen los taxones podemos distinguir: - Grupo monofilético: grupo de taxones que incluye un ancestro hipotético y todos sus descendientes.
Grupo parafilético: grupo de taxones que incluye un ancestro hipotético pero no todos los descendientes, sino que sólo algunos de éstos.
Grupo polifilético: grupo de taxones que comprende dos o mas conjuntos de taxones que no están inmediatamente emparentados (sus ancestros inmediatamente anteriores no son el mismo), de tal modo que su ancestro común más reciente no está incluido en el grupo.
En la filogenia se suelen utilizar varios caracteres para llevar a cabo la clasificación de los seres vivos: morfología, anatomía, polinología, citogenética, biología reproductiva, química, ecología y caracteres moleculares. Los caracteres moleculares que se usan en botánica son: - - - DNA del núcleo → biparental (heredado del padre y de la madre) y por tanto nos proporciona mucha información. Se usan las regiones ITS (18s – 5,8S – 26S), muy variables entre genes muy conservados que codifican para el RNA ribosómico y de las cuales hay muchas copias homogéneas. También se usan LCNG (Low Copy Nuclear Genes), con una tasa de cambio muy diferente según el grupo. Los LCNG son más difíciles de amplificar porque hay menos copias que de ITS.
DNA del cloroplasto → uniparental (sólo se hereda de la madre, en la mayor parte de grupos de plantas) y por tanto nos da menos información. Hay hasta 5 regiones importantes en este DNA diferentes. Las regiones rbcL y atpB están muy conservadas; las regiones matK, ndhF y trnL-F están conservadas pero a la vez son variables.
Muchas otras regiones no codificantes también son muy variables y son utilizadas a nivel intraespecífico.
DNA mitocondrial → uniparental (se suele heredar de la madre). Presenta una tasa de cambio muy elevada en animales. En plantas ya no es muy servible porque es inestable a causa de los reordenamientos.
La especiación es el proceso que implica la formación o emergencia de líneas evolutivas a partir de una especie ancestral. En cada momento se forman nuevos seres vivos. Los principales procesos de especiación en plantas son los siguientes: - Especiación alopátrica o geográfica Especiación parapátrica Especiación simpátrica Especiación instantánea La especiación alopátrica o geográfica se produce por aislamiento geográfico. Una especie de una determinada área es separada, por ciertos acontecimientos (barrera natural que impide el flujo genético entre las dos nuevas poblaciones), en dos áreas diferentes. La separación espacial durante un largo tiempo (varios siglos) determina la aparición de novedades evolutivas en una o todas las poblaciones y por lo tanto, si se volvieran a juntar ya no se podrían reproducir entre ellas.
La especiación parapátrica es debida a un cambio ambiental que hace que las plantas se tengan que adaptar. Se produce un desarrollo de aislamiento reproductivo entre miembros de poblaciones contiguas sin barreras físicas. Esto se debe a un gradiente ambiental a lo largo del área de distribución de una especie. A lo largo de cientos de años se generarán dos especies diferentes que que se podrán reproducir entre ellos pero dando lugar a individuos infértiles.
Las dos poblaciones se diferencian pero seguirán en contacto por una estrecha zona que suele ser una zona de hibridación entre las dos nuevas especies.
Población ancestral (homogénea) → Fuerte gradiente ambiental → Diferenciación → Dos especies parapátricas no interfértiles La especiación simpátrica consta de mecanismos que producen una o más especies nuevas a partir de una especie ancestral sin separación geográfica de las poblaciones. Implica alguna barrera biológica, como especialización ecológica, autofecundación, adquisición de apomixis (autofecundación especial → un gameto masculino o femenino, él solo, da lugar a un embrión), autopoliploidia, diferentes periodos de polinización, diferentes épocas para sacar o perder la hoja, etc. Por ejemplo, una especie se autofecunda y esto da lugar a una nueva especie a lo largo de los años.
Población ancestral (homogénea) → Aparece una nueva población dentro del área de la especie ancestral → se establecen 2 especies simpátricas, no interfértiles entre ellas.
La especiación instantánea se puede producir hasta de un año para el otro. Hay dos tipos de especiación instantánea, la hibridación y la poliploidía.
La hibridación se produce cuando los mecanismos de aislamiento reproductivo son imperfectos. Entonces, se puede originar una nueva especie por el cruzamiento entre otras dos. Este cruzamiento debe originar individuos viables y fértiles. Es decir, si los mecanismos de aislamiento son imperfectos, se puede originar una especie nueva por el cruzamiento de otras dos especies. Por ejemplo, si se cruza un individuo de hoja perenne con uno de hoja caduca, se originará un individuo de hoja marescens, es decir, que echa la hora tarde, pero la sigue echando.
La poliploidía da lugar a una especie que tiene más de 2 juegos de cromosomas, derivada de la misma o distintas especies. Este fenómeno se da más frecuentemente en plantas que en animales, ya que en plantas no es un fallo, sino una ventaja. Son poliploides todas las plantas con flor y el 95% de los helechos.
La poliploidía se produce cuando hay un error en la meiosis, en la producción del gameto. Todos los cromosomas van a una célula, y la otra se queda vacía. En la meiosis II, en la célula con el doble de cromosomas, se da una mitosis y se producen gametos 2n. Por lo tanto, normalmente, el zigoto será 3n (triploide) o 4 n (tetraploide). Pero la nueva especie también puede doblar el nímero de cromosomas, es decir, en vez de tener 4 pares de cromosomas tendrá 8 pares.
Esto surge cuando los cromosomas homólogos son identificados como cromosomas totalmente diferentes.
Podemos encontrar dos tipos de poliploidía: - Autopoliploidía → se origina una especie que tiene más de 2 juegos de cromosomas. Esta especie deriva de una sola especie.
Alopoliploidía → se origina una especie híbrida con más de dos juegos de cromosomas. Ésta derivará de 2 especies diferentes.
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