Tema 1 (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Biotecnología - 1º curso
Asignatura Diversidad biológica
Profesor J.P.
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 13/10/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 1: DIVERSIDAD Y COMPLEJIDAD BIOLÓGICA 1-Conceptos teóricos: diversidad, disparidad, variabilidad y complejidad 2-El árbol universal de la vida 3-Diversidad a través del tiempo y del espacio 4-Innovaciones evolutivas clave 1-Conceptos teóricos: diversidad, disparidad, variabilidad y complejidad La variabilidad biológica es la variedad de genotipos y/o fenotipos dentro de una especie.
La diversidad biológica es la descripción y la explicación causal de la composición de especies de cualquier muestra pluriespecífica extraída de la naturaleza. [Definición utilizada en Ecología.
R. Margalef].
La biodiversidad (Biodiversity, E.O.Wilson) es el conjunto de “riqueza biológica”, variable en el tiempo presente y referida a un espacio arbitrariamente definido. [Definición utilizada por conservacionistas].
La diversidad biológica, dentro del ámbito que enmarcamos aquí, se referirá aquí a las pequeñas variaciones de la morfología o de los planes estructurales del cuerpo de los organismos. Por ejemplo, las diferencias dentro de los insectos, o dentro del filum de angiospermas.
¿Cuántos tipos de diversidades hay? 1-Diversidad taxonómica: diversidad meramente de clasificación.
2-Diversidad filogenética: se considera también la cantidad de organismos con historias evolutivas distintas que existen en un determinado lugar, interesa más preservar las líneas distintivas (es preferible salvar un mamífero y un pez que únicamente un mamífero).
3-Diversidad estructural: se refiere a la organización en niveles de complejidad: troncos, ramas, tejidos, células, membranas… o a niveles de complejidad superiores, como comunidades biológicas (terrestres, oceánicas, montañosas, de aguas superficiales, de aguas subterráneas…).
4-Diversidad funcional: incluye toda la variedad de procesos y relaciones funcionales entre organismos y sistemas.
5-Diversidad genética: variabilidad global existente a nivel del material hereditario 6-Diversidad ecológica: diferencias de estructura, funcionamiento y distribución espacial que mantienen los ecosistemas La biodiversidad es la variedad de formas de vida a todos los niveles de los sistemas biológicos (Wilcox UICN, 1982) La disparidad biológica son las grandes variaciones en la morfología o en planes estructurales de los organismos. Por ejemplo, insectos, peces y vertebrados o helechos, musgos y angiospermas. (S. J. Gould).
Pero ¿cómo se cuantifican estas “grandes” o “pequeñas” variaciones? ¿Qué criterio utilizar? La cuantificación de la diversidad es un asunto filosófico porque la diversidad biológica debe de contemplarse circunscribiendo la entera e irreductible complejidad de la vida.
-También la definición de diversidad es un problema de escala. Los criterios de diversidad de procariotas (basados fundamentalmente en sus genomas o en su metabolismo) son diferentes de los criterios morfoanatómicos de los organismos multicelulares.
-Orden taxonómico basado en una organización “subjetiva” de “transiciones o innovaciones evolutivas claves”. (Especies, géneros, familias, clases, filos, reinos, dominios, imperios (?)) -Criterios filogenéticos. Clados. Basados en la filogenómica y en transiciones de caracteres morfológicos y metabólicos.
-Monofília de clados: ¿dónde cortar y cómo comparar diferentes grupos de clados? -La DIVERSIDAD BIOLÓGICA es el número de especies en un área determinada (Nº sp/Área).
Equivale a riqueza de especies.
-Dificultad para definir la diversidad porque consiste en dos componentes: la variedad y la abundancia relativa de especies.
-Pero… ¿cómo se hacen generalmente muestreos? No todos los organismos de un área son posibles de cuantificar, la distribución del número de individuos de cada especie es un parámetro importante para definir la diversidad y por lo tanto habrá de tenerse en cuenta.
-Definición de complejidad biológica: -La biocomplejidad es la heterogeneidad de las composiciones, estructuras interacciones y funciones en las diferentes escalas de los sistemas biológicos.
-La complejidad biológica es el número de partes (composición), las interacciones entre ellas, y la jerarquia de estas interacciones en la comparación de dos entidades biológicas.
-La biocomplejidad es el fenómeno tendente a la simplicidad de autoorganización dentro de diferentes entornos energéticos o gradientes entrópicos.
La complejidad biológica está definida por el número de partes, las interacciones entre esas partes y la jerarquía que presenten esas interacciones.
Tipos de clasificación: ·Principio de similitud morfológica: las especies que tienen ancestros comunes se parecen más.
Este criterio posteriormente se consideró no válido, ya que algunos organismos se parecen y no tienen un origen común.
·Principio Darwiniano: clasificación basada en la ascendencia común.
-Evolución de la Complejidad: Las teorías evolutivas nos dicen que la historia de la vida en la tierra empezó en el nivel más simple y fue progresando de manera escalonada y no gradual, donde cada escalón marca un grado de complejidad. Esta progresión se debe al mecanismo de la selección natural. Sin embargo, lo que predomina en la tierra son los organismos simples, que son los más resistentes a condiciones extremas, y constituyen la base de la cadena trófica.
-Grandes transiciones: Adquisición-pérdidas y transformación de membranas, cambios replicación, cambios metabólicos, cambios maquinaría genética, meiosis, sexo, cambios ciclos biológicos, pluricelularidad, grandes adaptaciones al entorno (conquista de la tierra), etc...
-Ciclos astronómicos: Se explican con el efecto “bola de nieve”: cada cierto tiempo, cuando el sistema en el cual se encuentra el planeta se mueve y se aleja de un astro que irradia calor, aparecen las glaciaciones. Eso provoca que los organismos más complejos desaparezcan y tan solo sobrevivan los más simples, como las bacterias.
Variabilidad Diferencias moleculares, genómicas y/o morfológicas que distinguen a los individuos de una determinada especie. Puede ser de 2 tipos -Variabilidad morfológica: cambios en la morfología de los individuos en la especie.
-Variabilidad genética: se produce por mutaciones en los genes.
-Divisiones o filos: Entidades que agrupan planes estructurales diferentes. Ejemplo: algas y angiospermas (forman flores) y gimnospermas (sin flores) son otro rango, otro filo. Otro ejemplo: los cordados (insectos y medusa no entran dentro de este filo).
Los filums a lo largo del tiempo han ido variando, y algunos han desaparecido.
-Especie: Una especie se compone de individuos que se agrupan en poblaciones, que pueden reproducirse y obtener una descendencia fértil. Sin embargo, esta definición no es aplicable a las bacterias, ya que estas carecen de reproducción sexual. Así pues, ¿qué es una especie en bacterias? -Clado: Agrupación de ramas de un árbol filogenético 2-El árbol universal de la vida Hecho evidente: Las especies se transforman con el tiempo, también se extinguen especies y nacen otras nuevas, circunstancias que dan lugar a la diversidad biológica.
-Disparidad biológica: Muy diferentes planes estructurales entre organismos (filos). Riqueza de phylums diferentes.
FILO: Diferentes seres vivos con un plan estructural común. El filo es la subdivisión básica del Reino Animal y puede definirse como una agrupación basada en su plan general de organización. Es una categoría taxonómica situada entre el reino y la clase.
Árbol filogenético: Diagramas de ramificación usados para representar sus hipótesis sobre las relaciones evolutivas. Representa la relación entre individuos en un periodo de tiempo. La ramificación de estos árboles refleja la clasificación jerárquica de grupos incluidos en otros grupos más exclusivos.
Los primeros árboles filogenéticos surgieron del descubrimiento de que las especies se podían agrupar en forma de árbol, con orígenes comunes entre ellas (forma dicotómica). Estos mostraban intentos de clasificación por similitudes morfológicas, ya que no conocían el ADN. El árbol universal de la vida actual está formado por tres grandes dominios: Bacterias, arqueas y eucariotas. Sin embargo, se piensa que las eucariotas pueden haberse formado a partir de una simbiosis entre arqueas y bacterias, y en ese caso la vida tendría solo dos grandes dominios: bacteria y arquea.
Posteriormente, este árbol de la vida pasó a ser un arbusto, ya que al analizar los genomas se encuentran coincidencias entre los 3 grupos.
SISTEMÁTICA Y FILOGENIA ¿Cuántos reinos y filums hay en el árbol de la vida? De los aproximados 70 filos (57 según Cavalier-Smith, 2004) hay 34 filos de microbios y 36 filos de macro-organismos. Es decir, un aproximado 50% de cada nivel.
· ¿Que es una especie? Criterios diferentes.
· Codificados en los códigos internacionales de nomenclatura ¿cuántas especies existen en el mundo? Hay descritas 1.400.000 especies. (Tener en cuenta las dudas y los problemas taxonómicos).
· ¿Cuantas se predicen que pueden haber? Diversos estudios predicen un total de 10.000.000 de especies.
· ¿Cómo se distribuye la diversidad de especies en el árbol de la vida? Por ejemplo: ¿Cuantas especies hay de plantas con flor (angiospermas)? Unas 220.000-270.000 especies descritas.
¿Cuantas especies hay de insectos? Unas 751.000-1000.000 especies descritas · ¿Cómo se distribuye la diversidad de especies en el espacio geográfico? Por Biomas. Un bioma es un conjunto de ecosistemas terrestres, que presenta condiciones climáticas similares y que comparten una vegetación característica que los definen.
¿Cuantos BIOMAS EXISTEN? Biomas del mundo: Tundra, desierto, taiga, selva tropical, chaparral, arrecifes de coral, agua dulce, pastizales, océanos, sabanas, bosques templados, humedales. Los organismos se adaptan a los biomas. Según los biomas existe mayor o menor variedad de especies.
· ¿Cómo se distribuye la diversidad de especies en el tiempo geológico? Fósiles Rangos taxonómicos Una especie es un rango taxonómico, que agrupamos dentro de otros. Así pues, agrupamos las especies en géneros, los géneros en familias y las familias en órdenes. No obstante, la especie es una entidad real, mientras que los demás rangos son entidades artificiales creadas por el hombre para clasificar especies según sus similitudes.
En el caso de las bacterias, en las que no existe la reproducción sexual, no podemos decir que hay especies, ya que todas mezclan sus genes entre ellas. Así pues, ¿Cómo definimos las especies en bacterias? ¿Qué criterio utilizaremos? Utilizamos varios criterios, entre ellos el criterio filogenético (características fisiológicas, metabólicas, etc.), estudiando el genoma de las bacterias (genbank). Así pues, todas las bacterias con un origen común y diversas similitudes formarían una especie.
A) Niveles de organización morfológica • Protofítica → Seres unicelulares • Talofítica → Seres unicelulares que forman organismos o colonias (no forman tejidos) • Briofítica → No hay tejidos, pero empiezan a haber diferenciaciones entre células • Cormofítica → Las células se comunican entre sí, formando tejidos y órganos.
Niveles de organización morfológica -Protofítico: Pertenecen los vegetales más simples y de organización más sencilla y primitiva (cenobios, colonias y consorcios de agregación). Son unicelulares y algunos no poseen cloroplastos, sino pigmentos sintetizadores con clorofila en forma difusa.
-Talofítico: Plantas sin raíces, tallo, hojas ni flores (algas y hongos). Sólo tienen un tallo encargado de su nutrición. Su reproducción es asexual por esporas.
-Briofítico: Nivel intermedio. Pertenecen plantas no vasculares que fueron las primeras en evolucionar, las primeras en colonizar los espacios terrestres. Son descendientes de algas verdes: molsas, hepáticas y antocias) -Cormofítico: Plantas que poseen todos los órganos, sistema vascular, señalización e interconexión celular (helechos, gimnospermas y angiospermas).
B) Niveles de complejidad biológica Códigos de información Fenotipos: Resultados de la organización de esta información • Código genético: genes Proteínas • Código de desarrollo: proteínas reguladoras Células somáticas • Códigos conductuales: células neuronales Comportamientos aprendidos • Código linguístico: palabras Características culturales humanas ¿Cómo pasa de un código a un fenotipo? A partir de una cadena de ARN principal, ¿cómo se llega a ese nivel de complejidad biológica? -Códigos conductuales sólo presentes en animales y plantas, sobre todo en animales cordados.
-Código lingüístico solo presente en animales, y dentro de estos, en el hombre.
DISPARIDAD BIOLÓGICA -Yacimiento acuático: Burguess Shale (Canadá) → Algas, corales (hace 545 millones de años) -Yacimiento terrestre: Rhynie Chert → Yacimiento paleontológico de principios del Devónico, hace aproximadamente 410 millones de años. Comienzos de la vida fotosintética terrestre.
Plantas sin raíz pero con semillas, son las más antiguas que se conocen. No tienen verdaderos tejidos (son briófitos) La vida es por sí misma muy compleja, tiene orden, hay “poca entropía”.
Han pasado aproximadamente 1.000 millones de años desde que la tierra se creó hasta que apareció la vida.
·Filogenia: distribución de los organismos en el espacio ·Innovabilidad: capacidad para evolucionar ·Innovaciones clave: Una innovación clave es una característica biológica que promueve la diversificación del linaje vía mecanismos que incrementan la razón de especiación y/o el decrecimiento de la razón de extinción.
-Innovaciones clave (Key evolutionary innovation. KEI): es una nueva característica que preadapta a un clado a nuevas oportunidades ecológicas.
...

Comprar Previsualizar