1 EVOLUCION Conceptos Generales Dr. Armando Valdés UBC / FCH

2 ¿Que es evolución? ¿Cómo es la naturaleza?

3 Por encima de la especie

4 Entre especies

5 Dentro de una misma especie

6 Preguntas que surgen I ¿Qué es la especie?¿Por qué existe esta variabilidad de paisajes, especies, razas (formas)? ¿Cambian las especies en el tiempo? ¿Aparecen nuevas especies? ¿Se extinguen especies?

7 Preguntas que surgen IIHyracotherium (50MY) Equus

8 EVOLUCION es CAMBIO ¿Que es evolución?¿Cómo se llega a pensar en la evolución, en el cambio a través del tiempo?

9 El pensamiento evolutivo (una corta historia)Aristoteles y Plato Arquetipos (i.e. no hay cambio / evolución, variación no tiene sentido) Buffon, Cuvier, Smith Importancia de fósiles. La Tierra puede ser antigua. Hutton, Lyell Procesos geológicos actuales pueden explicar la tierra, pero sólo en una escala de tiempo bastante larga Lamarck and Erasmus Darwin Transmutacionismo Heredibilidad de características adquiridas o ‘uso y desuso’ Ancestro común universal

10 Los organismos producen demasiada progenieDarwin Los organismos producen demasiada progenie Existen diferencias heredables en las características que influyen la adaptación de un organismo a su entorno Los organismos mejor adaptados tienen una mejor oportunidad de sobrevivir Importante: A. R. Wallace – obligó a Darwin a publicar su “Origen de las Especies’’

11 Evidencias de EvoluciónEl registro fósil El origen de la diversidad Continuidad en las formas Cambios simultáneos en el clima y la fauna fósil Observación directa Melanismo industrial Resistencia a las drogas Experimental Complejos de Especies Zonas de Hibridización Especies Aro Homología Similaridad por descendencia común: Desde la anatomía a la biología molecular

12 La escala geológica de tiempo

13 Registro fósil Colecciones de fauna y flora capturados en roca sedimentaria Lake Powell, Arizona

14 El registro fósil Dromaeosaur, found in Chinese fossil-beds.

15 Registro fósil Los fósiles son una muestra local de los organismos que existían en el tiempo de la deposición Incompleta Fechas de deposición son relativas

16 Registro Fósil Fecha de deposiciónCarbono-14  Nitrógeno-14 (organismos vivos) Uranio-238  Plomo-206 (roca volcanica)

17 Fósiles – continuidad de formasHomo erectus 1.8 MY Homo sapiens (forma antigua) 0.18 MY Homo sapiens (moderno) 0.01 MY

18 Evidencias de EvoluciónEl registro fósil El origen de la diversidad Continuidad en las formas Cambios simultáneos en el clima y la fauna fósil Observación directa Resistencia a las drogas Melanismo industrial Experimental Complejos de Especies Zonas de Hibridización Especies Aro Homología Similaridad por descendencia común: Desde la anatomía a la biología molecular

19 Evolución en acción I –melanismo industrialFrecuencia de forma melánica en Inglaterra ( ) Biston betularia tipos melánico y de normal coloración

20 Evidencias de EvoluciónEl registro fósil El origen de la diversidad Continuidad en las formas Cambios simultáneos en el clima y la fauna fósil Observación directa Resistencia a las drogas Melanismo industrial Experimental Complejos de Especies Zonas de Hibridización Especies Aro Homología Similaridad por descendencia común: Desde la anatomía a la biología molecular

21 Especies Aro Continuidad en las formas producto de la reproducción entre dos o mas especies separadas Ensatina salamanders en California, EEUU

22 Evidencias de EvoluciónEl registro fósil El origen de la diversidad Continuidad en las formas Cambios simultáneos en el clima y la fauna fósil Observación directa Resistencia a las drogas Melanismo industrial Experimental Complejos de Especies Zonas de Hibridización Especies Aro Homología Similaridad por descendencia común: Desde la anatomía a la biología molecular

23 Homología – similaridad por ascendencia comúnEstructuras Homólogas: Estructuras que se encuentran en distintas especies, que pueden tener funciones similares (conservadas) o diferentes (derivadas), pero que han sido desarrolladas a partir de un ancestro común

24 Homología – similaridad por ascendencia comúnAnalogía Función común Homoplasia Apariencia común ? Mientras mas complejas sean dos estructuras similares, menos probable es que hayan evolucionado independientemente

25 Homología – similaridad por ascendencia comúnLas alas de las aves y los murciélagos son homologas a los brazos de los humanos y a las aletas de los delfines. Las subunidades alfa- y beta-globina en la molécula de hemoglobina son similares por descendencia común

26 Homología – similaridad por ascendencia común3D alignment of protein structures

27 Homología – similaridad por ascendencia comúnHistoria Embrionaria; Ley de Haeckel: La ontogenia recapitula la filogenia; Grupos de animales diferentes comparten los estadíos embriónicos tempranos

28 Homología – similaridad por ascendencia comúnLa pelvis y el fémur de la ballena son órganos vestigiales Estructuras vestigiales y diseños “imperfectos” Estructuras reducidas a vestigios indican relación evolutiva

29 Homología – similaridad por ascendencia comúnEvidencia indisputable: secuencias de fósiles transicionales proveen de evidencia irrefutable de cambio evolutivo Evolution of whales from even-toed ungulates; De Muizon, 2001, Nature, 413:

30 Homología – similaridad por ascendencia comúnDe los huesos mandibulares de los reptiles a los huesos óticos de los mamíferos

31 Analogía – similaridad de función por desarrollo independienteBiogeografía y Ecología; Geografía y Entorno: Continentes diferentes han sido colonizados por diferentes grupos de mamíferos, sugiriendo aislamiento y evolución independiente paralela

32 ¿Las especies cambian inevitablemente?Coelocanth Latimeria sp. Dicksonia tree fern Tuatara

33 Deriva Génica (Gene Drift)Fuerzas de Evolución Mutación Migración (Gene Flow) Selección Natural Deriva Génica (Gene Drift)

34 Mutación Pueden generar nuevos alelos.Se producen por errores en la replicación y algunos otros procesos del ADN. Ocurren alrededor de 1 vez por locus por gen cada 105 ó 106 gametos. Mutaciones puntuales rara vez afectan la función de la proteína codificada. Pueden ser beneficiosas o nocivas. Organismos con reproducción asexual suelen tener ciclos de vida cortos... Evolución por mutaciones.

35 Selección Natural La fuerza creativa que lleva al proceso de adaptación de los organismos a compaginar cambios en su entorno fisico y biológico

36 La “meta” del organismo es dejar la mayor cantidad de progenie posiblelucha por la existencia: sobrevivir, encontrar pareja, reproducirse, la progenie debe dispersarse, algunos sobrevivir para sobrevivir debe ser exitoso en su entorno físico, competir con individuos de la misma y otras especies (puede incluir selección sexual) evitar ser comido sobrevivir ataques por parasitos y patógenos.

37 Descendencia con modificaciónComo funciona la selección natural? Descendencia con modificación El genotipo provee la parte heredable, Pero la selección actúa sobre el fenotipo (forma visible), esto incluye desarrollo, morfología, comportamiento.

38 Existen caracteres beneficiosos en el fenotipo que confieran alguna ventaja (en alguna manera, aunque ínfima) en la sobrevivencia y/o la reproducción. Estos caracteres beneficiosos son heredables. los menos beneficiosos disminuiran en frecuencia en la siguiente generación. Ni Darwin, ni Wallace entendian el mecanismo de heredabilidad (genetica Mendeliana, etc.). La importancia radicaba en la heredabilidad de caracteres no en el mecanismo de heredabilidad

39 El entorno es crucial para la selección naturalLos límites del entorno son los que determinan que caracteres son los beneficiosos Los cambios en el entorno tanto en espacio como tiempo traen consigo cambios en los caracteres de los organismos En el espacio, dentro de una especie: gradientes En el tiempo, dentro de un linaje: evolución, cambio morfológico. El entorno incluye otros organismos: Un nuevo competidor, depredador, patógeno, constituyen nuevos factores del entorno para ser tomados en cuenta

40 La selección natural no puede predecir el futuroLa selección natural no puede predecir el futuro. Solo puede mejorar la estructura en el contexto de su utilidad actual

41 Procesos de Evolución Microevolución Especiación Macroevolución

42 ¿Cómo ocurre la evolución?Individuo Deriva Génica Selección Natural Mutación Recursos finitos Potencial reproductivo Variabilidad heredable Migración Población Especie Aislamiento reproductivo Linajes Cambio acumulado y tiempo

43 Microevolución Cambios en el pool genetico de una población (frecuencias o prevalencias de alelos) Consecuencia de la seleccion natural y la deriva génica Producto de generaciones de interacción con el ambiente.

44 Macroevolution Cambio acumulativo a través de milliones de episodios de especiación Novedad evolutiva Cambios de desarrollo

45 Mecanismo de evolucionEvolucion Lamarckiana: Heredabilidad de caracteristicas adquiridas No hay apoyo por parte de la genética y la biología experimental

46 Mecanismo de evoluciónSelección natural de Darwin: La mano invisible; La Evolución transcurre lenta y gradualmente, a través de la sobrevivencia no azarosa (selección) de caracteristicas de las poblaciones parentales;

47 Evolución de Caballos Grande Una pezuña Pastos Pequeño Cuatro dedosArbustos Grande Una pezuña Pastos

48 La evolución de los caballos: Interpretación tradicionalSe originaron en Norte America durante el Eoceno; Una tendencia de aumento en el tamaño del cuerpo; Aumento de la altura de la corona dental; Disminución en el número de dedos del pie; Tradicionalmente interpretado como un solo linaje o linea,evolucion gradual, filética

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50 La evolución de los caballos: Interpretación nuevaNuevos descubrimientos de fosiles indican la existencia de muchos linajes que evolucionaban rapidamente; Eventos de ramificación (especiación) siguen el modelo de equilibrio puntual; Tendencias evolutivas se encuentran en multiples linajes; Tendencias evolutivas propulsadas por cambios climaticos y ecologicos (forrajeo arbustivo en zonas boscosas --> forrajeo de pastos en zonas tipo savana);

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