EVOLUCIÓN Y DESARROLLO
HAECKELdefendiólaideadequelaancestríacomún
podíaservistaeneldesarrollodeunorganismo.Cada
ancestrodeunaespecieestásecuencialmente
representadoeneldesarrollodeesaespecie–la
ontogeniarecapitulalafilogenia.
EVOLUCIÓN Y DESARROLLO
DARWIN:lasimilitudentreembrionestienesentidosilavida
evolucionabaporselecciónnatural.
"ElOrigendelasEspecies":muchoscientíficossepreguntaron
-¿Eldesarrollodelosembrionesregistralahistoriaevolutiva
desusespecies?
Tunicados(Chordata,Urochordata):desarrollannotocordaen
estadoembrionario.
Notocorda:envertebradossetransformaenlosdiscosque
seencuentranentrelasvértebrasyenlostunicadosadultos
sedegenera.
Sehaseñaladoqueunorganismosimilaralostunicados
podríahabersidoelancestrodelosvertebrados.
EVOLUCIÓN Y DESARROLLO
¿LAONTOGENIA RECAPITULA LAFILOGENIA?
Elestudioevolutivodelosembrionesalcanzóunalto
nivelafinalesdelsigloXIXgraciasalosestudiosde
ERNSTHAECKEL(1834-1919).
DefensordeDARWIN:perocreíaquelavidaformó
unaseriedeorganismossuperiores,conembriones
deformasuperior"recapitulando"alosinferiores.
Tiempo+Evolución:adicióndenuevosestadospara
producirnuevasformasdevidayeldesarrollo
embrionarioeraelregistrodelahistoriaevolutiva.
"LeydelaBiogenética":"LaOntogeniarecapitulaa
laFilogenia".
EVOLUCIÓN Y DESARROLLO
¿LAONTOGENIA RECAPITULA LAFILOGENIA?
PrincipiosdelsigloXX:conelsurgimientodela
genéticaylasíntesismodernasevinoabajo.
BIOGEOGRAFÍA
Ríos y cadenas montañosas marcan las fronteras
para la distribución de muchas especies.
Regiones con climas muy similares presentan
especies muy diferentes.
WALLACEy DARWIN: la biogeografía es un registro de
la herencia.
Al viajar por el archipiélago Indomalayo, se dio
cuenta de la clara diferencia entre la fauna de las
islas del NO y las del SE. Sumatra y Java eran más
similares con Asia, y Nueva Guinea más similar con
Australia. Trazó una línea que serpenteaba entre las
islas y que posteriormente se llamó "Línea de
WALLACE".
EVOLUCIÓN HUMANA
EltrabajodeHUXLEYyDUBOISdiopesoalateoríade
queloshumanosfuerondiferentesenelpasado,es
decir,tambiénevolucionaronconeltiempo.
EVOLUCIÓN HUMANA
El Origen de las Especies: nada sobre el origen del hombre.
Registro fósil nulo.
Instrumentos junto a fósiles “pertenecientesa alguna tribu
salvaje”.
DESCUBRIMIENTO DELPRIMERFÓSILHUMANO
Cráneofósil:Alemania1857.
HERMANSCHAAFFHAUSEN :lodescribe“serhumanodeuna
tribubárbara.
THOMAS HUXLEY:humanoubicadoenunnivelinferioral
Homosapiens.
EVOLUCIÓN HUMANA
DARWIN PUBLICA SOBRE EL
ORIGEN DEL HOMBRE
DARWIN(1871): "La
Descendencia del Hombre y
la Selección en Relación con
el Sexo“
El hombre evolucionó de un
ancestro común compartido
con los simios.
Especula un origen africano.
Selección sexual: las mujeres
eligen determinados rasgos
en los hombres.
EVOLUCIÓN HUMANA
MÁS FÓSILES HUMANOS
Segundo fósil humano: Bélgica,
1886.
Claramente proviene rocas
antiguas.
Hombre de Neandertal.
EUGENEDUBOIS: fósil no humano y
no simio, Java 1887.
Pithecanthropuserectus= Homo
erectus.
EVOLUCIÓN HUMANA
SIGLO XX
Varios fósiles de humanos y
homínidos.
Ca. 20 homínidos. 6
millones de años.
Origen africano (DARWINlo
especuló).
Evolución de los homínidos:
coexistencia de varias
especies, excepto los últimos
30 mil años.
Aún existen muchas
preguntas por resolver.
CROMOSOMAS Y MUTACIONES
Loscromosomas contienenelmaterialhereditario.
MORGAN encontróquelasmutacionesgeneralmente
tienenpocoefectoenelmaterialhereditario.
CROMOSOMAS Y MUTACIONES
1890: redescubrimiento de los trabajos de Mendel.
LOSCROMOSOMAS YELMATERIAL GENÉTICO
FinalesdelsigloXIX:descubrimientodelnúcleoylos
cromosomas.
Núcleo:divisióncelularmitosisymeiosis.
Cromosomas:almacéndelainformaciónnecesariapara
formarunindividuocompletorasgosgenes.
Herencia:transferenciadeestainformaciónalas
siguientesgeneraciones.
–HUGODEVRIES:
experimentos que
redescubren la proporción
3:1 de MENDEL.
–Clara interpretación 2
copias del mismo gen, una
por cada padre sólo una se
expresa.
CROMOSOMAS Y MUTACIONES
REDESCUBRIENDO AMENDEL
CROMOSOMAS Y MUTACIONES
¿MUTACIÓN DEGENES=ESPECIESNUEVAS?
Especulacióncientífica:DEVRIESseñalóquela
evoluciónocurrecuandomutanlosgenes.
THOMASHUNTMORGAN:trabajaconmoscasdela
frutaparacrearmutantes.
Unlinajenoalteradopresentóunamutación.
CROMOSOMAS Y MUTACIONES
MUTACIÓN ESPECIACIÓN
MORGAN:cruzólamoscadeojosblancos2
a
generación
proporción3:1ojosrojos:ojosblancos.
–Sólolosmachospresentanojosblancosestecarácterse
encuentraligadoalsexo.
–Otroscaracteresprobablementeresidíanencromosomas
específicosgenes.
NACIMIENTO DELAGENÉTICA
ExperimentosdeMORGAN:nuevaciencialaGenética.
1900- Siglo
XX-
Mutaciones al Azar –FISHER, HALDANEy
WRIGHT
La Síntesis Moderna –DOBZHANSKY
Especiación –MAYR
ADN –WATSONy CRICK
Datación Radiométrica –PATTERSON
Endosimbiosis –MARGULIS
Evolución y Desarrollo –GOULD
Similitud Genética –WILSON, SARICH,
SIBLEYy AHLQUIST
MUTACIONES AL AZAR
FISHER,HALDANEyWRIGHT,genetistaspoblacionales,
elaboraronmodelosmatemáticosensusestudiosde
evolución. Laevoluciónocurreporpequeñas
mutacionesynoporcambiosdrásticos.Laherenciade
loscaracteresadquiridosylafuerzainternaquelos
impulsanoexplicanelcambioevolutivo.
MUTACIONES AL AZAR
Despuésdelapublicaciónde“ElOrigendelas
Especies”,parecíaquelasombradeLAMARCKseguiríaa
DARWIN.
Muchoscreíanenlaevolución:ancestrocomún.
SelecciónNatural:controversial.
DARWIN:selecciónnaturalgradual.
Genetistas:evoluciónengrandessaltos.
MUTACIONES AL AZAR
LASELECCIÓN NATURAL EN UN MUNDO
MENDELIANO
1920:losgenetistascomienzanareconocerquela
selecciónnaturalpuedeactuarsobrelosgenes.
RONALDFISHER,JBSHALDANEySEWALLWRIGHT:
mostraroncomopodríaactuarlaselecciónnatural.
Experimentosconalgonuevo:modelosmatemáticos
sofisticados,querevelaroncomo surgenlas
mutaciones,comopodríanserfavorecidasporla
selecciónnaturalycomosedistribuíaenla
población.
–Genéticadepoblaciones:elementoclaveenla
SíntesisModerna(Neodarwinismo)
MUTACIONES AL AZAR
–Evolución:acumulacióndepequeñasmutaciones.
–Cambiosdrásticosperjudiciales.
SELECCIÓN NATURAL Y
MUTACIONES EN LA
NATURALEZA
–Distribución de la malaria y de
la anemia falciforme.
–Anemia falciforme: herencia de
copias de un gen defectuoso
involucrado en la fabricación de
la hemoglobina.
•Pros –protección contra la
malaria.
•Contras –fatiga.
MUTACIONES
CAMBIO O ALTERACIÓN EN EL MATERIAL GENÉTICO
Mutaciones génicas o moleculares. Se
consideran las verdaderas mutaciones debido
a que cambian la estructura del ADN.
Cambio en una de las bases de un par,
formación de “huecos"o de dímeros.
Transiciones= sustitución de un par
purina-pirimidina por otro, o un par
pirimidina-purina por otro
Cambio de ATGC, TACG
Transversiones= sustitución de un par
purina-pirimidina por un par pirimidina-
purina o viceversa
Cambio de ATTAGCCG
MUTACIONES
Mutaciones génicas o moleculares
Inserciones/eliminaciones. Una o más
bases son incluidas o removidas
Mutaciones cromosómicas(Figura).
Afectan la estructura del cromosomas.
Deleción.
Duplicación.
Inversión.
Inserción.
Translocación.
MUTACIONES
Mutaciones genómicas o cariotípicas. Cambio en el número de
cromosomas poliploidia, haploidia o aneuploidía. Separación
anormal de los cromosomas durante la meiosis.
Las mutaciones son al azar.
No tienen direccionalidad.
No todas las mutaciones son susceptibles de evolución. P. ej.
células somáticas.
Deben ser heredadas –transmitidas a través de las células
reproductivas.
DERIVA GÉNICA
En cada generación, algunos individuos y sólo por azar, dejan más
descendencia que otros individuos. En la siguiente generación los
genes más frecuentesde la población serán los de aquellos
individuos con mayor "suerte" y no necesariamente los de los más
saludables o "mejores" adaptados.
DERIVA GÉNICA
Fluctuaciones al azar de las frecuencias génicas.
Reduce la variabilidad genética en la población y potencialmente la
capacidad de tener éxito en respuesta a nuevas presiones
selectivas.
Actúa de manera rápida y tiene efectos más drásticos en
poblaciones pequeñas, como en especies raras o amenazadas.
Contribuye a la especiación –p. ej. una población pequeña y
aislada puede divergir de una más grande a través de la deriva
genética.
Resultado de cambios no necesariamente adaptativos.
DERIVA GÉNICA
Cuello de botella
–Reducción drástica en el número de individuos.
–Puede llevar a la extinción.
–Escasa variabilidad genética.
–Frecuencias génicas muy diferentes a las originales.
FLUJO GENÉTICO
También se conoce como migración. Es otra fuente de variabilidad
genética en una población.
Es el movimiento de genes de una población a otra.
FLUJO GENÉTICO
Dentro de una población.
Introduce o reintroduce genes a la
población, incrementando la
variabilidad genética.
A través de varias poblaciones.
Hace posible que varias poblaciones
distantes sean genéticamente
similares una con otra y por lo tanto,
reducir la posibilidad de especiación.
A menor flujo génico, mayor
posibilidad de que dos poblaciones
distantes evolucionen en dos
especies.
MECANISMOS DE EVOLUCIÓN
Variabilidad genética
Flujo génico o migración
Deriva génica
Selección Natural
Todos causan efectos en la
frecuencia génica de una
población.
La selección natural y la deriva
génica no operan si no existe
variabilidad genética.
LA SÍNTESIS MODERNA
•DOBZHANSKY combinógenéticaehistorianaturalpara
mostrarcomolasmutaciones,variabilidadgenéticay
aislamientoactúanparacrearespeciesnuevas.Su
trabajoinspiróaotrosparaintegrarlosdatosylateoría
delagenética,paleontología,sistemáticayotra
ciencias,enlosestudiosdecambioevolutivoyselección
natural.
LA SÍNTESIS MODERNA
•FISHER,HALDANEyWRIGHTfundamentaronelconcepto
deselecciónnaturalconbaseenlagenética.Dejarona
nuevosinvestigadoreslaexplicaciónde¿cómoesel
lenguajedelosgenes?,¿quésonlasespecies?y¿cómo
seoriginan?
•Lasrespuestasaestaspreguntascomenzaronasurgir
en1930graciasengranpartealgenetistaruso
THEODOSIUS DOBZHANSKY (1900-1975).
–1928:emigraaEUAytrabajaenellaboratoriode
MORGAN.
–TrabajosdeWRIGHT:tamañodelapoblación/tazade
mutaciónysudispersión.
–Interés:descubrirlagenéticaquedeterminalas
diferenciasentrelaspoblacionesdeunaespecie.
LA SÍNTESIS MODERNA
•POBLACIONES GENÉTICAMENTE VARIABLES
–Unaespeciegenéticamentesimilar.
–DOBZHANSKY:Drosophilapseudoobscura–Canadáa
Méxicogenéticamentediferentes.
–¿Quémantieneaunaespeciediferentedeotra?la
reproducción incompatibilidadde genes
específicos.
•FORMANDO NUEVAS ESPECIES
–DOBZHANSKY (1937): “Genética
y el Origen de las Especies”.
–Explica como se forman las
especies.
LA SÍNTESIS MODERNA
•Lacombinacióndelagenéticaconlahistorianatural
hizoqueDOBZHANSKYconvencieraamuchosdetratarde
encontrarunaexplicacióndecómoocurrelaevolución.
–Síntesis Moderna de la Evolución
(Neodarwinismo) :trabajocombinadodevarios
científicosparacrearunapoderosaexplicacióndela
evolución,mostrandocomolasmutacionesyla
selecciónnaturalpuedenproducircambiosevolutivos
agranescala.
–Frasecélebre:“NadatienesentidoenBiologíasi
noesalaluzdelaEvolución”
Especiación Alopátrida
•Geográfica o por un evento de vicarianza
•Evolución de barreras reproductivas y divergencia de poblaciones
que se encuentran geográficamente separadas por barreras físicas
(cadenas montañosas, cuerpos de agua, hábitat desfavorable,
desiertos, etc)
•Aislamiento geográfico flujo genético minimizado
Especiación Alopátrida
•Ocurre cuando dos o más poblaciones de una especies son
aisladas geográficamente una de otra lo suficiente para que no se
entrecrucen
El itsmo de Panamá surgió aproximadamente hace 3 millones de años
Alopátrida
Especiación Peripátrida
•Es una forma particular de la
especiación alopátrida por
dispersión Efecto de fundador
•Ocurre cuando una población
pequeña puede salvar una barrera
ya presente y coloniza un nuevo
espacio geográfico.
•La deriva génica es el principal
mecanismo de un cambio rápido en
las frecuencias génicas, que da
lugar a la especiación
Peripátrida
Especiación Parapátrida
•Evolución de barreras reproductivas y divergencia en poblaciones
que habitan regiones adyacentes. No existe una barrera externa.
Presiones de selección muy fuertes y heterogéneas.
Parapátrida
Especiación Simpátrida
•Formación de barreras reproductivas y divergencia entre diferentes
segmentos de una población, independiente de factores espaciales
•No requiere grandes distancias geográficas para reducir el flujo génico
•La exploración o explotación de un nuevo nicho puede reducir el flujo
génico
•Es el resultado de factores intrínsecos adquisición de alguna
particularidad biológica
•Las poblaciones simpátridas se aíslan genéticamente aun cuando su
distribución se sobrelape
•Importante en plantas –Poliploidía multiplicación en el número
normal de cromosomas (x 2, x 3)
Hibridación
•Dos especies afines y en simpatría pueden entrecruzarse y producir
descendencia fértil
•La población híbrida puede adquirir características propias a lo largo
del tiempo y separarse de las especies parentales
H
A B C
Hibridación
Fundulus
Ammocrypta bifascia
Ammocrypta beani
Ammocrypta clara
EVOLUCIÓN Y DESARROLLO
•GOULDpredijoqueelcambioenlosgenesqueregulan
eldesarrollopodríaserunafuenteimportantede
variaciónparaquelaevolucióntengalugar.Estudiando
comolosgenescontrolaneldesarrollo,esposible
conocerlaformaenquetrabajalaevolución.
EVOLUCIÓN Y DESARROLLO
•ConelderrumbedelaLeyBiogenéticadeHAECKEL,la
embriologíaseenfocómásaentendercomoerael
desarrolloembrionariosinimplicacionesevolutivas.
•NUEVO ENCUENTRO ENTRELAEVOLUCIÓN YEL
DESARROLLO
–STEPHENJAYGOULD(EstadosUnidos,1941-2002):
consideróalosembrionescomocápsulasdetiempo
evolutivo.
–1977:"OntogeniayFilogenia"
–Documentalahistoriaquediolugaralaconfusión
creadaalrededordelaembriologíaylaevolución
despuésdelapropuestadeHAECKEL.
Evolución Y Desarrollo
•LAGENÉTICA DESENCADENA ELCAMBIO ENEL
DESARROLLO
–Heterocronía:cambiosenloslapsosdetiempoenel
desarrollo,quedanlugaratransformacionesde
formaytamaño.
–GOULD(1977):señalaquelosgenesencargadosdela
heterocroníayotroscambioseneldesarrollonoson
losmismoquecontrolanotraspartesdelcuerpo.
–JUNHYONG KIM(1999):trabajaconDrosophylla
descubrequelosgenesquecontrolaneldesarrollo
sonlosmismosendiferentesespeciesyquelas
diferenciasentrelasespecies,seencuentraenel
tiempodeexpresióndelosgenes.
Evolución Biológica
Descendencia con modificación.
Evolución a pequeña escala o Microevolución–
cambios en las frecuencias génicas de una
generación a otra en una población
Evolución a gran escala o Macroevolución–
Diferentes especies que descienden de un ancestro
común.
Nos permite entender la historia de la vida.
Evolución Biológica
No es simplemente cambio a través del tiempo.
Involucra diferentes procesos.
La idea central es que toda la vida sobre la Tierra tiene
una historia, ha cambiado a través del tiempo y las
diferentes especies comparte ancestros comunes.
A través del proceso de descendencia con modificación,
el ancestro común de toda la vida sobre la Tierra dio
origen a la diversidad de organismos que conocemos del
registro fósil y la que observamos hoy en día.
Evolución Biológica
El proceso de evolución produce un patrón de
relaciones entre especies.
Los linajes evolucionan, se ramifican, heredan
sus características y sus caminos evolutivos
difieren. Esto produce un patrón ramificado de
relaciones evolutivas.
Estudiando la herencia de sus características y
otros eventos históricos, se pueden reconstruir
las relaciones evolutivas y representarlas en una
filogenia.
Evolución Biológica
Filogenia de los Vertebrados
ÁRBOLES EVOLUTIVOS Y CLADOGRAMAS
Clado: grupo monofiléticoque incluye un
ancestro común y todos sus descendientes.
Evolución Biológica
Polifilético Parafilético