LA EVOLUCIN BIOLGICA

EvolucinJohn Jader Rivera Usme

LA EVOLUCIN BIOLGICA

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Hiptesis CREACIONISTAS (La vida tiene un origen sobrenatural, todo los seres vivos han sido creados por dioses).

Teora de la GENERACIN ESPONTNEA(La vida puede surgir de cualquier sustancia inerte)

Teora del origen FSICO-QUMICO(Las condiciones fsico-qumicas que existan en la Tierra primitiva permitieron el desarrollo de la vida) (Oparin y Haldane, s. XX)Recordar diferencias entre materia orgnica e inorgnica, niveles de organizacin y Qu es una clula? Y Qu un ser vivo?3TEORA DE LA GENERACIN ESPONTNEALos seres vivos aparecen espontneamente a partir de sustancias inertes: del lodo, del agua...Enunciada por Aristteles hace 2000 aos, actualmente desechada (Redi 1626-1697 y Pasteur s. XIX).Todo ser vivo procede de otro ser vivo preexistente (Biognesis). PeroCmo apareci el primer ser vivo?

4Experimentos de redi (S. XVII)

F. Redi demostr que las larvas de mosca que aparecan en la carne en descomposicin provenan de los huevos que las propias moscas depositaban y no de la carne5Experimento de pasteur (1864)

La forma de cuello de cisne de los frascos permita que entrara el aire, pero las partculas de polvo y los microorganismos se quedaban en las partes de abajo de los cuellos y los medios de cultivo quedaban esterilizados indefinidamente. A diferencia de los frascos de cuello derecho que eran colonizados por microorganismos.

6ORIGEN FSICO-QUMICO DE LA VIDA (I) (OPARIN Y HALDANE S. XX)Caractersticas Tierra Primitiva:Atmsfera sin O libre, con H2, CH4, NH3, vapor de aguaAltas temperaturas (actividad volcnica, radiaciones solares)Rayos uva y descargas elctricas de frecuentes tormentas.

Los gases de la atmsfera primitiva, con ayuda de las altas T, y las descargas elctricas, se combinaron y dieron lugar a las primeras sustancias orgnicas capaces de autorreplicarse.

Recordar diferencia materia orgnica e inorgnica y niveles de organizacin de la materia 7ORIGEN FSICO-QUMICO DE LA VIDA (II) (OPARIN Y HALDANE S. XX)La sopa primitiva (Acumulacin de molculas orgnicas en los ocanos primitivos)

Hiptesis de los coacervados(Unin de molculas orgnicas que se encierran en envolturas = organismos ms primitivos = protobiontes)

Por evolucin de protobiontes surgen los Eubiontes = verdaderas clulas (por tanto, con vida) capaces de crecer al tomar sustancias del medio y de fragmentarse al alcanzar un tamao determinado.

8EL ORIGEN DE LA VIDA (II)Experimento de Stanley Miller (1953)

Confirma la hiptesis fsico-qumica, al obtener en laboratorio molculas orgnicas a partir de materia inorgnica imitando las condiciones de la Tierra primitiva

9EVOLUCIN BIOLGICATransformacin gradual, y progresiva, de formas de vida primitivas en otras ms diferenciadas y complejas.

A lo largo de millones de aos (Tierra = 4600 m.a. de edad. Las rocas ms antiguas = 4000 m.a. y ya tenan restos orgnicos. Primeros fsiles de seres vivos = 3500 m.a., eran procariotas)

Da lugar a la gran diversidad actual (Hoy es el momento de mayor biodiversidad en toda la historia de la Tierra. Hay 2 millones de sp descritas, pero hay ms de 15 millones; cada ao se descubren 25.000 nuevas) 10TEORAS EVOLUTIVAS. (Tratan de explicar la gran diversidad biolgica actual)

FijistasEvolucionistas-Todas las sp son invariables -Todos los seres vivos tienen (han mantenido su aspecto un origen comn, a partir sin sufrir cambios), desde el cual se formaron las distintasprincipio de su creacin al sp, adquiriendo niveles de principio de los tiempos por de complejidad superior.algn ser omnipotente.

-Los fsiles son considerados -Los fsiles establecen caprichos de la naturaleza o similitudes entre sp extintasrestos de organismos extinguidos y actuales y nos revelan unapor catstrofes naturales, tras lo creciente complejidad y que sucedan nuevas creaciones. aumento de la diversidad

11PRINCIPALES TEORAS EVOLUTIVAS. (Tratan de explicar la gran diversidad biolgica actual)

FIJISTAS

-Teora Fijista (Fijismo)

-Teora Catastrofista o de las creaciones Sucesivas (Catastrofismo) Nacionalidad francesa Campo Biologa, Geologa, Fsiles vegetales

EVOLUCIONISTAS

-Teora de Lamarck

-Teora de la seleccin natural de Darwin

-El Neodarwinismo

-Teoras actuales

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Panspermia

TEORAS EVOLUCIONISTASCules eran los mecanismos de la evolucin?Surgieron distintas hiptesis para explicar las causas que originan el cambio en los seres vivos, es decir, para determinar que factores provocan la formacin de especies y la aparicin de nuevos tipos de organizacin.Los cientficos que defendan estas teoras carecan de los soportes tericos imprescindibles para su confirmacin: la existencia de los genes y las mutaciones

14EL LAMARCKISMO (S. XVIII)Principios fundamentales:Tendencia innata al perfeccionamiento (les permite adaptarse a los distintos ambientes)

La influencia del medio en el que se desarrollan las sp determina cambios en estas. (Ley del uso y el desuso y la funcin crea al rgano)

Herencia de los caracteres adquiridos (son transmitidos a la descendencia). ERROR!

As, por adaptacin a los distintos ambientes surgen las distintas especies.15EL LAMARCKISMO (II)Ejemplos tpicos

1. Lamarck (Jirafa): en su esfuerzo por alcanzar las hojas de los rboles, desarrollaron patas y cuellos ms largos. Los nuevos caracteres adquiridos por adaptacin al medio seran luego heredados por los descendientes.

2. El experimento de Weissman (ratones)

3. Masa muscular. Ponerse moreno al tomar el sol

16EL LAMARCKISMO (III)Error fundamental:

Los caracteres adquiridos durante la vida, no se transmiten a la descendencia pues no afectan al material gentico

17Charles Darwin, 1809-1882

181618541880

1809-1882

Familia bien acomodadaEl padre fue mdico.; Su madre fue hija de James Wedgewood. Su abuelo fue Eramus Darwin. Se cri en el campoSu familia practicaba la cra de palomasEstudiante ms bien maloAbandon la escuela de medicinaBA en TeologaColeccionista de insectos

Darwin en el H.M.S Beagle1831-1836

El viaje de Darwin en el Beagle

TEORA DE LA SELECCIN NATURAL (I)(Darwin y Wallace)Las poblaciones de una sp en condiciones normales producen ms descendientes de los que son capaces de sobrevivir en un medio cuyos recursos son limitados. De hecho si sobrevivieran todos llenaran la Tierra en poco tiempo.

En la naturaleza, el nmero de individuos de cada poblacin se mantiene constante generacin tras generacin, ya que la mayora de la descendencia muere antes de reproducirse.

22TEORA DE LA SELECCIN NATURAL (II)Los seres vivos se caracterizan por su variabilidad intraespecfica, esto es, los individuos que forman una poblacin presentan diferencias individuales que conllevan la aparicin de individuos ms aptos y mejor adaptados al ambiente.En la lucha por la existencia, sobrevivirn los ms aptos y mejor adaptados al medio (obtener el alimento, huir de los depredadores...). Los que tienen los caracteres adaptativos ms favorables. Por tanto, la naturaleza selecciona a los individuos mejor adaptados (aquellos con mayor capacidad para sobrevivir, debido a sus peculiaridades producto de las diferencias hereditarias = color, velocidad, altura, fuerza)

23TEORA DE LA SELECCIN NATURAL (III)Los supervivientes transmiten a la descendencia sus caracteres adaptativos favorables (pequeas ventajas) generacin tras generacin consiguiendo individuos cada vez ms aptos.Los cambios pueden acumularse y diferenciar dos grupos de organismos distintos entre s. 24LAMARCK vsDARWINLas jirafas desarrollaron cuellos largos en un esfuerzo por alcanzar la comida de los rboles, el uso continuado de este rgano hizo que aumentara su longitud (Ley del uso y el desuso). Este carcter adquirido por adaptacin al medio sera luego transmitido a sus descendientes. As que las modificaciones en el entorno, segn Lamarck, generaran nuevas necesidades a las que los seres vivos daran respuestaEn una poblacin de jirafas, las que tengan el cuello ms largo dispondrn de mayor alimento y mayores posibilidades de supervivencia y, por tanto, de dejar descendencia. Este carcter adaptativo favorable se transmitir a sus descendientes y los de cuello ms corto morirn antes de reproducirse. Por tanto, el medio ambiente elige a los individuos mejor adaptados y no determina cambios en estos.25EL TRIUNFO DE LA RAZNA lo largo del S. XIX, la comunidad cientfica asisti al enfrentamiento entre los defensores y los detractores de la evolucin. Tambin la iglesia se opuso frontalmente a estas teoras pues suponan una amenaza a sus creencias.

Importante: las grandes dificultades que plantea la formulacin y aceptacin de nuevas teoras ().

Actualmente, la evolucin es aceptada por todos los cientficos y apoyada en pruebas slidas.

26Neodarwinismo o teora sinttica (1930)Seleccin natural + nuevos conocimientos gentica = NeodarwinismoPropone como causa de las variaciones de los individuos de una poblacin a las MUTACIONES (alteracin en el material hereditario que se transmite a la descendencia)La seleccin natural acta sobre el conjunto gentico de toda la poblacin y selecciona a los individuos con genotipos ms favorables.27TEORAS EVOLUTIVAS ACTUALESGRADUALISMO: evolucin gradual y continua en el tiempo.

EQUILIBRIO PUNTUADO O SALTACIONISMO: largos perodos de estabilidad cortados por perodos breves de cambios bruscos.

Evolucin en MOSAICO: distinto ritmo de cambio en las diferentes partes del organismo28PRUEBAS DE LA EVOLUCIN1. Embriolgicas

2. Morfolgicas (anatoma comparada)

3. Paleontolgicas

4. Biogeogrficas

5. Relacionadas con biologa molecular291. PRUEBAS EMBRIOLGICASSe basan en el estudio comparado del desarrollo embrionario de seresvivos para determinar semejanzas y deducir parentescos evolutivos.

Cuanto mayor es el parentesco entre sp, ms largo es el perodo en el que el desarrollo embrionario presenta rasgos afines.

As, por ejemplo, en los embriones de vertebrados se observa una gran semejanza morfolgica en las primeras etapas de desarrollo, lo que estara a favor de la teora de un antepasado comn en los mamferos.

302. ANATOMA COMPARADA (pruebas morfolgicas)Estas pruebas se basan en el estudio comparado de la morfologa de los rganos de seres vivos o fsiles.

Tres tipos de rganos:rganos Homlogosrganos Vestigialesrganos Anlogos

31rganos homlogosAspecto diferente, funciones distintas, pero mismo modelo de estructura bsica, lo que indica que los seres vivos que lo poseen descienden de antepasados comunes

32RGANOS HOMLOGOS

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34RGANOS ANLOGOSTienen funciones similares pero no presentan ninguna semejanza estructural.

Por ejemplo, las alas de vertebrados (como aves o murcilagos) son modificaciones de sus extremidades anteriores, mientras que las de los insectos son expansiones de su pared corporal.

Por Tanto, no suponemos mismo origen.

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36RGANOS VESTIGIALESrganos homlogos que no desempean ninguna funcin (su funcin principal se ha perdido durante la evolucin)La presencia de estos rganos rudimentarios en seres vivos actuales indica la existencia de un antepasado para el cual estos rganos eran necesarios. Habr una relacin evolutiva entre los organismos con esos rganos, habrn evolucionado a partir de antecesores comunes.Ejemplos en el hombre: Coxis, muelas del juicio, apndice, carne de gallina,

37RGANOS VESTIGIALESPor ejemplo, en el esqueleto de una serpiente o en el de una ballena existen huesos homlogos a los de la cadera de otros vertebrados, que indican que estos organismos han evolucionado a partir de antepasados cuadrpedos

38rganos vestigialesEl coxis es un hueso corto, impar, central y simtrico, compuesto por cuatro o cinco piezas soldadas (vrtebras coccgeas) en forma de tringulo. Se encuentra debajo del sacro, con el cual se articula y al que contina formando la ltima pieza sea de la columna Los cientficos mantienen que el coxis es el vestigio de la cola de nuestros antepasados

39Muelas del juicioTambin llamados terceros molares o cordales. Llamados as porque aparecen frecuentemente entre los 17-18 aos (cuando se dice que se comienza a tener juicio o uso de razn)

stas muelan fueron tiles en el pasado pues aportaban potencia masticatoria cuando an nopreparbamos los alimentos y stos estaban ms duros. Lo msprobable es que con el paso de miles de aos ningn serhumano posea al final estas muelas.

40ApndiceEl apndice se encuentra ubicado cerca del punto de unin del intestino delgado y el colon y, en ocasiones, puede infectarse (apendictis). sta es una enfermedad que requiere de un tratamiento quirrgico llamado apendicectoma para la extirpacin del apndice.

Este rgano no parece tener funcin alguna. Parece ser vestigios de un ciego mayor encargado de digerir celulosa, encontrado en nuestros ancestros herbvoros.

41Carne de gallinaEl fenmeno de la "carne de gallina en los humanos es provocado cuando bajo condiciones emocionales severas, los msculos piloerectores provocan la ereccin del pelo. Esto es un reflejo vestigial. Su funcin en nuestros ancestros, hace miles de aos era la de elevar el vello corporal para aparentar un mayor tamao para asustar a los enemigos. La carne de Gallina slo tiene cierta, aunque escasa utilidad, en situaciones de fro para evitar la prdida de calor pero su eficacia es prcticamente nula.

42Repliegue Semilunar de la ConjuntivaEs un engrosamiento de la conjuntiva en el ngulo interno del ojo y oculto en gran parte por los prpados. Es un vestigio de la membrana nictitante (tercer prpado) presente en animales inferiores y se trata de una telilla o prpado accesorio que tiene por objeto proteger al globo ocular por debajo de los prpados principales.

433. Pruebas paleontolgicas (I)FSIL (del latn fossile, lo que se extrae de la tierra) son restos o seales de la actividad de organismos pretritos. Dichos restos, se encuentran conservados en las Rocas Sedimentarias .

44PRUEBAS PALEONTOLGICAS (II)Los gelogos saben la edad aproximada de esas rocas sedimentarias, por tanto, pueden conocer la edad de los fsiles y ordenarlos. Construyendo lo que conocemos como Registro Fsil.

45UTILIDAD del REGISTRO FSILDetermina en qu momento aparecieron sobre la Tierra algunas sp.

Creciente complejidad y diversidad de los organismos a medida que se asciende de los estratos ms antiguos a los ms modernos (lento despliegue evolutivo)

Formas de transicin o eslabones prdidos (Archaeopteryx = origen reptiliano de las aves)

Series filogenticas (reconstruccin del proceso evolutivo de un organismo) en las que se observan modificaciones graduales en las estructuras de los fsiles

46ESLABONES PERDIDOS (I)Archaeopteryx (tiene plumas y pico como las aves y cola, dientes y garras en las alas como los reptiles). Parece la prueba evidente de que las aves aparecieron por evolucin de reptiles.

47SERIES FILOGENTICASSeries filogenticas (reconstruccin del proceso evolutivo de un organismo). Con ello podemos rastrear los cambios graduales sufridos por una sp desde un antepasado primitivo hasta su forma actual.

48SERIE FILOGNETICA DEL CABALLODesde el primitivo Eohippus (tambinllamado Hyracotherium) hasta el moderno Equus, se aprecian diversos cambios que afectan principalmente al aumento del tamao, al nmero de dedos de las patas y a la denticin.

49HyracotheriumEl Hyracotherium parece ser el antepasado evolutivo de los actuales caballos. Tena el tamao de un zorro, 4 dedos en las patas delanteras y tres en las traseras y dentadura de filfago

50SERIE FILOGENTICA DEL CABALLO (II)

51SERIE FILOGENTICA DEL CABALLO (III)

524. Pruebas biogeogrficasCuando ms alejadas se encuentren dos regiones ms diferentes sern sus sp animales y vegetales.As, Australia presenta una flora y una fauna muy peculiar (mamferos marsupiales como el koala o el canguro, nicos en el mundo), revelan la existencia de una barrera geogrfica para su dispersin, producindose una evolucin independiente de la sp autctonas que se han adaptado a las condiciones reinantes

53Caparazones de las distintas especies de tortugas gigantes de las islas Galpagos

Darwin concluy quelas diferencias entre unas tortugas y otras que vivan en otras islas se deban a que, a partir de un antepasado comn, fueron evolucionandopara adaptarse al medio

54LOS PINZONES DE DARWINLas diferencias ms importantes entre las especies se encuentran en el tamao y forma del pico. Los distintos tipos de pico estn plenamente adaptados a las diferentes fuentes de alimento

55Biogeografa

5. Pruebas relacionadas con la biologa molecularEstas pruebas ponen de relieve la similitud a nivel molecular de organismos diferentes y se basan en la comparacin de secuencias de protenas y del ADN entre sp distintas.Tambin se ha comprobado que, en sp con un alto grado de parentesco evolutivo, determinadas protenas presentan las mismas secuencias de aminocidos.57Biologa Molecular

58Variabilidad y seleccin naturalDentro de los individuos que conforman una poblacin existe gran variabilidad gentica.Los organismos mejor adaptados son los que sobreviven y se reproducen transmitiendo su informacin gentica a los descendientes. Por tanto, es la seleccin natural la que preserva las variaciones favorables y elimina las perjudiciales. Elige a los individuos que poseen una combinacin gentica ms favorable, dirigiendo el proceso en una nica direccin: la adaptacin.Si no hubiera variabilidad gentica en la descendencia no podran evolucionar las sp.

59MECANISMOS EVOLUTIVOSPero Cul es el origen de los cambios genticos y la variabilidad en la descendencia? Los mecanismos evolutivos son dos principalmente:

Recombinacin Gentica (recuerda tu pgina 31)

Mutaciones. Son cambios en el material gentico (ADN) de un ser vivo.

60MUTACIONES: FUENTE DE VARIABILIDADConstituyen la materia prima de la evolucin, porque proporcionan nuevos genes que son el origen de la variabilidad gentica. (Sabemos que los organismos no pueden modificar su informacin gentica, por tanto, no pueden transmitir los caracteres adquiridos a lo largo de su vida).

No aparecen como respuesta a una necesidad adaptativa, sino que surgen siempre al azar, independientemente de que sean + -.

Cuando las mutaciones ocurren en las clulas germinales que forman los gametos se transmitirn a la descendencia, pero si afectan a clulas no germinales su repercusin en el proceso evolutivo ser nula, pues desaparecer cuando muera el organismo.

61Concepto de especie (sp)Todos los seres vivos pertenecen a una u otra sp. En ocasiones, individuos de una misma sp poseen caractersticas fsicas tan dispares que pueden hacer pensar que pertenecen a sp distintas o, por el contrario, dos sp diferentes presentan tantas similitudes que parecen una nica sp. El comportamiento reproductivo constituye en ambos casos, el mtodo ms adecuado para diferenciarlos.Una sp, puede definirse, por tanto, como el conjunto de individuos con caractersticas estructurales y funcionales semejantes, y que son capaces de cruzarse entre s y generar una descendencia frtil (que puede tener a su vez descendencia)

62Cmo se forma una nueva sp? (Especiacin)Especiacin: proceso de formacin de nuevas sp a partir de un antepasado comn mediante la acumulacin de pequeos cambios.Para que aparezca una nueva sp debe producirse el aislamiento gentico de una poblacin que, al evolucionar y diferenciarse gradualmente del resto, de manera que el intercambio de material gentico entre ambas poblaciones sea imposible, dar lugar a una nueva sp. Al quedar aisladas, dos poblaciones se van diferenciando de forma gradual debido a la presin selectiva ejercida por el medio ambiente hacia adaptaciones distintas, acumulando diferencias genticas debido a las mutaciones. Al cabo de muchas generaciones, las diferencias son tales que impiden la reproduccin entre ambas poblaciones, se habrn formado dos sp distintas.

63El aislamiento puede producirse de dos manerasDos poblaciones de la misma sp quedan geogrficamente separadas por alguna barrera que impida su libre apareamiento

Dos poblaciones de la misma sp no estn separadas geogrficamente pero existen mecanismos de aislamiento que evitan el intercambio de genes 64La biodiversidad como resultado del proceso evolutivoLa biodiversidad (variedad de sp de seres vivos) es el resultado de la evolucin biolgica que comenz hace ms de 3500 m.a. y contina en la actualidad.

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Gracias