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04/04/2016
LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO -Introducción
-Los peces y los tetrápodos
-Pulmones y patas: lo mínimo necesario
-Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros
-Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen Bibliografía:
1.- Clack, J. A. (2008). Evolución de los tetrápodos. Investigación y ciencia. pp: 38 – 45
2.- Niedzwiedzki, G.; Szrek, P.; Narkiewicz, K.; Narkiewicz, M. y & Ahlberg, P. E. (2010). Tetrapod trackways from the early Middle Devonian period of Poland. Nature. pp: 43-48
3.- Hickman, C. P.; Roberts, L.S.; Keen, S. L.; Larson, A.; L'Anson, H. y Eisenhour, D. J. Principios integrales de Zoología. 14 Ed. McGrawHill. pp: 543-545.
LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO -Introducción
-Los peces y los tetrápodos
-Patas y pulmones: lo mínimo necesario
-Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros
-Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO -Introducción
El escenario estaba preparado. Ya había otros habitantes en tierra firme. Estamos en el periodo Devónico
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO -Introducción
-Los peces y los tetrápodos
-Patas y pulmones: lo mínimo necesario
-Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros
-Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
Del agua a la tierra (invasión del medio terrestre). Problemas a resolver por los tetrápodos Diferencias FÍSICAS del medio terrestre
1º.- AGUA – necesaria para todas las actividades vitales. ¡tenían que aprender a prescindir de ella!. Aún hoy los Anfibios son muy dependientes. 2º.- Contenido en OXÍGENO (20 veces más que en el agua) Pulmones. 3º.- DENSIDAD del medio (1000 veces menos denso que el agua y 50 veces menos viscoso) El peso ahora era importante. → Patas.
4º.- Regulación de la TEMPERATURA (en el agua las fluctuaciones están más amortiguadas) 1º pautas comportamentales, 2º mecanismos internos 5º.- Diversidad de HÁBITAT selección de las especies mejor adaptadas.
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
EXTREMIDADES
Ripidistio del Devónico se reconoce un húmero y un radio y una ulna.
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¿Quiénes fueron los precursores?
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Eusthenopteron
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
Panderichthys
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-Los peces y los tetrápodos
-Patas y pulmones: lo mínimo necesario
-Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros
-Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Tiktaalik
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Ventastega
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
Acanthostega
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Acanthostega
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Ichthyostega
10 cm 16
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Reconstruction of pedes of various taxa. Pederpes, Greererpeton, Silvanerpeton and Proterogyrinus show asymmetrical metatarsals (see arrows) compared with those of the Devonian forms Acanthostega, Ichthyostega and Tulerpeton. In Acanthostega and Ichthyostega, the metatarsals are not clearly differentiated, and in Tulerpeton, if correctly interpreted, they are cylindrical but include some interarticulations. Scale bars, 10 mm. After reference 18 (2)
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
AUTOPODIO
ZEUGOPODIO
Las aletas lobuladas de los descendientes de los Ripidistios se modifican para formar al fin un apéndice articulado pentadáctilo (quiridio) que fue el definitivo porque coadyuvaría a la formación de articulaciones del tobillo que ofrecieran a un tiempo estabilidad, para soportar el peso y flexibilidad para caminar. Las aletas dirigidas hacia atrás ganaron en resistencia conforme, en sucesivas generaciones, se seleccionaron los individuos en los que se convirtieran en patas extendidas hacia los lados, con superficies extensas para la inserción muscular ESTILOPODIO
El quiridio posteriormente se modifica en cada grupo para adaptarse a un tipo particular de locomoción (la marcha, el salto, la carrera, la natación o el vuelo).
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO ¿Porqué un grupo de peces, después de millones de años de respirar con éxito bajo el agua, “sintió” la necesidad de dirigirse a la atmósfera para respirar directamente el oxigeno?
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Acanthostega
Ichthyostega
Las flechas señalan la abertura del espiráculo 23
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Eu
Ac
Ichthy.
Pederpes
Greerep.
Philoderp.
Cladograma de taxones del Devónico-Carbonífero con los cráneos y la Hiomandíbula/estribo
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-Patas y pulmones: lo mínimo necesario
-Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros
-Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
Hynerpeton Tulerpeton
Crassygyrinus scoticus
Diadectes
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-Patas y pulmones: lo mínimo necesario
-Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros
-Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO -Introducción
-Los peces y los tetrápodos
-Patas y pulmones: lo mínimo necesario
-Paleontología y paleoecología: la diversidad -Nuevo medio, nuevos peligros
-Recreación audiovisual del ambiente hace 360 millones de años -Últimos datos sobre el origen
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
Interpretación original (2010)
Reinterpretación (2012)
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
Movimiento alternante de las patas
Movimiento paralelo de las patas
Movimiento alternante de las patas
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Foot morphologies.
G Niedźwiedzki et al. Nature 463, 43-48 (2010) doi:10.1038/nature08623 35
LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
Explicaciones científicas a la luz de la Nueva Teoría: EVO=DEVO=ECO
Uno de los pasos evolutivos más importantes en la historia biológica de nuestro planeta fue la conquista del medio terrestre. Aunque este hito ya fue conseguido anteriormente por plantas e insectos, sería la transición de vertebrados acuáticos a terrestres, es decir, de peces a anfibios, la que daría origen a los vertebrados superiores como reptiles, aves y mamíferos.
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
1.-Comprobación experimental: Los estudios comparados ayudan a explicar cómo la evolución del desarrollo de los individuos de una especie, influida por el ambiente, conduce a la diversidad morfológica
• La biología evolutiva del desarrollo (“evo-devo-eco”) compara los procesos evolutivos de múltiples organismos pluricelulares.
LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
2.- Comprobación experimental: Hoy se sabe que los genes del desarrollo están ampliamente conservados entre los animales. • El análisis molecular de los genes homeóticos en Drosophila ha demostrado que todos ellos incluyen una secuencia de nucleótidos llamada homeobox. • Una secuencia de nucleótidos idéntica o muy similar se ha descubierto al analizar los genes homeóticos tanto de invertebrados (Drosophila y otras especies) como de vertebrados (ratas, etc.).
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
La amplia conservación de los genes del desarrollo entre los animales
Adulto
Embrión de 10 horas Cromosoma para las alas 39
LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Adulto
Secuencias genéticas relacionadas se ha hallado en genes reguladores de Levadura, plantas e incluso, procariotas.
Además de los genes del desarrollo, otros muchos genes están altamente conservados entre las diferentes especies.
Es frecuente que pequeños cambios en las secuencias reguladoras de determinados genes produzcan grandes cambios en la forma del cuerpo, como sabemos que ocurre en crustáceos e insectos
Embrión de 10 horas
Cromosoma del ala Cromosomas De ratón
Embrión de 12 días
Adulto
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Sobre dedos y genes Sobre dedos y genes, patas y aletas Sonic Hedgehog. Hox d11 y Hox d13 Y la apoptosis
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Foot morphologies.
G Niedźwiedzki et al. Nature 463, 43-48 (2010) doi:10.1038/nature08623
Eusthenopteron
Panderichthys
Ichthyostega
Hynerpeton
Tulerpeton
Tiktaalik
Acanthostega
Crassygyrinus scoticus
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Diadectes
http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.palaeos.com/Vertebrates/Units/140Sarcopterygii/Images/PanderichthyLife.j pg&imgrefurl=http://www.palaeos.com/Vertebrates/Units/140Sarcopterygii/140.900.html&usg=__fiQd04hMep-YjZ8FnHwRzfFMOk=&h=276&w=400&sz=12&hl=es&start=2&um=1&itbs=1&tbnid=RbWRHT2lTdGl3M:&tbnh=86&tbnw=124&prev=/ images%3Fq%3Dlivoniana%26hl%3Des%26rls%3Dcom.microsoft:es:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7ADBF_es%26sa%3DN%26um%3D1
ANFIBIOS
Unas 5.000 especies agrupadas 3 órdenes: •ANUROS •URODELOS •APODOS
Anfibios actuales
+ Anfibios Fósiles
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glotis
pulmón
bronquiolos
tráquea epidermis dermis
saco aéreo
ANFIBIOS
alveólos
AVES
REPTILES
MAMÍFEROS
ANUROS: RANAS Y SAPOS •Adultos con el cuerpo rechoncho. Sin cola. •Larvas con cola
• Se conocen entre 4.200 y 4.800 especies
• Tamaños muy diversos (1 cm hasta 30 cm):
Eleutherodactylus
Psyllophryne
Rana Goliath
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URODELOS (SALAMDRAS Y TRITONES). Unas 670 especies
•
• •
Larvas y adultos con el cuerpo alargado y con cabeza, tronco, cola
Extremidades dispuestas en ángulo recto en relación al cuerpo Las 4 extremidades son del mismo tamaño
• Mecanismos respiratorios diversos branquias, pulmones o cutánea
APODOS (CECILIAS)
• Viven en los trópicos
• Se conocen 165 especies.
•Carecen de extremidades.
• Muchas vértebras y largas costillas.
• hipogeos
• Ojos distróficos o ausentes.
• Con tentáculos sensoriales en el hocico.
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LA AVENTURA DE ABANDONAR EL AGUA: CONSTRUIR UN NUEVO CUERPO Los estudios comparados ayudan a explicar como la evolución del desarrollo conduce a la diversidad morfológica
La Biología evolutiva del desarrollo (“EVO – DEVO”) compara los procesos del desarrollo en diferentes organismos pluricelulares
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