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Evolución biológica Cátedra de Biología Facultad de Ciencias Médicas-UNR La diversidad del mundo viviente es extraordinaria  Se han identificado 2,

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Evolución biológica Cátedra de Biología Facultad de Ciencias Médicas-UNR

La diversidad del mundo viviente es extraordinaria  Se han identificado 2,000,000 de

especies  Existirían entre 10 y 30 millones de especies  Es asombrosa la variedad de formas y tamaños

Especies identificadas Bacterias 4,760 especies Algas 26,900 especies Protozoarios 30,800 especies Musgos y Helechos 17,000 especies Plantas superiores 250,750 especies Hongos 46,983 especies Nematodes 24,000 especies Crustáceos 38,000 especies Insectos 751,000 especies Peces 25,000 especies Reptiles 6,300 especies Aves 9,198 especies Mamíferos 4,170 especies

El proceso evolutivo Todos los seres vivos, de las bacterias al hombre, pertenecen a una gran familia que se ha desarrollado a través de un proceso de cambio y diversificación en el transcurso de la historia de la vida en la Tierra

Teoría de la Evolución Generalización comprensiva y explicativa de los mecanismos implicados en el origen, modificación y extinción de las especies biológicas

Creacionismo Teoría o Creencia??? Una creencia es una idea que es considerada verdadera por quien la profesa. Paradigma habitualmente basado en la fe, creado por la mente, idealizándose generalmente en la interpretación de un contenido cognoscitivo o de un hecho de los cuales se desconoce demostración absoluta o no se exige una justificación o fundamento racional.

Una teoría es un sistema lógico-deductivo constituido por un conjunto de hipótesis o asunciones, un campo de aplicación (de lo que trata la teoría, el conjunto de cosas que explica) y algunas reglas que permitan extraer consecuencias de las hipótesis y asunciones de la teoría. En general las teorías sirven para confeccionar modelos científicos que interpreten un conjunto amplio de observaciones, en función de los axiomas, asunciones y postulados, de la teoría.

La evidencia de los fósiles: el mundo viviente es antiguo (¿- 3800 m.a.?)

Archaeopteryx -150 m.a. (millones de años)

Charles Darwin (Inglaterra, 18091882)  Evolución biológica

por selección natural

El viaje del Beagle  El pinzón de

tierra firme

Islas Galápagos: diferentes ambientes, diferentes adaptaciones

En las poblaciones con reproducción sexual

no parece haber dos individuos iguales!

Extrañas semejanzas

Las ideas de Malthus (Inglaterra, 1798)  Las

poblaciones pueden crecer, potencialmente, en forma geométrica mientras los recursos lo hacen en forma aritmética

Los resultados obtenidos por los criadores de animales domésticos 

Las modificaciones inducidas por el hombre en los animales domésticos eran claros ejemplos del potencial de modificación de una especie (razas de perro: obtenidas por selección artificial)

Teoría de la Evolución de Darwin: Evolución biológica por la selección natural1

La selección natural opera sobre variaciones individuales puramente casuales para permitir que se perpetúen los individuos mejor adaptados 1“El Origen de las Especies”. Londres, 1859

Variantes individuales Diferente adaptación

Reproducción diferencial

Ambiente

tiempo

Acumulación de variaciones heredables

tiempo

Evolución

Los postulados del darwinismo Las especies cambian, surgen nuevas y otras se extinguen  El proceso de cambio es lento y gradual  Todas las especies están emparentadas y podemos remontarnos a un origen común de la vida  El cambio evolutivo resulta principalmente por selección natural 

El aporte revolucionario de Darwin  proponer un mecanismo natural

para explicar la génesis, diversidad y adaptación de los organismos

La crisis del darwinismo  ¿Cuáles eran las causas de las

variaciones individuales?  ¿Cómo se transmitían las características hereditarias?  ¿Las especies existían realmente ?  ¿Había evidencia fósil de sustitución de especies por lenta acumulación de cambios?

Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución (1950)

Aportes de la Genética Las Leyes de Mendel

Conceptos de genotipo y fenotipo Las mutaciones son la materia prima del cambio evolutivo Los genes que confieren mayor adaptación al ambiente incrementan la eficacia biológica de los individuos

Eficacia biológica Relacionada a la probabilidad de los individuos de sobrevivir y transmitir sus genes a la siguiente generación (genes involucrados en longevidad, fertilidad y viabilidad1 de la descendencia) 1 viabilidad:

posibilidad de vivir

Equilibrio de Hardy-Weinberg La composición genética de una población permanece en equilibrio en ausencia de mutaciones, migraciones y selección natural  La herencia mendeliana, por sí misma, no produce cambio evolutivo 

La evolución se produce por cambios en la composición genética de la población bajo presión selectiva Progresivamente, los genes más beneficiosos se harán más frecuentes en la población

Los genes que confieren a los individuos mayor adaptación al ambiente, incrementan la eficacia biológica y bajo presión de la selección su frecuencia en la población será progresivamente mayor

Concepto de especie (Ernst Mayr) Conjunto de poblaciones naturales que se cruzan entre sí real o potencialmente y que están reproductivamente aisladas del resto

Especiación  Si

la sustitución de genes es importante, el proceso es irreversible y se originará una nueva especie

Un mecanismo de especiación: especiación alopátrica

especie A

tiempo

especie A especie A

especie B

Aportes de la Paleontología  El registro fósil del

caballo mostró que la evolución por la acumulación lenta y gradual de cambios propuesta por Darwin era posible

Algunos conceptos importantes  Microevolución: pequeños

cambios a nivel poblacional que duran períodos limitados  Macroevolución: grandes cambios

por encima del nivel de especie

La microevolución La Biston betularia

La macroevolución El gran árbol de la vida

El Neodarwinismo sostiene  Las especies se mantienen adaptadas

al ambiente por cambios graduales de su material genético  Cuando los cambios llevan al aislamiento reproductivo surge una nueva especie.  Si la adaptación fracasa la especie se extingue  El cambio evolutivo resulta exclusivamente por selección natural

La Teoría del Equilibrio Puntuado (1980)  Las

especies pasan largos períodos de estabilidad (estasis evolutivo) hasta que en un punto se inicia una etapa de rápidos y drásticos cambios conducen a la extinción o a la especiación  El motivo de la crisis son grandes modificación del ambiente

La Teoría Neutralista de la evolución (1983)  

 

La mayoría de los genes mutantes (nuevos alelos) son selectivamente neutros Sólo interviene un número relativamente pequeño de gametos de entre el amplio número de gametos masculinos y femeninos posibles El azar (y no la función) es responsable de la difusión y fijación de numerosos alelos en la población La selección natural no explica la mayoría de los cambios genéticos

“Hay una especie de diálogo entre los datos y las teorías ” 1 La progresiva falta de adecuación de una teoría con la realidad causa anomalías que llevarán, finalmente, a sustituir la teoría antigua por una nueva con mayores poderes explicativo y predictivo 1 Juan Luis Arsuaga. España, 2002

La evolución humana

Pisadas humanas (-3.6 m.a) de Laetoli, Tanzania, África. Descubiertas por Mary Leaky, 1979

Los primeros mamíferos   

  

Origen: -200 a -250 m.a. Evolucionaron a partir de reptiles primitivos Radiación brusca a partir de la extinción de los dinosaurios (-65 m.a.) Amamantan a sus crías Homeotermos Cuerpo cubierto de pelo

Género primate: sus adaptaciones evolutivas       

Visión binocular Manos con cinco dedos, pulpejo y uñas planas Inteligentes (desarrollo progresivo del cerebro) Pulgar oponible Buena coordinación ojomano Muy sociales “Poco especializados”

Primates  Prosimios

(loris, lémures)  Monos del Nuevo Mundo  Monos del Viejo Mundo  Primates antropomorfos: gibón, orangután, gorila, chimpancé  Homínidos1: Homo sapiens y sus ancestros fósiles : clasificación tradicional

1

Clasificación cladogenética1  Homínidos: Homininos y Primates

antropormorfos  Homininos: Homo sapiens y sus fósiles

ancestrales (primates bípedos) 1 Clado:

conjunto de especies emparentadas con un antepasado común

Arbol filogenético Primates antropomorfos orangután gorila chimpancé hombre homínidos - 6 a 4 m.a. - 8 a 6 m.a.

-12 m.a.

Homo sapiens y los primates antropomorfos actuales       

Ancestros comunes Casi todos omnívoros Igual fórmula dental Fonación compleja Gran desarrollo cerebral Complejas relaciones sociales Usan herramientas

Hombres y chimpancés  Homo sapiens  Pan paniscus  Pan troglodita

Otra manera de pensar 

Los grandes simios son “compañeros genéticos de la humanidad”

 Homo sapiens  Homo paniscus  Homo troglodita

Conceptos 

Homínidos: Conjunto de especies de la familia humana (todas extinguidas excepto Homo sapiens)



Hominización: proceso evolutivo que a partir de ancestros comunes con el chimpancé lleva a la aparición de Homo sapiens

Homínidos (clasificación tradicional)  Australopithecus  Homo:

habilis erectus sapiens

¿ancestros de H. sapiens o sólo líneas colaterales?

Australopithecus: bipedestación Homo: aumento progresivo de la capacidad cerebral

África es la cuna de la Humanidad

Australopithecus (-4 Ma) 

  

Varias especies identificadas (anamensis, afarensis, africanus, sediba) Vivieron en África 400 a 500 cm3 de capacidad craneana Bipedestación

“Lucy”: fósil de A. afarensis descubierto por Donald Johanson. Etiopía, 1974

Australopithecus afarensis: la niña de Dikita (2006)

La bipedia fue primero...(-4 m.a.?)

Cranial Capacity (cc)

...y el desarrollo cerebral después 1800 1500 1200 900 600 300 3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

Date (Ma)

1.0

0.5

0.0

Homo habilis (-2 Ma)

Vivió en Africa  700 cm3 de capacidad craneana  Usó herramientas 

Homo erectus (-1.5 Ma)      

Salió de África Numerosas variantes geográficas 1000 cm3 de capacidad craneana Empleó el fuego Vivió en cavernas Se extinguió tardíamente

Homo sapiens (-100000 años)   



Nuestra especie Origen en Africa Sobrevivientes de un cuello de botella (-50000 a.) Más de 1400 cm3 de capacidad craneana

La especie única

Homo sapiens: la salida de Africa (-70000 a -50000 años) 

¿Descendemos de una pequeña población de supervivientes (menos de diez mil individuos)?

La Eva mitocondrial: estudios sobre el ADNm Una mujer africana ancestral a toda la humanidad actual.  Habría vivido hace unos 150000 a.  Poseía el ADNm del que desciende todo el ADNm de las actuales mitocondrias humanas (estudios del linaje matrilineal) 

Homo neanderthalensis     

Existió hace -250000 a -20000 a. Vivió en Europa y Asia Adaptado al ambiente glacial 1500 cm3 de desarrollo cerebral Diferente organización del cerebro

Homínidos más antiguos: Ardipithecus ramidus, Orrorin tugenensis, Saelanthropus chadensis…

Toumai: -7 m.a. (Chad, Africa, 2002)

Homo sapiens: una sola rama verde Millions of years ago 0

1

Homo 2

3

4

Australopithecus Australopithecus boisei robustus ?

?

Australopithecus Australopithecus Australopithecus aethiopicus garhi africanus ? Australopithecus Kenyanthropus afarensis platyops Australopithecus ? anamensis ?

5

Ardipithecus ramidus

? 6

Orrorin tugenensis ?

?

?

Otro posible camino evolutivo Australopithecus podría ser colateral a la línea evolutiva humana

Algunas conclusiones:  Somos

animales  La humanidad actual pertenece a una única especie: Homo sapiens  África es la cuna de la humanidad  Compartimos ancestros comunes con especies actuales  Resultamos de un largo y probablemente errático proceso evolutivo  Estamos en estasis evolutivo

“La adaptación al medio por selección natural ha sido uno de los mecanismos más importantes en la evolución, pero nosotros los Homo sapiens, que hemos llegado a independizarnos de la naturaleza y que en cierto modo nos hemos desnaturalizado, ¿seguiremos evolucionado? ¿se puede decir que la evolución se ha detenido en el hombre actual? Sin duda, falta mucho por conocer en la descripción de la historia de la vida” Juan Arzuaga

Luigi Cavalli-Sforza (Génova, Italia, 1922- ) “Todo lo que se escribe de ciencia puede ser modificado. ¿La ciencia debería proporcionar certezas? En realidad, sólo pueden darlas la religión (a quien las acepte). El hecho de que cada religión ofrezca certezas distintas puede ser preocupante, pero al parecer esto no perturba a los creyentes. Lo mismo se puede decir de ciertas convicciones políticas”…

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