Adaptación y evolución

Universidad de Sonora
Licenciatura en Biología
Curso: Ecología
Adaptación y evolución
Francisco Molina Freaner
freaner@unam.mx
biósfera
región
paisaje
ecosistema
comunidad
interacción
población
individuo
Las características de las poblaciones
cambian a través del tiempo. El proceso
de adaptación es un proceso de ajuste de
los organismos a las condiciones del
ambiente donde viven
¿Cómo
explicar las
maravillas
naturales?
La explicación
pre-Darwiniana
contra la
explicación
Darwiniana.
Lo sobrenatural
contra lo natural
Aportaciones de Darwin
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Descendencia con modificación: todos los seres vivos
descienden de ancestros comunes
Mecanismo responsable de la evolución: selección
natural
Mecanismo responsable de la adaptación: selección
natural
Remoción del dominio de la iglesia la explicación del
origen de las adaptaciones y los seres vivos
Reemplazo de la concepción esencialista (tipológica) por
el pensamiento poblacional
Concepción tipológica y poblacional

Filosofía antigua que clasifica la diversidad de la
naturaleza en categorías fijas. Las especies tienen un
tipo o esencia. La variabilidad dentro las especies es
ruido o ilusión. No hay gradación entre tipos, la
evolución es transformacionista

Concepción poblacional: énfasis en la variabilidad
entre los individuos de las poblaciones. Todos los
organismos tienen rasgos únicos y pueden ser descritos
colectivamente en términos estadísticos. Sin embargo, los
promedios son abstracciones estadísticas: solo los
individuos que componen las poblaciones tienen
realidad
Modelos de evolución
Unidad de evolución

Un obstáculo para entender como es la evolución, es la
concepción errónea de que los organismos
evolucionan, en el sentido Darwiniano, durante sus
vidas.



La selección natural actúa sobre los individuos afectando la
probabilidad de sobrevivir y tener éxito reproductivo.
Sin embargo, el impacto evolutivo de la selección natural se
vuelve aparente solo cuando se sigue como la población de
organismos cambia en el tiempo
Son las poblaciones las que evolucionan, no los
individuos.
Evolución: definición

La evolución se define
como el cambio en las
frecuencias de los
variantes que existen en
la población. Cambio
en la composición
genética de la
población.
t1
t4
Condiciones necesarias y suficientes para
la evolución por selección natural.


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Variación fenotípica
Esta variación debe de ser heredable
La variación debe de afectar la adecuación o
eficacia biológica de los portadores.
Consecuencia: evolución por selección natural.
Variación genética
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Información genética: ADN
Secuencias de ADN
Secuencias codificantes (genes) y secuencias no
codificantes (espacios intergénicos, intrones, etc.)
Variación neutral
Variación genética que se
expresa fenotípicamente:
aquella que modifica las
secuencias de aminoácidos
y afecta la morfología o la
fisiología
Secuencias de nucleótidos y
secuencias de aminoácidos
Ind 1: GAC-GAC-CAT-AGA-CCA-GCA-TAG
Ind 2: GAC-TAC-CAT-AAG-ACC-TCA-TAA
Ind 3: GAC-TAC-CAT-AAG-CCC-TCC-TAG
Ind 4: GAC-TAG-CGT-AGG-CCA-TCG-AAG
Ind 5: GAT-GAG-CAT-AAG-CCA-GCA-TAA
Ind 1
Ind 2
Gli Ala Ile Leu Asp Arg
GGA-GCC-ATA-TTA-GAT-AGA
GGA-GCA-ATT-GTA-GAT-AGA
Gli Ala Ile Fen Asp Arg
Aminoácidos
Nucleótidos
Nucleótidos
Aminoácidos
Variación visible para la selección natural


Las mutaciones sinónimas (silenciosas) son
en gran medida invisibles a la selección
natural porque no afectan el fenotipo de los
portadores
En cambio las mutaciones no sinónimas
(aquellas que cambian aminoácidos) pueden
estar sujetas a la selección natural
dependiendo de como modifiquen el fenotipo
Variación fenotípica heredable
El caso de Chaetodipus intermedius
Hopi Hoekstra y Michael Nachman (Universidad de Arizona)
Variación en el color del pelo
Formas melánicas y de color claro
Asociación
entre el color
del pelo y el
color de la
roca
Síntesis de las formas de melanina
Mc1r: gen
receptor de la
melanocortina-1
Análisis de las secuencias de nucleótidos de Mc1r (954pb).
-Secuencias de individuos de pelo oscuro y pelo claro. Mayor
variabilidad nucleotídica en las formas claras. En las formas
oscuras, monomórficas en las posiciones 52 (T), 325 (T), 478
(T), 633 (C) y 639 (C). Diferentes nucleótidos en esas posiciones
para las formas claras.
-Cuatro substituciones de aminoácidos entre las formas
oscuras y las formas claras. Cis, Trp, Trp e His en formas
oscuras y Arg, Arg, Arg, Gln en las formas claras
-Resultado: Pelo oscuro o pelo claro
Variación fenotípica heredable

Variación genética que se expresa en el
funcionamiento o apariencia del organismo.
Por ejemplo, variación en el color del pelo en
Chaetodipus intermedius.
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
No toda la variación genética se expresa
fenotípicamente
No toda la variación fenotípica tiene base
genética
Tercera condición necesaria y suficiente
para la evolución por selección natural
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
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La variación debe de afectar la adecuación o
eficacia biológica de los portadores.
Los variantes deben de diferir en la habilidad
para sobrevivir o reproducirse
Los diferentes variantes de la población dejan
mas o menos descendencia
Por tanto, las frecuencias de los variantes mas
aptos aumentan en frecuencia
Consecuencias del color del pelo en C. intermedius
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Formas oscuras se asemejan al color de la
roca volcánica
Formas claras se asemejan al color del
granito
Formas claras mas visibles en roca volcánica
Formas oscuras mas visibles en granito
Estudios sobre depredación de roedores:
mayor depredación de formas claras en roca
volcánica y mayor depredación de formas
oscuras en granito. Ratones oscuros
sobreviven mas en roca volcánica y ratones
claros sobreviven mas en granito
Consecuencia: evolución por selección
natural
Otro ejemplo (agrícola)
Alelo
normal;
vulnerable a
plaguicidas
Sobrevivientes
Alelo ‘resistente’
se transmite a la
siguiente
generación
Alelo
alterno;
resistente a
plaguicidas
Adaptación

Ad + Aptus: llegar a ser apto para algo particular.

Concepción Darwiniana actual

El ambiente presenta ¨problemas¨ para los
organismos.
Los organismos desarrollan ¨soluciones¨ para
enfrentar estos ¨problemas¨.

Definición de adaptación

Caracteres o variantes de un carácter producidos
por selección natural para su función actual.

Diferencias entre adaptación y aclimatación
Ejemplos de adaptaciones
Problemas con el concepto de adaptación.




¿Cualquier carácter es adaptativo?
¿Selección natural es todo poderosa y la fuerza evolutiva
mas importante?
Paradigma Panglossiano
Ex-aptación: Caracteres que desempeñan una función
actual que no fueron producidos por selección natural.
Carácter producido por otras fuerzas evolutivas (o incluso
por selección para otra función ) pero co-optado para su
función actual: Gould, SJ y ES Vrba. 1982. Exaptation,
a missing term in the science of form. Paleobiology 8:
4-15.
¿Puede la selección natural
producir organismos perfectos?

¡NO!. Hay
varias razones por las cuales la selección natural no
puede producir perfección
1. Conflictos entre funciones. Aletas de focas: movimiento en tierra
vs. agua
2. No toda la evolución es adaptativa. La estructura genética de las
poblaciones está influenciada por eventos aleatorios. Por ejemplo,
los fundadores de nuevas poblaciones no necesariamente son los
individuos mas aptos en el nuevo sitio sino los que migraron al
nuevo hábitat por azar.
3. La selección natural solo edita la variación existente. La selección
favorece a los variantes mas aptos a partir de los fenotipos
disponibles en la población. Los nuevos variantes no surgen por
encargo.
Procesos que cambian la composición genética
de las poblaciones: fuerzas evolutivas

Si la evolución se define como cambios en las frecuencias
alélicas (variantes de un gen) de las poblaciones, hay varios
procesos que pueden alterar esas frecuencias en una
población:
Mutación
Deriva génica
Migración (Flujo génico)
Selección natural

Solo la selección natural puede ser adaptativa. La
mutación, deriva génica y migración producen cambios
que no necesariamente son adaptativos.
Evolución adaptativa vs. no adaptativa

La selección natural es la única fuerza evolutiva
que generalmente adapta a la población a su
ambiente


La selección siempre favorece la propagación de
características favorables y elimina las desfavorables.
Las otras tres fuerzas evolutivas (mutación, deriva
génica y migración) afectan a las poblaciones de
forma positiva, negativa o neutral.
Ciencia vs Religión
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
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Creencias: derechos, no obligaciones
Educación laica (ajena a doctrinas religiosas) en
las instituciones públicas
Implicaciones de la teoría de la evolución
Ateos, agnósticos y creyentes
Principio del NOMA (S. J. Gould)
Resumen
Aportaciones de Darwin
 Que es evolución, que es adaptación
 Condiciones para que opere la selección
natural
 Problemas con el concepto de adaptación
 Preguntas para examen:¿Cómo definimos
evolución? ¿Qué entendemos por
adaptación?

Tarea

Leer alguno de los dos artículos (El legado de
Darwin o ¿Qué es la selección natural?) que
subiré al Blog y escribir un resumen de una
cuartilla con su opinión, crítica o comentario.
¿para cuando? Próxima semana

Siguiente clase: Relación organismo-ambiente.
Concepto de nicho