Bloque 4

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Bloque 4

  1. 1. Tiempo asignado: 9 horas 4BLOQUE Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies
  2. 2. ǿDESEMPEÑOS DEL ESTUDIANTE • Aplica el concepto de evolución bioló- ǿ • Antecedentes y teoría de la evo- OBJETOS DE APRENDIZAJE gica. lución de Darwin y Wallace • Interpreta el flujo de genes entre po- • Principales causas de la variabi- blaciones como un factor que cambia lidad genética y el cambio evo- las frecuencias de los alelos lutivo: • Ejemplifica los sucesos fortuitos que • Mutación, pueden cambiar las frecuencias de los • Flujo de genes, alelos en las poblaciones (deriva ge- • Deriva genética, nética). • Interacción con el ambiente, • Valora la biodiversidad de los orga- • Apareamiento no aleatorio, nismos que lo rodean y los beneficios • Selección natural que representa dicha biodiversidad. • Principio de la selección natural • Distingue las principales evidencias y su relación de la evolución biológica, relacionan- • con la genética de poblaciones do la selección natural y artificial con la biodiversidad de las especies en nuestro planeta. • Describe las principales causas de la variabilidad genética y del cambio evolutivo. • Valora los mecanismos biológicos que permiten la adaptación de los orga- nismos a los cambios ambientales. ǿ Competencias a desarrollar • Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnolo- • Valora las preconcepciones personales o comu- gía y el ambiente en contextos históricos y sociales nes sobre diversos fenómenos naturales a partir específicos. de evidencias científicas. • Fundamenta opiniones sobre los impactos de la • Explicita las nociones científicas que sustentan ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumien- los procesos para la solución de problemas co- do consideraciones éticas. tidianos. • Maneja las tecnologías de la información y la comu- • Relaciona los niveles de organización Química, nicación para obtener información y expresar ideas. Biológica, Física y Ecológica de los seres vivos. • Identifica problemas, formula preguntas de carácter • Reconoce los propios prejuicios, modifica sus científico y plantea las hipótesis necesarias para res- propios puntos de vista al conocer nuevas evi- ponderlas. dencias, e integra nuevos conocimientos y pers- • Elige las fuentes de información más relevantes para pectivas al acervo con el que cuenta. un propósito específico y discrimina entre ellas de • Advierte que los fenómenos que se desarrollan acuerdo a su relevancia y confiabilidad. en los ámbitos local, nacional e internacional • Obtiene, registra y sistematiza la información para ocurren dentro de un contexto global interde- responder a preguntas de carácter científico, consul- pendiente. tando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
  3. 3. B4 � Actividad introductoria I. Elaboren la imagen de una persona con el aspecto que podría tener en el año 2112. Utilicen su imaginación y creatividad, y posteriormente respondan las siguientes preguntas: 1. ¿Será igual a nosotros? 2. ¿Presentará cambios fisiológicos debidos al cambio climático que está ocurriendo? 3. En equipos de cuatro preséntala y coméntala. Preparen un documento en el que expliquen las similitudes en los dibujos. INTRODUCCIÓN En el año de 1924, el bioquímico Aleksandr I. Oparin publicó su obra El origen de la vida, en la cual sugería que una vez formada la tierra –en la que todavía no aparecían los primeros organismos–, su atmósfera era muy diferente a la que conocemos actualmente pues según él ésta carecía de oxígeno libre, pero contaba en cambio con sustancias tales como el hidrógeno, metano y amoniaco, que favorecían la formación de aminoácidos. Estas sustancias reaccionaron entre sí, favorecidas por la presencia de la energía solar, la actividad eléctrica de la atmósfera y el vulcanismo, permitiendo la formación de los primeros seres vivos. Hacia 1929, el biólogo inglés John B. S. Haldane propuso de manera independiente una explicación muy semejante a la de Oparin. Ambos planteamientos influyeron notablemente en los científicos interesados en la formación de la vida en la tierra, y no fue sino hasta que dos de ellos realizaron los experimentos adecuados cuando se hizo posible solucionar el problema del origen de la vida. Los experimentos que demuestran la forma probable en que se formó la vida fue- ron realizados por Stanley Miller y Harold Urey; consistieron en utilizar los ele- mentos propuestos en la teoría Oparin-Haldane de la tierra primitiva, los cuales fueron puestos en un aparato mediante el cual se obtuvieron algunos aminoáci- dos que son los precursores de las proteínas de los organismos vivos. De tal re- sultado se deduce que la evolución orgánica, también conocida como biológica, 110
  4. 4. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especieses la más compleja. Representa los cambios anatómicos, morfológicos, bioquí-micos, fisiológicos y etológicos que ocurren en todas las poblaciones del mundoa lo largo de grandes periodos de tiempo, que comúnmente se presentan sólo enpoblaciones y no en individuos aislados. La evolución biológica es el cambio en la diversidad y la adaptación de laspoblaciones de organismos al ambiente. La evolución favorece a los individuosconfiriéndoles mediante la variación algunas ventajas en relación con los demásmiembros de su población o con otras especies.Existe una hipótesis que indica que desde el periodo Cámbrico de la era Paleo-zoica (hace 540 millones de años aproximadamente), pudieron haber existido or-ganismos simples llamados tunicados, cuyo estado larvario era de vida libre connotocordio y cordón nervioso. A partir de estas larvas, pudo haberse desarrolladoel vertebrado más primitivo que existió, que se alimentaba por filtración. Estoscordados primitivos se convirtieron en los peces más antiguos, denominados ag-natos (pues carecían de mandíbulas), que derivaron hacia los peces placodermos,cuyo cuerpo estaba cubierto por placas, y de ahí hacia los condroíctios (comolos tiburones, que tienen cuerpo cartilaginoso) y osteíctios (peces con esqueletoóseo). A partir de éstos se formaron los anfibios y los reptiles, y a su vez de éstosúltimos derivaron las aves y los mamíferos. Notocordio. Cordón celular compacto dispuesto a lo largo del cuerpo de los cordados, el cuál está formado por tejido conjuntivo y sirve de reporte durante la formación de la médula espinal en las vértebras. Se ha postulado que, dentro del proceso de desarrollo evolutivo, el hombre cuentacon una antigüedad de cerca de 4 millones de años, tiempo en el cual aparecióun descendiente de los primeros primates bípedos llamado Australopithecusafarensis, a partir del cual evolucionó el primer género Homo, hace 2 millonesde años, cuyo organismo más inteligente y mejor adaptado al medio aparecióhace 400 mil años y empezó a elaborar herramientas de piedra: Homo sapiens,origen del hombre moderno que derivó en el Homo sapiens sapiens, especierepresentativa de los humanos actuales. El concepto evolutivo actual implica que el Universo, las galaxias, los sistemassolares, nuestro planeta y todos los seres vivos han evolucionado constantementedesde que fueron formados (el Universo, hace 15 mil millones de años; el Sol,hace 5 mil millones de años; la Tierra, hace 4,500 millones de años, y los primerosorganismos vivos hace 3,900 millones de años). Esta evolución se ha desarrolladoen procesos azarosos no programados con antelación, pero que respondena fenómenos naturales que concuerdan con leyes de la física, la química y laenergía. 111
  5. 5. B4 � Actividad 1. Intégrense en equipos de cuatro. A partir de la información presentada, realicen un dibujo en el cual expongan su propia teoría de cómo se formó el primer organismo vivo. ¿Qué características ayudaron a que lograra adaptarse a un ambiente hostil y evolucionar hasta el Homo sapiens sapiens? 2. Aplica el concepto de evolución biológica. ANTECEDENTES DE LA EVOLUCIÓN Antes de de abordad el término evolución consideremos que hombres de ciencia de reconocida trayectoria formularon ideas que contravenían este concepto, tal como fue el caso de la propuesta del fijismo por Linneo y la catastrófica de Cuvier. En la primera se sostiene que cada especie de ser vivo permanece más o menos invariable a lo largo de la historia en la forma en que fue creada; de tal manera, podemos decir que es opuesta a la evolución. En una primera aproximación puede afirmarse que el fijismo es lo opuesto al evolucionismo o teoría de la evolución. No obstante, del mismo modo en que se han formulado diversas teorías o hipótesis evolucionistas, también existen diferentes teorías fijistas; en ambas posturas, y dependiendo de su autor, se El fijismo o teoría admite, un mayor o menor grado de evolución o de fijeza en las especies vivientes, fijista es una creencia con lo cual la oposición entre teorías fijistas y evolucionistas se atenúa en muchos que sostiene que las casos. Entre los biólogos clásicos podemos decir que apoyaron un fijismo en especies actuales han mayor o menor grado y con diversos matices Linneo, Cuvier y otros. permanecido invariables desde su origen durante la Creación Divina. En el siglo xix es cuando fundamentalmente se produjeron las más fuertes polémicas entre fijistas y evolucionistas. El catastrofismo es otra teoría científica, formulada por Georges Cuvier, para explicar que los cambios geológicos y biológicos producidos en nuestro planeta se deben a movimientos violentos y repentinos, de ahí su nombre. 112
  6. 6. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies ActividadRealiza en tu cuaderno un breve análisis de las características de cada una deestas teorías y elige cuál de las dos apoyas.George Louis Leclerc, conde de Buffon, fue de los primeros que se plantearon–con base en los datos obtenidos–, que los organismos pueden ser capaces decambiar (lo que se puede considerar evolución) con el transcurso del tiempo ygenerar nuevas especies. Sus ideas fueron capaces de influir sobre los científicoscuyas investigaciones posteriormente permitieron conformar una teoría de laevolución: Erasmus Darwin, abuelo de Charles Darwin; Jean-Baptiste de Monetde Lamarck, Étienne Geoffroy de Saint-Hilaire y Georges Cuvier (con su teoríadel transformismo), padre de la paleontología. Buffon escribió una obra de 40volúmenes (tardó 55 años en redactarlos) a la que llamó Historia natural. Erasmus Darwin examinó las ideas de Buffon, y en su obra Zoonomía: las leyesde la vida orgánica deduce que todos los animales de sangre caliente, incluyendoel hombre, tienen un origen orgánico bastante similar. En este trabajo afirmabaque los posibles cambios de las especies se deben a la influencia del ambiente enque viven, y que dichos cambios se transmiten a la descendencia. Esta propuestaderiva en la llamada “herencia de los caracteres adquiridos”, postulada porLamarck. Lamarck introdujo la idea de que los seres vivos deben estudiarse de maneraintegral. De hecho, para definir sus ideas en un solo concepto acuñó la palabrabiología. Llegó a la conclusión de que existe una sucesión natural entre losorganismos del planeta. Además, pensaba que los seres vivos: • Varían por la acción de influencias externas (el ambiente es cambiante).• Tienen la capacidad de adaptarse al ambiente gracias a cambios progresivos.• Al modificarse, tienen un impulso que los dirige hacia la perfección.• Están expuestos a la herencia de los caracteres adquiridos (idea también de Erasmus Darwin), provocada por la ley del uso y desuso.• Provienen de un proceso de generación espontánea (hipótesis muy antigua).• Los órganos más utilizados se desarrollan y se robustecen, en tanto que los que no se usan se atrofian.• Los caracteres adquiridos o perdidos por los seres vivos a lo largo de su vida son transmitidos a sus descendientes (herencia de los caracteres adquiridos). 113
  7. 7. B4 � De estos postulados surge la Teoría de Lamarck. Según este investigador, las jirafas inicialmente tendrían el cuello corto, el cual se les habría estirado al alargarlo para comer las hojas de los árboles. Los descendientes habrían heredado esta característica. Lamarck tiene el crédito de emitir la primera idea coherente de la evolución, en 1809, aunque ahora sabemos que las creencias relativas al impulso hacia la perfección, a los caracteres adquiridos heredables y a la generación espontánea, son falsas. Por otra parte estableció que los organismos cambian gradualmente debido a fenómenos adaptativos y estaba cerca de las ideas que emitieron Darwin y Wallace respecto a la evolución, las cuales fueron aceptadas. Lamarck considera que los organismos se transforman gradualmente ante cambios del entorno, en tanto que Darwin señala que el cambio es brusco y sólo sobreviven aquellos organismos adaptados al entorno, es decir, los más aptos. Actividad Después de revisar los postulados de Malarch, ¿con qué otro organismo se puede explicar su teoría. Presenta al grupo tu conclusión. Adam Sedwick, quien fuera maestro de Darwin, expuso su idea de que los organismos cambian gracias a que sufren macromutaciones. Este investigador no admitía la mutación gradual y continua. Charles Robert Darwin y Alfred Russel Wallace, cada uno por su parte, leyeron el Ensayo sobre la población, publicado por el clérigo Thomas Malthus, en 1768, obra en la que señala que las poblaciones crecen en progresión geométrica (2, 4, 8, 16, 32), mientras que los medios de subsistencia se generan en progresión aritmética (1, 2, 3, 4, 5). Malthus indicaba que para reducir el vicio y la miseria del hombre sería necesario impulsar mecanismos para regular el crecimiento de la población. Estos conceptos malthusianos sentaron la base de la idea de la selección natural, tanto en Darwin como en Wallace. En 1858, Wallace escribió su ensayo Sobre la tendencia de las variedades a apartarse indefinidamente del tipo original, en el que expuso sus ideas sobre el origen de las especies y se lo envió a Darwin para su revisión. 114
  8. 8. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especiesDarwin, por su parte, había realizado un viaje de cinco años a bordo del barcomercantil Beagle (1831-1836), recorriendo las costas de Brasil, Chile, Perú,Argentina, Nueva Zelanda, Tahiti y otras islas del pacifico. En este viaje realizóobservaciones y anotaciones y finalmente obtuvo colecciones de organismos detan diversos lugares, todo lo cual le permitió redactar un ensayo al que intitulóEl origen de las especies por medio de la selección natural, obra que mantuvoguardada por diez años. Después de que Darwin leyó el ensayo de Wallace, y por recomendaciones desus conocidos, decide presentar conjuntamente los dos textos ante la SociedadLinneana en Londres.De esa forma, la teoría Darwin-Wallace sobre la selección natural quedóconstituida sobre estas bases:1. Todo organismo es diferente a otro debido a que está sujeto a un fenómeno de variación gradual y continua, de tal manera que todos los organismos tipológicamente iguales tienen un antepasado en común. 2. Todas las especies de organismos tienden a aumentar en razón geométrica. En cada generación, el número de individuos de una especie permanece casi constante. Debido a que los organismos se encuentran en lucha por los alimentos y la sobrevivencia, bajo condiciones naturales, una parte de la descendencia muere en cada generación. 3. En la lucha por la existencia, el alimento y el espacio sobreviven los más aptos, que son aquellos grupos de organismos que tuvieron Alfred Russell Wallace (1823- variaciones que los facultan para sobrevivir en un ambiente determinado. 1913). En esas circunstancias, los menos aptos quedan eliminados.4. Las variaciones favorables que hacen que los más aptos sobrevivan se heredarán a las siguientes generaciones.5. Si continúan las variaciones y la selección natural se sigue dando con los años en una población, los descendientes podrán llegar a ser completamente diferentes a sus antecesores, hasta formar una especie diferente. Éste es el principio básico de la especiación o formación de especies.6. En ocasiones, una población sufre variaciones inocuas y, por tanto, no será afectada por la selección natural. Charles Robert Darwin (1809- 1882). 115
  9. 9. B4 � El darwinismo se basa en los siguientes principios: 1. La mayoría de las especies se reproduce en gran número. 2. Los recursos (alimento, espacio, etc.) son limitados. 3. Los individuos de una especie no son iguales entre sí; siempre existe cierta variabilidad. 4. Como consecuencia, se produce una lucha por la existencia en la que sólo sobreviven los mejor adaptados (selección natural). 5. Sus descendientes heredan sus caracteres. Por ello, Darwin dedujo que dado que en la naturaleza nacen muchos más Variabilidad: medida de individuos de los que sobreviven a la edad adulta, y dado que solamente unos la incertidumbre de la pocos de ellos consiguen reproducirse, el individuo poseedor de una variante que medición. El conocimiento pueda aprovechar mejor estos recursos tendrá una ventaja sobre el resto. Esta de la confiabilidad de una ventaja se traducirá inmediatamente en mayores posibilidades de sobrevivir, medición, expresada en términos de la variabilidad pero fundamentalmente en mayores posibilidades de dejar descendientes del error, da un índice de quienes, a su vez, heredarán dicha ventaja. En consecuencia, las características la utilidad de los datos. que mejor sirven para esta lucha inevitablemente serán preservadas, y su número aumentará gradualmente en las poblaciones a medida que transcurra el tiempo. Darwin llamó a este mecanismo Selección natural. Observa el siguiente video en la dirección. http://www.youtube.com/watch?v=iFOW6UxHRLE&feature=related, Interpreta la información que se ofrece e investiga en qué otros organismos se presentan características similares. Actividad Interpreta el flujo de genes entre poblaciones como un factor que cambia las frecuencias de los alelos. 116
  10. 10. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies LA TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN (NEODARWINISMO)Con el desarrollo de la genética mendeliana y de la genética de poblaciones,los conceptos de factores, caracteres dominantes, caracteres latentes,pangénesis, pangenes, usados en la época de Darwin, fueron sustituidos portérminos que se ajustaron más a la realidad de los fenómenos hereditariosy evolutivos. A partir de ese momento, se empezaron a usar los términosgen, cromosoma, mutación, alelo dominante, alelo recesivo, dna, taxón,etcétera.Desde 1930, los conocimientos de la teoría de Darwin-Wallace derivaron en unanueva teoría darwiniana revisada y mejorada, a la cual se le llamó Teoría sintéticade la evolución o Teoría neodarwinista. La Teoría sintética de la evolución indica: 1. En las poblaciones ocurren variaciones genotípicas graduales y continuas.2. Los organismos semejantes tienen un antepasado común.3. Las poblaciones aumentan en razón geométrica. En cada generación la población se mantiene casi constante, debido a que sobrevive el más apto.4. Las variaciones favorables -que hacen que el organismo más apto sobreviva- se heredan a las siguientes generaciones de acuerdo con las leyes de Mendel.5. La evolución se da por pequeñas mutaciones y por el ordenamiento de las variaciones a través de la selección natural. Las variaciones son el resultado de los cambios en la composición genética de las poblaciones, en las que la selección natural preserva los genes más adaptados.6. En la evolución hay acumulación gradual de pequeñas mutaciones en las poblaciones que invaden. Si la variación y la selección natural persisten, los Especiación por poliploidia: variación descendientes de una especie pueden llegar a formar una especie diferente. o cambio en el número7. Se rechaza de manera definitiva la herencia de los caracteres adquiridos. cromosómico en alguna especie.No se puede aplicar un mismo patrón de especiación para todos los organismos. Especiación simpátrica:Por ejemplo, la especiación por poliploidia es muy frecuente en vegetales pero cuando dos especies seen animales es muy poco probable. La especiación simpátrica es casi imposible desarrollan en la mismaen las aves que tienen gran movilidad aérea, pero es muy factible en parásitos de área.hospederos estrictos. 117
  11. 11. B4 � Análisis comparativo de las diferentes teorías evolutivas Un ejemplo específico de evolución es la descripción hecha por Georges G. Simpson (1902-1984), en 1944 sobre el linaje del caballo. Detectó que debido a que los équidos antiguos (como Eohippus, Hyracotherium, Orohippus y Epihippus) vivían en un medio forestal, sus patas tenían cuatro dedos; también encontró que en el mioceno y el plioceno el número de dedos se había reducido a tres (Merichippus, Pliohippus, Mesohippus, Parahippus, Hipparion) y finalmente, en parte del mismo plioceno, en el pleistoceno y en la época actual, ya se encuentran los équidos con un solo dedo en forma de pezuña. Simpson observó que Miohippus, la especie ancestral que vivió en el oligoceno, desarrolló una pequeña cresta producto de una mutación, la cual no fue encontrada en todos los individuos. Al final del oligoceno se encuentran más individuos (Mesohippus) con la característica de la cresta, y en el mioceno ya hubo dos géneros distintos: Anchitherium, sin crestas y Parahippus, con crestas. Los ancestros que no tenían crestas eran caballos herbívoros y los que las Ramoneadote: animales tenían (como los actuales), se convirtieron en ramoneadores de la estepa. Esto que se alimentan de los ejemplifica los postulados de la teoría sintética de la evolución. retoños de las hierbas. Objeciones a la Teoría sintética Entre las preguntas y objeciones que se hicieron a la teoría sintética se tienen: 1. El ritmo de evolución de los genes regulados y los genes estructurales, ¿es igual? 2. ¿Qué tipo de especiación es la que más se adapta a los procesos evolutivos? ¿La especiación es gradual o brusca? 3. ¿Qué pasa con la especiación por poliploidia, en la que ocurre la duplicación brusca del cúmulo genético? En este caso, la evolución no es gradual sino súbita. 4. La especiación simpátrica no va de acuerdo con la teoría sintética, pues ocurre rápidamente debido a un aislamiento geográfico de las poblaciones en relación con su medio natural, lo cual provoca divergencia genética. 5. ¿Cómo puede la selección natural mantener el control de varios alelos correspondientes a un mismo gen? 6. ¿En la teoría sintética participa el azar en relación con la selección natural? 7. ¿Qué pasa con la especiación de una etapa en que se logra una especie nueva a partir de dos especies progenitoras distintas? Este hecho no se apega a la variación gradual de la teoría sintética. En 1970, Niles Eldredge y Stephen Jay Gould, estimaron que la noción de evolución gradual no es correcta. Indicaron que la evolución puede pasar millones de años en estabilidad o éxtasis, lo que indica ausencia de transformación, para posteriormente, de manera brusca ser remplazada por otra forma que presenta un cambio considerable en sus genes. 118
  12. 12. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especiesA este tipo de especiación es a lo que Eldredge y Gould han llamado evoluciónpor equilibrios intermitentes (o de los puntos, o punteada), la cual implica quelas poblaciones no presentan cambios de manera gradual para formar especiesnuevas. Es decir, la variación se va acumulando y, en determinado tiempo, laespecie que debe desarrollarse como nueva se forma abruptamente sin haberproducido otras intermedias. Marcel Blanc, en su artículo denominado “Las teorías de la evolución hoy”, señalaque la corriente evolucionista de R. Lewontin, H. Carson, G. Bush, M. J. D. White,S. J. Gould y N. Eldredge tiene una visión menos mecanizada de la naturaleza, damayor importancia al azar y tiende a mantener la integridad de los organismos. ActividadInvestiga acerca de los trabajos y las teorías de los científicos mencionadosanteriormente. Relaciona sus trabajos con aquellos realizados por Marcel Blancy por Darwin. 1. ¿De que manera consideras que los postulados de Malthus se relacionan con tales investigaciones?. 2. Ejemplifica los sucesos fortuitos que pueden cambiar las frecuencias de los alelos en las poblaciones (deriva genética).Justo dos semanas antes de su muerte, Charles Darwin escribió un breve ensayosobre una almeja córnea que se encontró adherida a la pata de un escarabajo deagua, en un estanque de la parte central de Inglaterra. Fue su última publicación.El hombre que le envió el escarabajo era un joven zapatero y naturalista amateur,de nombre Walter Drawbridge Crick. Con el tiempo, el zapatero se casó y tuvo unhijo llamado Harry, quien a su vez tuvo un hijo con el nombre de Francis. En 1953, Francis Crick, junto con un joven estadounidense llamado James Watson,hizo un descubrimiento que conduciría de manera inexorable a la reivindicacióntriunfal de casi todo lo que Darwin dedujo acerca de la evolución.Esta reivindicación no provino de los fósiles, de especímenes de criaturasvivientes o de la disección de sus órganos, sino de un libro. Lo que Watson y Crickdescubrieron fue que cada organismo lleva dentro de sus células un código parasu propia creación: el sencillo código de cuatro letras del dna: Adenina, Citocina,Guanina y Timina. 119
  13. 13. B4 � ORIGEN DE LAS ESPECIES Actividad Considerando lo anterior, ¿cómo debemos suponer que se formaron las especies actualmente conocidas? Realicen una discusión al respecto con la guía de su profesor. Concepto de especie Los organismos evolucionan como especies, no como individuos. Al adaptarse al medio, conservan sus características generales y particulares, morfológicas, fisiológicas, etológicas, genéticas, etc. Especie es el conjunto de organismos con características morfológicas y genotípicas comunes que comparten el mismo acervo génico, tienen un origen común, se pueden cruzar entre sí, producen descendencia fértil y están aislados de las demás especies por medio de barreras a la reproducción (barreras genéticas). El perro y el coyote pertenecen a especies diferentes. No se deben cruzar, pues si lo hacen su descendencia será infértil. Especiación y subespecie El proceso de la evolución no implica la multiplicación de las especies. Una especie puede adaptarse de manera efectiva al medio, pero esto no forzosamente lleva a la formación de una especie nueva. La primera fase de la especiación implica que entre dos o más individuos de una especie se interrumpa el intercambio normal de genes para concretar el proceso. En una segunda fase, aparecen mecanismos para aislar genéticamente a dichas poblaciones y evitar su intercambio genético. En caso de que hubiera un intercambio genético de poblaciones, una vez que se dio la segunda fase de la especiación pueden ocurrir mecanismos complementarios de aislamiento postcigótico para evitar la reproducción y expansión de los organismos híbridos recién formados. 120
  14. 14. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especiesUna vez que las poblaciones que generan nuevas especies fueron separadas, suflujo de genes fue interrumpido, su aislamiento genético se mantuvo y ocurrióla diferenciación y variabilidad genética, todo está listo para que se forme unanueva especie. Este proceso es el que ha provocado la gran diversidad biológica(biodiversidad). A las especies que se forman mediante estos procesos naturales, sin la intervencióndirecta del hombre, se les llama especies naturales, en tanto que aquellas que seencuentran en proceso de variación pueden ser reconocidas como subespecies. ActividadInvestiga qué especies ha modificado el hombre para su beneficio. Haz una listade las cinco que más te interesen y anota cuáles servicios dan a la humanidad. Especiación alopátrica y simpátrica Un grupo de la población se puede ir aislando por medio de barreras físicas,geográficas o de otro tipo. Con el tiempo, el grupo separado sufre variacionesgenéticas o mutaciones que le permiten adaptarse a las condiciones ambientales.El grupo aislado puede llegar a formar una nueva especie diferente a la poblaciónde la cual proviene. En la naturaleza existen dos tipos de especiación o de formación de especies apartir de uno o más grupos de individuos que se separan de la población original: • Especiación alopátrica: ocurre cuando un grupo de organismos de una especie se separa físicamente de la población original y forma una especie nueva. • Especiación simpátrica: un grupo de la población que se está diversificando va desarrollando cambios progresivos que, poco a poco, lo desvinculan de dicha población original. Con el tiempo, se forma una barrera genética que impide que los organismos del grupo que se separó se reproduzcan con los individuos de la población original. Es así como se forma una nueva especie. 121
  15. 15. B4 � La soya es un ejemplo de cultivo con gran variabi- lidad. Diversidad en el bosque. Fase a Especie 1 Grupo En la especie 1 se va formando un grupo con característi- cas genéticas semejantes. Fase b Especie 1 Barrera genética Grupo El grupo formado se separa de la especie 1 y desarrolla características genéticas diferentes. Fase c Especie 1 Especie 2 Con el tiempo (cientos de miles a millones de años) se forman dos especies diferentes. 122
  16. 16. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies DESCRIBE Y VALORA LA BIODI- VERSIDAD DE LOS ORGANISMOS QUE LO RODEAN Y LOS BENEFI- CIOS QUE REPRESENTA DICHA BIODIVERSIDADConcepto de poza génicaLa teoría sintética de la evolución indica que los organismos cambiangradualmente por mutaciones, y todas las poblaciones tienen un acervo genéticoque se mantiene casi constante y se hereda de una generación a otra. Este cúmulogenético –también llamado poza génica– es la constitución genética de cadaespecie, y hace que las generaciones se conserven invariables a través de muchasgeneraciones, excepto en lo relativo a las variaciones pequeñas y graduales. Una población en trance evolutivo (es decir, que se encuentra cambiando a lasiguiente generación) tiene un acervo genético sujeto a cambios; este acervovariará de una generación a otra por mutaciones, por una hibridación o porselección natural. En poblaciones pequeñas, el cúmulo genético cambia más porobra del azar o casualidad que por selección natural, fenómeno al que se llamadesplazamiento genético o deriva génica, descrito por Sewall Wright en 1921.Una especie en equilibrio genético se mantendrá constante a lo largo de los años,con lo que la frecuencia de los alelos se mantendrá invariable; su acervo genéticoo poza génica se conserva sin cambios. Para este caso, según la Ley de Hardy-Weinberg, la población debe ser grande, no tener cruzas al azar y no debe habersufrido mutaciones, situación que no se da en la naturaleza. En realidad, ocurren pequeños cambios que, a lo largo del tiempo, llevan a procesosmacro y microevolutivos de las poblaciones. En 1908, Godfrey Harold Hardy yWilhelm Weinberg –cada quien por su lado–, propusieron que la frecuencia delos alelos y genotipos en una población permanecen constantes de generaciónen generación, si la población es estable y se encuentra en equilibrio genético.Se requieren cinco condiciones para que una población pueda estar en equilibrio,según Hardy y Weinberg: 1. Una población reproductiva grande.2. Apareamiento al azar.3. Ningún cambio en la frecuencia alélica debido a mutaciones.4. Ninguna inmigración o emigración.5. Ninguna selección natural. 123
  17. 17. B4 � En 1975, Hampton L. Carson apuntó que los organismos están constituidos por dos sistemas genéticos asociados: • Uno es abierto, sensible a la selección natural y da lugar a la adaptación por sustitución gradual de los alelos. • El otro es cerrado, insensible a la selección, conservador y es el que determina las características permanentes de la especie. El patrón biológico de la herencia almacenado en el acervo genético tiene la doble función de la continuidad y la variación. La primera genera estabilidad y mantiene las características de la especie; la segunda introduce cambios y variabilidad, base de la evolución y la selección natural. Fuentes de variabilidad y factores causantes de cambio en las poblaciones Tanto la elaboración del mensaje codificado como su lectura en el nivel de los ribosomas suelen ser bastante exactos. Sin embargo, debido a alteraciones diversas, puede ocurrir una variación en el mensaje; dicha variación recibe el nombre de mutación. Actividad Investiga qué tipo de alteraciones se dan a nivel ribosomal, de tal manera que se inician las mutaciones. La mutación como fuente de variación Las mutaciones son los mecanismos genéticos que han conducido la evolución de las especies, logrando que los seres hayan podido sobrevivir en el planeta a lo largo de millones de años. Una especie no puede permanecer genéticamente intacta a lo largo de miles de millones de años; tiene que ir evolucionando para adaptarse a las alteraciones del medio. Se sabe que todas las aves y los mamíferos del mundo provienen de distintas especies de reptiles, las cuales fueron evolucionando y adaptándose a los diferentes ecosistemas del planeta. 124
  18. 18. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especiesIncluso, la diversidad de vegetales y animales que en la actualidad existen enel mundo son el resultado de variaciones benéficas (mutaciones) ocurridasen especies predecesoras. El hombre tiene como antecesor más lejano a unamusaraña, más pequeña que un tlacuache de la actualidad. La evolución de los organismos no se detiene, y siempre se ha caracterizadopor la aparición de cambios en la estructura, morfología y fisiología de los seresvivos. Éstos han provocado que, de acuerdo con las condiciones ambientalesprevalecientes, algunas especies se extingan y otras aparezcan. Mutación (variación) Benéfica. La especie evoluciona y se provoca la diversidad biológica. No benéfica. La especie tiende a desaparecer, debido a la lucha por la sobrevivenciadel más apto. Distingue las principales evidencias de la evolución biológica,relacionando la selección natural y artificial con la biodiversidad de lasespecies en nuestro planetaLos fósiles son una prueba directa de la evolución de los seres vivos. Sonestudiados por la paleontología con el fin de interpretarlos, clasificarlos y obtenerinformación de cómo vivieron los organismos en épocas pasadas. La palabra fósil hace referencia a huesos, dientes, conchas, tejidos, señales,huellas, etc., de organismos animales y vegetales que han prevalecido a lo largode miles o millones de años. En el siglo xvii, se pensaba que los fósiles eran restos de organismos que habíansido arrastrados por las aguas del diluvio el cual, según el Antiguo Testamentollenó las oquedades del mundo. Charles Lyell señaló que la faz de la tierra habíasido conformada por fuerzas naturales, no por el diluvio. En el siglo xix, Jean-Baptiste Lamarck teorizó que los fósiles eran restos de plantas y animalesextintos. Oquedades. Espacio que en un cuerpo sólido queda vació En 1796 y 1815, Georges Cuvier y William Smith hicieron excavaciones ydescripciones detalladas de fósiles, que permitieron sentar las bases de lapaleontología moderna. 125
  19. 19. B4 � Darwin fue el primero en observar la relación entre las especies fósiles y los organismos vivos que había estudiado. Desde mediados del siglo xx se ha hablado mucho del origen terrestre de las ballenas y de otros mamíferos marinos, seres que aparecen de modo repentino en los registros fósiles. No hay intermediarios fósiles entre las ballenas y demás mamíferos marinos y sus supuestos progenitores terrestres. Es lo que asegura E. C. Olson (The Evolution of Life), y lo cual posteriormente A. S. Romer confirma cuando dice respecto de las ballenas y delfines: “desconocemos sus antecedentes terrestres y no podemos estar seguros de su lugar de origen” (Vertebrate Paleontology). Una forma de fosilización es la petrificación o fosilización directa, en la cual las partes duras y algunas blandas de los organismos son sustituidas por minerales a base de sílice, carbonato de calcio y otros. Tal es el caso de los esqueletos de mamut y dinosaurios que son desenterrados en diversas partes del mundo, los caracoles petrificados, etc. La tafonomía es la parte de la paleontología que trata del estudio del proceso de fosilización, así como de la formación de los Fosilización: estrategia establecida por la enterramientos y yacimientos de fósiles. naturaleza para la preservación de restos de Otra vía de fosilización son los moldes, contramoldes y vaciados o huellas, todos organismos que vivieron los cuales se formaron cuando se endurecieron los materiales alrededor de los or- en épocas pasadas. ganismos muertos y enterrados; cuando se formaba el molde y el organismo se desintegraba, el hueco llenado por minerales formaba vaciados o copias de las estructuras u organismos originales. Los moldes de hojas, tallos y esqueletos son ejemplos de este tipo de fosilización, como los que podemos encontrar en Poza Rica y en la región de Orizaba-Fortín de las Flores, en el estado de Veracruz, con antigüedades de 35 a 65 millones de años. Comunidad viviente que al morir se convierte en Comunidad (es) fósil (es) que a través de su análisis puede demostrarse que fue (ron) enterradas in situ asociación de vida (comunidad fósil) transportadas asociación de muerte (Tanatocenosis) que puede ser Exótica derivada de ambientes diferentes, pero contemporáneos Retrabajada derivada de rocas más antiguas Fósil de Ammonites, de Tepeji de Rodríguez, Puebla. 126
  20. 20. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especiesEs conocida también la fosilización por medio de la inclusión de los organismos–entre los que sobresalen insectos– en las resinas que forman el ámbar. Otraforma de conservación fósil es por medio del entierro en cenizas, breas o asfalto.La mayor parte de los fósiles se encuentra en rocas formadas por arcillas, comoson las lutitas de color naranja y las lodolitas de color oscuro. Aunque algunos autores no las incluyan en esta categoría, puesto que nocorresponden a restos de organismos, las huellas también deben ser consideradasfósiles, pues fueron elaboradas por seres vivos. Este grupo comprende a laspisadas, los túneles de gusanos y las madrigueras. En México contamos con restos fósiles con una antigüedad de aproximadamen-te 200 millones de años y una de las zonas fosilíferas más importantes se localizaen el municipio de Tepeji de Rodríguez, estado de Puebla, la cual es consideradala más grande del mundo. Así mismo, en el estado de Veracruz existen restosdiversos de organismos como bivalvos, caracoles, bioclastos vegetales, etc., conuna edad de aproximadamente 45 millones de años. Muchos de éstos se locali-zan en las cercanías de Xalapa, en Naolinco, y en la zona de Plan del Río, munici-pio de Emiliano Zapata, donde podemos encontrar restos fósiles de organismosde diversos periodos, con una antigüedad que fluctúa entre los 5 y 40 millonesde años. La presencia de fósiles en Veracruz muestra un carácter particular, ya que estazona corresponde a varios periodos recientes como los que se encuentran re-presentados en la zona de Orizaba-Córdoba, en los alrededores del puente deMetlac. Ahí localizamos fósiles de plantas que se conocen como bioclastos vege-tales incluidos en travertino, roca sedimentaria que muestra numerosos moldesde plantas originados durante el proceso de sedimentación de carbonato cálcicosobre lechos vegetales. Esta roca presenta tamaños de cristales variables, conuna composición de 98% de calcita y un 2% de óxidos. ActividadI. Investiga y analiza lo siguiente: 1. ¿Cuáles son los materiales donde se localizan los fósiles de modo más frecuente?2. ¿Existen fósiles cerca de tu localidad? Si es así, ¿puedes iniciar la formación de una colección en tu escuela? 3. Cómo se forma un fósil? II. Mediante el uso de yeso, elabora una impresión artificial de un organismo. 127
  21. 21. B4 � Introducción El registro de la vida sobre la tierra se encuentra escrito en las capas de rocas, en donde se preserva la historia de los cambios ocurridos en la corteza terrestre. Los fósiles son en realidad restos de organismos que vivieron en épocas pasadas; son el resultado de las múltiples opciones de conservación que ofrece la naturaleza: a veces se encuentran restos de organismos completos, preservados en hielo, o en el ámbar. Se han obtenido organismos vertebrados en alquitrán y otros restos como impresiones o huellas. Objetivo a) Desarrollar en el estudiante la capacidad de elaborar un modelo del proceso de fosilización artificial mediante el uso del vaciado e impresión. b) Desarrollar habilidades experimentales en el manejo de material y equipo de laboratorio para la interpretación del registro fósil. Material • Una base de madera • Vaso de plástico • Espátula • Pincel • Lupa • Hojas de plantas • Conchas marinas • Huesos • Yeso • Aceite o grasa • Plastilina • Agua Procedimiento 1. Elabora sobre una base de madera una placa de plastilina en forma de rectángulo de 1 cm de profundidad, o lo suficientemente grande como para que se pueda hacer la impresión. 2. Uno de los materiales para trabajar (hoja, hueso o concha marina) se cubre con aceite (puede ser de cocina), usando el pincel para evitar que se pegue a la plastilina y se presiona sobre ésta. Después debe ser retirado con mucho cuidado. 128
  22. 22. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especies3. A la impresión obtenida en plastilina, fórmale un borde de aproximadamente un centímetro y cúbrela con aceite o grasa (dependiendo del tamaño de la estructura trabajada).4. Prepara yeso en cantidad suficiente para cubrir toda la impresión de plastilina, mezclando una parte de agua por cada tres de yeso.5. Mezcla de manera vigorosa con el abatelenguas la mezcla de agua y yeso para obtener una pasta homogénea manejable; agrega agua, si hace falta.6. Vacía la mezcla en la impresión, procurando evitar la formación de burbujas.7. Deja secar el yeso y después sepáralo lentamente de la plastilina. Lo que obtendrás es un ejemplo del proceso de fosilización.8. Repite lo anterior con los demás ejemplares. Obsérvalos con la lupa y elabora un reporte para el maestro. De acuerdo con los resultados obtenidos, responde las siguientes preguntas. 1. ¿Qué fósil es de identificación más simple?2. Desde tu punto de vista, ¿qué importancia tiene el estudio de los restos fósiles? VALORA LOS MECANISMOS BIOLÓGICOS QUE PERMITEN LA ADAPTACIÓN DE LOS ORGANISMOS A LOS CAMBIOS AMBIENTALESAdaptación y variabilidad genética En 1838, Charles Darwin concibió el mecanismo que explica la diferenciaciónprogresiva de los organismos, al que llamó selección natural. La teoría evolucionista de Darwin señala que el mundo no es estático, sinoque evoluciona en un proceso gradual y continuo, por lo que los organismossemejantes están emparentados con un antepasado común. Esta teoría implicaque el origen de todos los organismos vivos del presente puede remontarse hastaun origen común de la vida. 129
  23. 23. B4 � Las variaciones genotípicas (mutaciones) que promueven los cambios y la selec- ción natural son procesos complementarios que generan el proceso evolutivo. A partir de esta premisa, es de suponer que la evolución es un proceso oportunista, pues se sirve de las acciones de variabilidad que le dan ventajas a algunos seres vivos en la competencia con otras especies o con la propia; esto se puede definir como la selección y sobrevivencia del más apto. La selección natural y la variación explican el proceso evolutivo y, por lo tanto, el origen de las especies y la biodi- versidad de los organismos. El resultado más importante de la evolución es la adaptación, que es el cambio genético (evolutivo) de los organismos para resolver los problemas que les plantea el ambiente, con el fin de ajustarse a éste, de la manera más eficaz. El resultado final es la sobrevivencia del más apto. En este proceso de cambio interviene la variabilidad genética heredable, es decir, los cambios graduales favorables que se heredaran de padres a hijos. Tipos de adaptación morfológica, fisiológica y de comportamiento Las adaptaciones más evidentes son las morfológicas, como en el caso en que las extremidades anteriores de los peces primitivos se modificaron para invadir el medio terrestre, lo cual se reflejó en el futuro evolutivo de aves, mamíferos y reptiles. Otras adaptaciones morfológicas son la forma hidrodinámica de los peces, el poco peso de las aves adaptadas al vuelo y el mimetismo. Las adaptaciones fisiológicas son aquellas en las cuales los organismos alteran la fisiología de sus cuerpos, organismos o tejidos para resolver algún problema que se les presenta en el ambiente. Tal es el caso de las jirafas, con vasos sanguíneos modificados que funcionan como válvulas y sirven para controlar el flujo sanguíneo cuando éstas bajan la cabeza; sin estas válvulas, la presión de la sangre reventaría los vasos capilares del cerebro del animal. El mimetismo o camuflaje al que recurren algunos animales como las mariposas, el camaleón y las cebras tiene como fin esconderse, escapar de sus depredadores o facilitar la captura de sus presas. Constituye un excelente ejemplo de adaptación al medio. El tactismo en animales inferiores corresponde al movimiento de respuesta con desplazamiento de lugar. Un ejemplo lo representan los insectos que son atraídos por la luz. El tropismo, detectado en plantas y animales simples, es el movimiento que presentan estos organismos para orientarse hacia el sol o hacia el centro de la tierra. Un caso es el de los girasoles, que mueven sus inflorescencias hacia el sol 130
  24. 24. Describes los principios de la evolución biológica y los relacionas con la biodiversidad de las especiesy siguen su trayectoria desde oriente a poniente; todo se debe a la presencia deunas hormonas en las plantas conocidas como auxinas. Las adaptaciones relativas al comportamiento están representadas por las acti-tudes de agresión y por la cópula que efectúan los animales. La migración es otraforma de adaptación que tienen algunos organismos para buscar ambientes máspropicios y sobrevivir. Actividad1. ¿Qué otras adaptaciones han tenido los organismos en agua y en tierra para lograr subsistir en el planeta?2. ¿Qué considerarías necesario para que el ser humano se adapte?3. Une tu respuesta a la de la pregunta inicial. 131

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