pp 2009 10 evolucióii(unitat6b)

1

TEMA 6: GENÈTICA I EVOLUCIÓ (II)

2

1.Antecedents de la genètica evolutiva

2.La base genètica de l’evolució

3.La genètica de poblacions

4.Concepte d’espècie. L’especiació

5.Poliploïdia

3

1. Antecedents de la genètica evolutiva

Neodarwinistes clàssics:Dobzhansky: afirmava que les variacions genètiques implicades en l’evolució són molt petites i l’herència és lenta i gradual.Mayr: hi ha una variació geogràfica de l’espècie que fa que els individus formin unes poblacions naturals en les que es van reproduint i aïllant-se reproductivament d’altres poblacions sotmeses a ambients diferents.Neodarwinistes innovadors: hi ha salts evolutius.

4

2. La base genètica de l’evolució

Les mutacions genètiques que són casuals són petits canvis en el genoma que produeixen uns fenotips que interaccionen amb el medi ambient i es produeix una evolució dels éssers viu.Les mutacions es produeixen aleatòriament i espontàniament (taxa de reproducció 1/100.000) en:* duplicació de l’ADN* l’ADN ja format per causes externes

Mutacions en blat de moro

Aquestes mutacions(silencioses) no sempre tenen una manifestació externa:- en zones no codificades com introns- el resultat és un codó equivalent

5

2. La base genètica de l’evolució

Una població que manté una variació suficient per permetre més canvis adaptatius en el futur és una població amb bon pronòstic quant a supervivència. No és el mateix un caràcter amb dos al·lels que de varis al·lels.Especiació: mecanisme mitjançant el qual els canvis evolutius aïllats poden culminar, finalment, en establir una nova espècie o taxó superior.

6

2. La base genètica de l’evolució1. La teoria neutralista

Kimura: la majoria de les adaptacions evolutives són neutrals, ja que no es pot distingir l’efecte (fenotip).Es pot establir una taxa evolutiva molecular: quin tant per cent canvia en un temps determinat. ADN mitocondrial = 3% en 1.000.000 anys, així s’ha establert una eva mitocondrial de fa 200.000 anys

7

2. La base genètica de l’evolució2. Duplicacions genètiques

Una duplicació genètica porta a que una vegada es fabriqui la proteïna és fabricaran dues, que si hi ha una mutació poden ser una mica diferents (dues cadenes polipeptídiques). Això ha passat en algunes globines.

Anèmia falciforme

Glòbuls vermells normals amb dues globines i dos grups hemo

8

2. La base genètica de l’evolució3. La reproducció sexual com a responsable de la varietat genètica

Reproducció asexual: la variabilitat ve donada per les mutacionsReproducció sexual: la variabilitat ve donada per:

* Barreja del material genètic de dos gàmetes* Els gàmetes són diferents degut a les recombinacions

meiòtiques* El nombre d’al·lels d’un caràcter i la seva

expressivitat

9

2. La base genètica de l’evolució4. La selecció natural

És un conjunt de mecanismes de què disposa la natura per determinar que un nou genotip aparegut per mutació pugui sobreviure o ser eliminat.

Característiques:1. L’acció recau sobre el fenotip amb menys eficàcia biològica.

No recau sobre el genotip (cosa que permet que una mutació recessiva pugui romandre en els individus).

2. Provoca la transmissió d’un tipus determinat d gens, que afavoreixen l’evolució de les poblacions.

3. Pot tenir diferents graus de pressió sobre els individus.S: coeficient de selecció = nombre d’individus

eliminats/nombre d’individus totalsW: coeficient de adaptabilitat d’una població

W = 1 – SQuan més forta és la selecció, més uniforme i més especialitzada és la població que sobreviu

10

3. La genètica de poblacions

És l’aplicació matemàtica de la genètica mendeliana a les poblacions naturals.Població mendeliana: conjunt d’individus que es poden encreuar entre ells i que, per tant, comparteixen un mateix conjunt de gens

11

3. La genètica de poblacions

Freqüència genotípica: E (AA, Aa,aa)/ N (nombre total d’individus)

Freqüència gènica d’A: E (AA+1/2Aa)/ N (nombre total d’individus): aquesta és la més importants doncs són els al·lels els que es passen d’una generació a una altre i no els genotips.

Aquestes es poden donar en tant per 1 o en tant per cent (%)

p (freqüència d’a) i q (freqüència d’A)probabilitat que surti aa = p2

probabilitat que surti Aa = 2pqprobabilitat que surti AA = q2

p2 + 2pq + q2 = 1 p + q =1freqüències genotípiques freqüències gèniques

12

3. La genètica de poblacions

13

3. La genètica de poblacions

Exercici 1: si en una població hi ha 250 al·lels a (blanc) i750 al·lels A(negre) i sabem que hi tenim una població de250 individus de raça pura negres, quina és la probabilitat detrobar-ne 1 de blanc tret a l’atzar?

250 AA = 500 al·lels A750 al·lels A – 500 alel·ls A = 250 individus híbrids amb A250 individus amb Aa = 250 al·lels a0 individus aa

14

3. La genètica de poblacions

Exercici 2: si una malaltia mortal infantil que únicament espresenta en homozigosi recessiva(hi ha dos al·lels) lapresenten en una població 1/250.000. Quants individuss’espera que siguin portadors si la població té 3.000.000d’habitants?.

p = probabilitat de patir malaltia. Probabilitat de estar malalt pxp = p2

q = probabilitat d’estar sa

p = (1/250.000)1/2 = 2/1000 = 0,002q = 1- 2/1000 = 998/1000 = 0,998Probabilitat de ser portador = 2·p·q = 2·0,002·0,998 = 0,003992Nombre de portadors = 0,003992·nombre d’habitants = 11.976 persones

15

3. La genètica de poblacions1. Llei de l’equilibri de Hardy-Weinberg

En una població prou gran i panmíctica (tots els individus tenen les mateixes possibilitats d’aparellar-se entre ells) i en la que no actuïn ni la selecció ni la mutació les freqüències gèniques i genotípiques es mantenen constants al llarg de les generacions.

Si no hi ha selecció hi ha equilibri genètic.

16

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

Els factors que poden fer variar les freqüències gèniques poden ser diverses:

a) Mutació: variació sobtada i discontínua d’un caràcter que no es pot atribuir a la recombinació; sinó provocada per agents externs mutàgens.

17

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

b) Selecció: si el procés és provocat per la natura s’anomena natural, però si intervé l’home s’anomena artificial

18

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

b) Selecció:

19

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

b) Selecció:

20

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

c) Deriva genètica: alhora de separar-se dues poblacions l’atzar fa que hi hagi una distribució gènica diferent donant a la llarga subpoblacions diferents

21

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

c) Deriva genètica:

22

3. La genètica de poblacions2. Causes del canvi de les freqüències gèniques

d) Migració o flux genètic: si la part que se’n va o arriba és diferent gènicament, poden modificar el fons genètic comú i provocar canvis en les freqüències gèniques.

23

4. Concepte d’espècie. L’especiació

El concepte d’espècie no és infal·lible ni sempre es pot aplicar en tot el seu significat:

* fòssils* espècies intermèdies* bacteris

Especiació: procés mitjançant el qual es formen noves espècies a través de l’evolució.

24

4. Concepte d’espècie. L’especiació

N’hi ha dos tipus:a) Especiació al·lopàtrica: si a partir d’una població separada geogràficament sorgeixen dues espècies.b) Especiació simpàtrica: si vivint en la mateixa zona geogràfica sorgeixen dues espècies.

Especiació al·lopàtrica

25

4. Concepte d’espècie. L’especiació1. L’especiació al·lopàtrica

Fa falta que hi hagi tres fases separades en el temps:

Primera fase: Aparició d’una barreraSorgeixi una barrera (mar, muntanya) que impedeixi

la reproducció entre les dues poblacions separades.

26

4. Concepte d’espècie. L’especiació1. L’especiació al·lopàtrica

Segona fase: Variacions ambientalsEls medis on viuen les dues subpoblacions són diferents, actuen les mutacions i la selecció natural.

Tercera fase: Pèrdua de la capacitat de reproduir-se entre les subpoblacions

Les subpoblacions arriba un moment que les diferències entre ambdues són el suficientment grans com per què no es puguin reproduir. Les dues subpoblacions ja són de diferents espècies.

Quan a partir d’una espècie se separen diferents grups o subpoblacions i sorgeixen diferents espècies es diu que es forma una radiació adaptativa.

27

4. Concepte d’espècie. L’especiació1. L’especiació al·lopàtrica

radiació adaptativa.

Procés d’aparició d’una nova espècie en aparèixer una barrera que fa que dues subpoblacions quedin aïllades reproductivament.La insulació és la més utilitzada doncs ens podria explicar el cas de les illes Galàpagos

28

4. Concepte d’espècie. L’especiació2. L’especiació simpàtrica

Quan la barrera és de tipus biològic i es produeix en el mateix lloc.

N’hi ha dos tipus:A) Prezigòtics (aïllament no

reproductiu)• Ecològic (diferents nínxols)• Sexual (hormonal, atracció, etc)• Mecànic (físic o químic)B) Postzigòtic (aïllament però amb

reproducció)• Inviabilitat de l’embrió• Mortalitat en edat prereproductiva• Esterilitat dels resultants• Degeneració dels resultants

29

4. Concepte d’espècie. L’especiació2. L’especiació simpàtrica

Diferents tipus d’aïllaments prezigòtics ecològics

30

4. Concepte d’espècie. L’especiació2. L’especiació simpàtrica

31

4. Concepte d’espècie. L’especiació3. L’evolució filètica

L’evolució filètica són canvis graduals d’una espècie que es va modificant en el temps i els avantpassats queden fossilitzats

32

5. Poliploïdia

El Panda gegant és una poliploidia del Panda

2n=24

2n = 48

És la condició genètica que tenen algunes espècies de tenir més conjunts de cromosomes que els habituals. Aquests no es poden reproduir amb diploides i, en el cas d’algunes plantes, s’adapten molt millor a condicions adverses

33

5. PoliploïdiaN’hi ha dos tipus:

1. Autopoliploides: deriven d’un sol diploide. Si aquest logra trobar un altre d’igual o pot tenir reproducció asexual (per aixó és molt més habitual en plantes) donarà lloc a una nova espècie de forma sobtada o immediata.

34

5. Poliploïdia

2. Al·lopoliploidia: Deriven d’un híbrid entre dos diploides