La evolución biológica

ProfProf DraDra Stella M MartStella M Mart ííneznez

CCáátedra de Biologtedra de Biologííaa

Facultad de Ciencias MFacultad de Ciencias Méédicasdicas--UNRUNR

La diversidad del mundo viviente es extraordinaria

�� Se han identificado 2,000,000 de Se han identificado 2,000,000 de especiesespecies

�� ExistirExistiríían entre 10 y 30 millones de an entre 10 y 30 millones de especiesespecies

�� Es asombrosa la variedad de formas y Es asombrosa la variedad de formas y tamatamaññosos

Especies identificadasBacterias 4,760 especiesBacterias 4,760 especiesAlgas 26,900 especiesAlgas 26,900 especies

Protozoarios 30,800 especiesProtozoarios 30,800 especiesMusgos y Helechos 17,000 especiesMusgos y Helechos 17,000 especiesPlantas superiores 250, 750 especiesPlantas superiores 250, 750 especies

Hongos 46,983 especiesHongos 46,983 especiesNematodesNematodes24,000 especies24,000 especiesCrustCrustááceos 38,000 especiesceos 38,000 especiesInsectos 751,000 especiesInsectos 751,000 especies

Peces 25,000 especiesPeces 25,000 especiesReptiles 6,300 especiesReptiles 6,300 especies

Aves 9,198 especiesAves 9,198 especiesMamMamííferos 4,170 especiesferos 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 diversificaciónen el transcurso de la historia de la vida en la Tierra

La (o las) Teoría de la Evolución

Generalización comprensiva y explicativade los mecanismosimplicados en el origen, modificacióny extinciónde las especies biológicas

La evidencia de los fósiles: el mundo viviente es antiguo (¿- 3,800 m.a.?)

ArchaeopteryxArchaeopteryx

150 150 m.am.a..

Charles Darwin (Inglaterra, 1809-1882)

��La evoluciLa evolucióón n biolbiolóógica por gica por selecciseleccióón naturaln natural

El viaje del Beagle

�� El El pinzpinzóónn de de tierra firmetierra 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 delpotencial de modificación de una especie

((razas de perro: obtenidas razas de perro: obtenidas por seleccipor seleccióón artificialn 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

11:““ El origen de las especiesEl origen de las especies”” Londres, 1859Londres, 1859

Reproduccióndiferencial

Acumulación de

variacionesheredables

tiempo Evolución

Variantes individuales

Ambiente

tiempo

Diferente adaptación

Los postulados del darwinismo

�� Las especies cambian, surgen nuevas y otras Las especies cambian, surgen nuevas y otras se extinguense extinguen

�� El proceso de cambio es lento y gradualEl proceso de cambio es lento y gradual

�� Todas las especies estTodas las especies estáán emparentadas y n emparentadas y podemos remontarnos a un origen compodemos remontarnos a un origen comúún de n de la vidala vida

�� El cambio evolutivo resulta principalmente El cambio evolutivo resulta principalmente por seleccipor seleccióón naturaln natural

El aporte revolucionario de Darwin

��proponer un mecanismo natural proponer un mecanismo natural para explicar la gpara explicar la géénesis, nesis, diversidad y adaptacidiversidad y adaptacióón de los n de los organismos organismos

La crisis del darwinismo

�� ¿¿CuCuááles eran las causas de las les eran las causas de las variaciones individuales?variaciones individuales?

�� ¿¿CCóómo se transmitmo se transmitíían las an las caractercaracteríísticas hereditarias?sticas hereditarias?

�� ¿¿Las especies existLas especies existíían realmente ?an realmente ?�� ¿¿HabHabíía evidencia fa evidencia fóósil de sustitucisil de sustitucióón n

de especies por lenta acumulacide especies por lenta acumulacióón de n de cambios?cambios?

El Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución (1950)

Aportes de la Genética

Las Leyes de Mendel

Conceptos de genotipoy fenotipo

Las mutaciones son la materia prima del cambio evolutivo

Los genes que confieren mayor adaptaciónal ambiente incrementan la eficacia biológicade los individuos

Eficacia biológica

Probabilidad de los individuos de Probabilidad de los individuos de sobrevivir hasta transmitir sus genes a sobrevivir hasta transmitir sus genes a la siguiente generacila siguiente generacióón (longevidad, n (longevidad, fertilidad y viabilidad de la fertilidad y viabilidad de la descendencia)descendencia)

Equilibrio de Hardy-Weinberg

�� La composiciLa composicióón genn genéética de una poblacitica de una poblacióón n permanece en equilibrio en ausencia de permanece en equilibrio en ausencia de mutaciones, migraciones y seleccimutaciones, migraciones y seleccióón n natural. natural.

�� La herencia mendeliana, por sLa herencia mendeliana, por síí misma, no misma, no produce cambio evolutivoproduce cambio evolutivo

La evolución se produce por cambios en la composición genética de la poblaciónpor 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 por presión selectiva, su frecuencia en la población aumentará

El concepto de especie

Conjunto de poblaciones naturales que se cruzan entre síreal o potencialmente y que están reproductivamente aisladas

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

especie A

tiempo especie A

especie B

Aportes de la Paleontología

�� El El registro fregistro fóósilsil del del caballocaballo mostró que la evolución por la acumulación lenta y gradual de cambios era posible

Algunos conceptos importantes

��MicroevoluciMicroevolucióónn: : pequepequeñños os cambios a nivel poblacional que cambios a nivel poblacional que duran perduran perííodos limitadosodos limitados

��MacroevoluciMacroevolucióón: n: grandes cambios grandes cambios por encima del nivel de especiepor encima del nivel de especie

La microevolución

La La BistonBistonbetulariabetularia

La macroevolución

El gran El gran áárbol rbol de la vidade la vida

El Neodarwinismo sostiene

�� Las especies se mantienen adaptadas al Las especies se mantienen adaptadas al ambiente por cambios graduales de su ambiente por cambios graduales de su material genmaterial genéético tico

�� Cuando los cambios llevan al aislamiento Cuando los cambios llevan al aislamiento reproductivo surge una nueva especie. reproductivo surge una nueva especie.

�� Si la adaptaciSi la adaptacióón fracasa la especie se n fracasa la especie se extingueextingue

�� El cambio evolutivo resulta El cambio evolutivo resulta exclusivamente por selecciexclusivamente por seleccióón naturaln natural

La Teoría del Equilibrio Puntuado (1980)

� Las especies pasan largos períodos de estabilidad (estasis evolutivo) hasta que enun 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 mayorLa mayoríía de a de los genes mutantes (nuevos alelos) son los genes mutantes (nuevos alelos) son selectivamente neutrosselectivamente neutros

�� SSóólo interviene un nlo interviene un núúmero relativamente pequemero relativamente pequeñño de o de gametos de entre el amplio ngametos de entre el amplio núúmero de gametos mero de gametos masculinos y femeninos posiblesmasculinos y femeninos posibles

�� el azar y no la funciel azar y no la funcióón, es responsable de la difusin, es responsable de la difusióón y n y fijacifijacióón de algunos alelos en una poblacin de algunos alelos en una poblacióónn

�� La selecciLa seleccióón no explica la mayorn no explica la mayoríía de los cambios a de los cambios gengenééticosticos

“Hay una especie de diálogo entre los datos y las teorías ”(Juan Luis Arsuaga, España, 2002)

�� La falta progresiva de adecuaciLa falta progresiva de adecuacióón de una n de una teorteoríía a la realidad causa una anomala a la realidad causa una anomalíía a que llevarque llevaráá finalmente a su sustitucifinalmente a su sustitucióónn

La evolución humana

Los primeros mamíferos

�� Origen hace Origen hace --200 a 200 a --250 250 m.am.a..

�� Evolucionaron a partir de Evolucionaron a partir de reptiles primitivosreptiles primitivos

�� RadiaciRadiacióón brusca a partir n brusca a partir de la extincide la extincióón de los n de los dinosaurios (dinosaurios (--65 65 m.am.a.).)

�� HomeotermosHomeotermos

�� Cuerpo cubierto de peloCuerpo cubierto de pelo

�� Amamantan sus crAmamantan sus crííasas

Género primate: adaptaciones evolutivas

�� VisiVisióón binocular y del n binocular y del colorcolor

�� Manos con cinco dedos, Manos con cinco dedos, pulpejo y upulpejo y uññas planasas planas

�� Inteligentes (desarrollo Inteligentes (desarrollo progresivo del cerebro)progresivo del cerebro)

�� Pulgar oponiblePulgar oponible

�� CoordinaciCoordinacióón ojon ojo--manomano

�� Muy socialesMuy sociales

�� ““ Poco diferenciadosPoco diferenciados””

Género primate1

� Prosimios� Monos del Nuevo Mundo� Monos del Viejo Mundo� Primates antropomorfos: gibón,

orangután, gorila, chimpancé� Homínidos: Homo sapiens y sus

ancestros fósiles

11: clasificaciclasificacióón tradicionaln tradicional

Clasificación cladogenética1

�� HomHomíínidos: nidos: HomininosHomininosy Primates y Primates antropormorfosantropormorfos

�� HomininosHomininos: Homo sapiens y sus f: Homo sapiens y sus fóósiles siles ancestrales (primates bancestrales (primates bíípedos)pedos)

1 1 CladoClado: conjunto de especies emparentadas con un : conjunto de especies emparentadas con un antepasado comantepasado comúúnn

-12 m.a.

orangután gorila chimpancé hombre

- 8 a 6 m.a.

- 6 a 4 m.a.

homínidos

Primates antropomorfos

Arbol filogenético

Homo sapiens y los primates antropomorfos actuales

�� Ancestros comunesAncestros comunes�� Casi todos omnCasi todos omníívorosvoros�� Igual fIgual fóórmula dentalrmula dental�� FonaciFonacióón complejan compleja�� De gran desarrollo De gran desarrollo

cerebralcerebral�� Complejas relaciones Complejas relaciones

socialessociales�� Usan herramientasUsan herramientas

Hombres y chimpancés

��Homo sapiensHomo sapiens

��PanPanpaniscuspaniscus

��PanPantrogloditatroglodita

Otra manera de pensar:

�� Los grandes simios Los grandes simios son son ““ compacompaññeros eros gengenééticos de la ticos de la humanidadhumanidad””

�� Homo sapiensHomo sapiens

�� Homo Homo paniscuspaniscus

�� Homo trogloditaHomo troglodita

Conceptos

�� HomHomíínidos:nidos: Conjunto de especies de la Conjunto de especies de la familia humana, incluidas las extinguidas familia humana, incluidas las extinguidas (todas extinguidas menos Homo sapiens)(todas extinguidas menos Homo sapiens)

�� HominizaciHominizacióón:n: proceso evolutivo que a proceso evolutivo que a partir de ancestros comunes con el partir de ancestros comunes con el chimpancchimpancéé lleva a la aparicilleva a la aparicióón de Homo n de Homo sapienssapiens

Homínidos (clasificación tradicional)

�Australopithecus

�Homo: habiliserectus

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) Donald Johanson, Etiopía, 1974

� Varias especies identificadas

� Vivió en África

� 400 a 500 cm3 de capacidad craneana

� Bipedestación

Australopithecus afarensis: la niña de Dikita (2006)

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

Homo habilis (-2 Ma)

� Vivió en Africa

� 700 cm3 de capacidad craneana

� Usó herramientas

Homo erectus (-1.5 Ma)

�� SaliSalióó de de AfricaAfrica�� Numerosas variantes Numerosas variantes

geogrgeográáficasficas�� 1000100033 cm de cm de

capacidad craneanacapacidad craneana�� EmpleEmpleóó el fuegoel fuego�� ViviVivi óó en cavernasen cavernas�� Se extinguiSe extinguióó

tardtardííamenteamente

Homo sapiens(-100,000 años)

�� Nuestra especieNuestra especie

�� Origen en Origen en AfricaAfrica

�� Sobrevivientes de un cuello Sobrevivientes de un cuello de botella (de botella (--50, 000 a.)50, 000 a.)

�� MMáás de 1,400s de 1,40033 cm de cm de capacidad craneanacapacidad craneana

La especie única

Homo sapiens: salida de Africa

�� --50,000 a 70,000 a.50,000 a 70,000 a.

�� Descendemos de Descendemos de una poblaciuna poblacióón de n de 10, 000 10, 000 individuos?individuos?

La Eva mitocondrial: estudios sobre el ADNm

�� Una mujer africana ancestral a toda la Una mujer africana ancestral a toda la humanidad actual. humanidad actual.

�� HabrHabr íía vivido hace unos 150,000 a. a vivido hace unos 150,000 a.

�� PosePoseíía el a el ADNmADNm y del que desciende todo y del que desciende todo el el ADNmADNm de las actuales mitocondrias de las actuales mitocondrias humanas (estudio del linaje humanas (estudio del linaje matrilinealmatrilineal ))

Homo neanderthalensis�� --250,000 a 250,000 a --20,000 a.20,000 a.

�� EuropeoEuropeo

�� AdaptaciAdaptacióón al ambiente glacialn al ambiente glacial

�� 1,500 cm1,500 cm33 de de desarrollo cerebraldesarrollo cerebral

...y el desarrollo cerebral después

300

600

900

1200

1500

1800

0.00.51.01.52.02.53.03.5

Date (Ma)

Cra

nia

l Cap

acit

y (c

c)

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

0

1

2

3

4

5

6

Millions ofyears ago

Homo

Orrorintugenensis

Ardipithecusramidus

Australopithecusanamensis

Australopithecusafarensis

Australopithecusaethiopicus

Australopithecusrobustus

Australopithecusboisei

Australopithecusafricanus

Australopithecusgarhi

Kenyanthropusplatyops

??

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?

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Una sola rama verde

Otro posible camino evolutivo

Las especies del Las especies del ggéénero nero AustralopithecusAustralopithecuspodrpodríían ser an ser colaterales a la colaterales a la ll íínea evolutiva nea evolutiva humana humana

En conclusión:

�Somos animales �Toda la humanidad actual pertence a una

única especie: Homo sapiens�Africa 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”

Luigi Luca Cavalli-Sforza (Génova, Italia, 1922- )

““ Todo lo que se escribe de ciencia puede ser Todo lo que se escribe de ciencia puede ser modificado. modificado. ¿¿La ciencia no deberLa ciencia no deberíía proporcionar a proporcionar certezas? certezas?

En realidad, sEn realidad, sóólo puede darlas la religilo puede darlas la religióón, a quien las n, a quien las acepte. El hecho de que cada religiacepte. El hecho de que cada religióón ofrezca certezas n ofrezca certezas distintas puede ser preocupante, pero al parecer esto distintas puede ser preocupante, pero al parecer esto no perturba a los creyentes. Lo mismo se puede decir no perturba a los creyentes. Lo mismo se puede decir de ciertas convicciones polde ciertas convicciones polííticas. ticas.

O sea, solo la fe da certeza, con la excepciO sea, solo la fe da certeza, con la excepcióón de las n de las matemmatemááticas, que lo consigue por ser muy tautolticas, que lo consigue por ser muy tautolóógicagica””