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Solucionario

El orígen y la evolución de la vida

PUNTO DE PARTIDA: ¿Por qué pierden eficacia?

Los antibióticos son sustancias químicas que matan a las bacterias o impiden su multiplicación. Aldescubrimiento del primer antibiótico, la penicilina, siguieron muchos más; algunos son producidos por seresvivos y otros se fabrican de forma sintética en los laboratorios. Sin embargo, con el paso del tiempo muchosantibióticos han perdido su eficacia, ya no impiden el desarrollo de las bacterias, o para hacerlo es necesarioutilizar dosis mucho mayores.

a) En un laboratorio se realizó un cultivo de bacterias al que posteriormente se añadió el antibiótico almedio de cultivo. Al cabo del tiempo se comprobó que habían desaparecido prácticamente todas lascolonias de bacterias excepto una.

¿Por qué razón crees que han desparecido la mayoría de las colonias de bacterias?

b) Pasados unos días se observó que las bacterias de esa colonia se habían multiplicado y que todas lasbacterias de la placa sobrevivían a la acción del antibiótico.

¿Cómo se puede explicar que el antibiótico haya perdido su eficacia?

a) Los antibióticos impiden la multiplicación de las bacterias. Al añadir el antibiótico, las colonias acaban pordesaparecer.

b) No todas las bacterias son igual de sensibles frente a un determinado antibiótico. Algunas bacterias pueden serresistentes y, en ese caso, la colonia se mantiene. La resistencia es una característica hereditaria. Por eso, si lasbacterias de la colonia que ha sobrevivido al antibiótico se dispersan por la placa de cultivo, originarán nuevascolonias que serán, todas ellas, resistentes a ese antibiótico.

1. ¿Por qué los microorganismos no lograban entrar en los frascos de Pasteur pero sí el aire?

El aire puede penetrar en el frasco porque este se mantiene abierto, pero las partículas (sólidas) de polvo y losmicrobios quedan atrapados en el extremo curvo del matraz con la boca en forma de cuello de cisne.

2. ¿Qué probó la experiencia de Pasteur?

Que los organismos que aparecen en las sustancias descompuestas se originan a partir de los que se encuentranen el aire; pero que no es el aire el causante de la contaminación, sino los organismos que este transporta.

3. ¿Cuál fue la aportación de Miller al debate sobre el origen de la vida?

Diseñar un modelo que permitía reproducir las supuestas condiciones de la atmósfera primitiva y así probar que,en esas condiciones, pudieron originarse de forma espontánea algunos de los compuestos básicos para la vida.

Placa de cultivo

Proliferación delas bacteriasresistentes

Adición deantibiótico a la placa de cultivo

Colonia resistente

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4. El escenario de la Tierra primitiva.

El siguiente esquema representa, de formaresumida, el escenario de la primitiva Tierra enel que pudo tener lugar la síntesis prebiótica.

a) Nombra tres fuentes diferentes de energíaque pudieron producir las reacciones deformación de los compuestos orgánicos.

b) Explica el papel que pudieron desempeñaren el proceso arcillas, meteoritos y fuenteshidrotermales.

c) Indica cuál es la principal diferencia entrela composición de la atmósfera primitiva yde la actual.

d) Utiliza los datos del esquema para hacer unresumen de los sucesos que debieronocurrir en las primeras etapas del origen dela vida.

a) Los rayos de las tormentas, los rayos solares (sin filtrar por la ausencia de ozono) y las erupciones volcánicas.

b) En cuanto a las arcillas, su capacidad de absorción favorecería la concentración de los monómeros y sutransformación en polímeros. Así podrían haberse formado moléculas orgánicas más complejas a partir de otrasmás sencillas.

Los meteoritos que impactaron sobre la Tierra primitiva pudieron ser portadores de agua, gases reducidos ygran cantidad de moléculas orgánicas que enriquecieron la “sopa” primordial.

Las fuentes hidrotermales emiten gran cantidad de minerales, crean un ambiente reductor y aportan energía:condiciones consideradas adecuadas para la síntesis prebiótica.

c) La principal diferencia es que la atmósfera actual es más oxidante que la primitiva y contiene oxígeno libre. Esteoxígeno ha sido el responsable de la formación de la capa protectora de ozono (O3). Además, handesaparecido algunos gases, como el amoníaco o el metano.

d) La mezcla de gases de la primitiva atmósfera, expuesta a la radiación solar u otras fuentes de energía, pudoreaccionar para dar lugar a diferentes moléculas orgánicas, tales como aminoácidos o azúcares.

Las moléculas orgánicas sencillas se condensarían para formar moléculas orgánicas más complejas. Loscompuestos acumulados en los océanos primitivos originarían una “sopa o caldo” primordial. Los cometas yotros cuerpos celestes pudieron aportar compuestos químicos, incluidos compuestos orgánicos, queenriquecieron esta “sopa primordial”. Este paso pudo hacerse en zonas periódicamente encharcadas gracias ala capacidad de absorción de las arcillas.

En el seno de la “sopa” se formarían agregados moleculares en forma de pequeñas gotitas o “coacervados”.Estos coacervados serían los precursores de los primeros organismos.

Las fuentes hidrotermales suponen una alternativa al complejo “atmósfera-océano” como posible lugar en elque estos sucesos pudieran ocurrir.

5. Cuvier utilizó como argumento contra la idea de cambio el que las especies habían permanecidoaparentemente invariables desde la época de los faraones. ¿Qué objeción pondrías a su argumento?

La principal objeción a este argumento es que Cuvier estaba hablando de unos pocos miles de años. En unperíodo de tiempo tan corto (en comparación con los casi 4000 millones de años de evolución biológica), loscambios evolutivos son prácticamente inapreciables.

6. ¿Qué argumentos apoyan la idea de un origen común para todos los seres vivos a pesar de la grandiversidad existente?

Todos los organismos presentan una gran uniformidad tanto estructural como funcional. Estas semejanzasconstituyen el principal argumento para apoyar la idea de un origen común para todas las formas de vida.

Cometas

Rayos

Atmósfera primitiva (CH4, CO2, H2O, H2S, N2)

Compuestos de carbono sencillos

(HCN, NCHO, HC3N...)

MOLÉCULAS ORG. SENCILLASAminoácidos, monosacáridos,

bases nitrogenadas

Proteínas, lípidos, ácidos nucleicos

COACERVADOS

VIDA

Energía solar

Meteoritos

Océano

ArcillasFuentes hidrotermales

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7. ¿Cuál es la principal diferencia entre el fijismo y el evolucionismo?

Según las teorías fijistas, las especies se mantienen fijas e invariables a lo largo del tiempo. Según las teoríasevolucionistas, las especies cambian y, además, están emparentadas, ya que proceden de antepasados comunes.

8. ¿Qué mecanismo propone Lamarck para explicar cómo evolucionan las especies?

Lamarck propone, como mecanismo por el cual las especies cambian, el «uso y desuso de los órganos»; es decir,la utilización de un determinado órgano hace que este se fortalezca y, por el contrario, el desuso del mismoprovoca que tienda a desaparecer. Los cambios originados por esta causa, según Lamarck, se transmitirían a ladescendencia.

9. ¿De dónde extrajo Darwin la idea de “lucha por la supervivencia”? ¿Y la idea de “cambio gradual”?

– Darwin extrajo la idea de “lucha por la supervivencia” de la obra del economista Malthus, en la que se planteala desproporción entre el aumento de la población humana y los alimentos disponibles. En la necesaria luchapor la supervivencia vencerían los individuos que poseyeran algún tipo de ventaja sobre los demás.

– La idea del cambio gradual la extrajo de la obra del geólogo Lyell, en la que propone cambios pequeños ygraduales para explicar la historia de la Tierra.

10. ¿En qué consiste la selección artificial?

En elegir los individuos que presentan las características deseadas como progenitores para obtener descendientescon similares características.

11. ¿Por qué era tan difícil abandonar la idea de la herencia de los caracteres adquiridos en la época de Darwin?

Porque se desconocía que los genes son los portadores de la información hereditaria y que solo puedenheredarse aquellos caracteres cuya información se encuentra contenida en dichos genes.

12. ¿Qué mecanismo propuso Darwin como causa de la evolución? ¿En qué consiste?

– El mecanismo que Darwin propuso es el de la selección natural.

– La selección natural consiste en la supervivencia y reproducción diferencial de los distintos individuos de unapoblación provocada por las condiciones ambientales. La consecuencia es que la población cambia generacióntras generación.

13. ¿Cuál es la unidad evolutiva para la teoría sintética? ¿Cuál es la causa y la consecuencia de la reproduccióndiferencial para esta teoría?

– Para la teoría sintética, la unidad evolutiva es la población.

– La causa de la reproducción diferencial es la variabilidad genética (diversidad entre los individuos de lapoblación). La consecuencia de la reproducción diferencial es que un determinado conjunto de alelos se hacemayoritario en la población (cambia la constitución genética de la población).

14. ¿Qué se entiende por adaptación biológica? Explica con un ejemplo el significado de la siguiente frase: “Laadaptación es una consecuencia de la selección natural”.

– El término adaptación biológica hace referencia a una estructura anatómica, un proceso fisiológico o un rasgoen el comportamiento que evolucionó por selección natural, mejora la capacidad del organismo para sobreviviren un determinado medio y se transmite a la descendencia. El término adaptación no solo se aplica alresultado final, sino también al proceso.

– La selección natural es la causa de que sobrevivan y dejen descendencia los individuos de la población quepresentan alguna ventaja sobre los demás en ese ambiente (mayor eficacia biológica). La consecuencia es quela población cambia en el sentido de mejorar su capacidad para sobrevivir en ese medio; es decir, se adapta.Puede servir como ejemplo el de los insectos y plaguicidas de la actividad 15.

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15. ¿Crees que es correcta la siguiente frase: “Los insectos se van acostumbrando a los plaguicidas y estosdejan de hacerles efecto”?

La frase no es correcta. Los insectos no “se acostumbran”: la población de insectos experimenta un proceso deadaptación a las nuevas condiciones ambientales a consecuencia de la selección natural.

El proceso podría resumirse de la siguiente forma: los insectos menos resistentes al plaguicida mueren sin dejardescendencia, y la siguiente generación está formada por los descendientes de aquellos insectos que poseíanuna mayor resistencia al plaguicida y que heredan esta ventaja. Así, la población cambia, generación trasgeneración, y acaba formada por individuos resistentes al plaguicida.

16. ¿Qué individuo de una población está mejor adaptado desde el punto de vista evolutivo, el que más tiemposobrevive o el que más descendientes deja?

El que más descendientes deja. Solo en ese caso sus características pasarán a la siguiente generación.

17. Una mutación que redujera la pigmentación de la piel en nuestros antepasados africanos ¿sería beneficiosa,perjudicial o neutra?

La reducción de la pigmentación cutánea (o cualquier otra mutación) puede resultar beneficiosa, perjudicial oneutra en función del ambiente. Para nuestros antepasados africanos, que permanecieron en un ambiente conelevada radiación solar, sería perjudicial, pero resultaría neutra e incluso beneficiosa para aquellos que colonizaronlos países del norte de Europa.

18. ¿Qué teoría evolucionista podría explicar mejor la existencia de fósiles vivientes?

La teoría de los equilibrios puntuados o interrumpidos. Esta teoría propone que la evolución se produce de maneramuy irregular; a períodos de explosión evolutiva siguen largos períodos de estabilidad en los que las especiespermanecen prácticamente constantes. La presencia de un fósil viviente apoyaría la idea de estos largos períodosde estabilidad.

19. Indica algunos factores que puedan influir sobre la posibilidad de que un organismo, tras su muerte, sepreserve fosilizado.

– Quedar enterrado fuera del alcance de los carroñeros y descomponedores.

– Poseer partes duras (esqueletos).

20. A la vista de los datos de que disponemos, ¿se puede predecir cómo serán los caballos en el futuro?

Los cambios evolutivos futuros no pueden predecirse. En la evolución futura de los caballos influirán,fundamentalmente, por una parte los cambios ambientales (selección) y por otra la nueva variabilidad que segenere (por mutación y, en consecuencia, al azar).

21. ¿Qué significa que Archaeopteryx es una “forma fósil intermedia”?

Que presenta caracteres intermedios a los que muestran dos grupos actuales, los reptiles y las aves.

22. Comparar datos.

Al realizar un estudio para establecer el parentescoevolutivo de cuatro mamíferos: el cerdo, la vaca, el corderoy el caballo, los datos aportados por la anatomíacomparada indicaron que:

– Todos tienen un antepasado común cercano.

– La vaca y el cordero son los que están másemparentados.

– El caballo está más emparentado con el cerdo que conlos otros dos mamíferos.

VacaCerdo

CorderoCaballo

10 9

88 9 10

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El estudio se completó con el análisis de una proteína, la insulina. La secuencia de aminoácidos resultó muysimilar en los 4 mamíferos, tan solo se encontraron diferencias en 3 aminoácidos (8, 9 y 10 en la figura).

Razona si los datos aportados por la biología molecular apoyan o refutan la hipótesis propuesta por losestudios anatómicos.

Los datos aportados por la biología molecular parecen apoyar, en este caso, los datos anatómicos. El cordero y lavaca (ambos con dos dedos funcionales, el II y el IV, y con estómago compartimentado) están más emparentadosentre sí que con los otros ungulados. El caballo estaría más emparentado con el cerdo (ambos sin estómagocompartimentado) que con la vaca o el cordero.

23. ¿Qué conclusión se puede extraer si se observa la existencia de un órgano homólogo en dos especiesdiferentes?

Que ambas especies se encuentran emparentadas; poseen un antecesor común próximo.

24. A partir de los datos aportados sobre la comparación entre la secuencia de nucleótidos de los 5 grupos deprimates, ¿qué grupo de monos te parece el más próximo a los humanos?

Aunque una corta secuencia de nucleótidos no proporciona datos suficientes para sacar conclusionesconcluyentes, si nos basamos exclusivamente en estos datos, podemos observar que el mayor número decoincidencias entre ambas secuencias de nucleótidos se da con los chimpancés y, en segundo lugar, con losgorilas.

25. Formación de especies.

Durante los períodos de glaciación del Pleistoceno, las gaviotasargénteas (Larus argentatus) buscaron refugio al sur de los bordes delhielo. A partir de un grupo inicial distribuido desde Siberia al mar Caspio,varios grupos se separaron:

– Un grupo se asentó en Escandinavia (población A1) y más al sur, enlas Islas Británicas y Francia (población A2). Estas poblaciones puedenactualmente cruzarse entre ellas y su descendencia es fértil.

– Otro grupo emigró hacia la costa pacífica de Asia, (B1) yposteriormente pasó a Norteamérica (B2). Las poblaciones B1 y B2,aunque presentan diferencias morfológicas, pueden cruzarse.

– Posteriormente una parte de B2 pasó de nuevo a Europa y coexistecon A2, pero sin cruzarse.

Utiliza el modelo general de especiación para explicar el proceso que ha conducido a que:

a) Las poblaciones B1 y B2 pertenezcan a la misma especie.

b) Las poblaciones B2 y A2 pertenezcan a especies diferentes.

a) El criterio para definir si dos poblaciones pertenecen a diferentes especies es su aislamiento reproductivo, nosu aspecto. Las poblaciones B1 y B2 pertenecen a la misma especie, aunque presenten diferenciasmorfológicas, porque pueden cruzarse y dejar descendencia fértil. El proceso de especiación, aunque sehubiera iniciado a consecuencia del aislamiento geográfico, no se ha producido.

b) En este caso el proceso de especiación ha concluido y podría resumirse en las siguientes etapas:

– Aislamiento de un grupo de individuos (B) de la población inicial (A) que quedó separado mediantebarreras geográficas.

– Diferenciación gradual de la población aislada (B2) como consecuencia de la acción de la selección naturalsobre las nuevas variaciones hereditarias surgidas por mutación.

– Las diferencias acumuladas han conducido a un aislamiento reproductivo que se pone de manifiesto cuandoambas poblaciones (B2 y A2) vuelven a estar en contacto.

Grupo inicialGaviota argéntea A1 y A2

Gaviota sombría B1 y B2

B2

B1

A1

A2

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26. Añade algún ejemplo de hipótesis que no puedan ser validadas mediante experimentos controlados en ellaboratorio.

– El origen común para todos los seres vivos.

– La extinción de los dinosaurios a causa del impacto de un meteorito.

– La existencia de un antecesor común próximo para seres humanos y chimpancés.

– La distribución de las masas continentales en una determinada época geológica.

27. Los esquemas representan un posible modelo para la evolución de los pinzones en las islas Galápagos.

Añade a cada viñeta un texto explicativo. Los diferentes colores de las flechas representan colonizadores depoblaciones de nuevas especies.

A: Cuando las islas Galápagos se formaron (origen volcánico) no existían pinzones en ellas. Algunos pinzonesprocedentes del continente lograron alcanzar las islas.

B: Como consecuencia de la acción combinada de las mutaciones y la selección natural, la población originalcambió y se adaptó a las nuevas condiciones ambientales.

C: Algunos pinzones lograron alcanzar otras islas en las que el entorno era diferente.

D: En este nuevo entorno el proceso se repitió, pero con resultado diferente. Los pinzones se adaptaron a lasnuevas condiciones ambientales.

E: Algunos pinzones lograron volver a la isla originaria, pero ya se habían acumulado suficientes divergenciasgenéticas como para que se hubiera iniciado ya la primera etapa de la especiación; a partir de ese momentose puso en marcha la segunda etapa del proceso. Si llegaran a formarse híbridos y estos presentasen algunadesventaja, la especiación se completaría. Las dos poblaciones constituirían ahora dos especies diferentes.

F: El proceso se repitió una y otra vez en las diferentes islas hasta originar las 13 especies de pinzones de lasGalápagos.

28. Enuncia alguna de las hipótesis evolutivas que son puestas a prueba en el “experimento de las islasGalápagos”.

– Si dos poblaciones quedan aisladas geográficamente y no pueden intercambiar genes, entonces acabaránsiendo tan diferentes que constituirán especies distintas.

– Si grupos reducidos de individuos de una especie colonizan áreas con gran diversidad de nichos ecológicos sinexplotar, entonces se producirá una divergencia rápida en múltiples especies (radiación adaptativa).

De síntesis

29. Utiliza los datos del mapa para comparar la teoría de Darwin y la de Lamarck.

Ambas son teorías evolutivas, aunque proponen mecanismos diferentes: el lamarckismo, el uso y desuso de losórganos, y el darwinismo, la selección natural.

30. ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian el darwinismo y la teoría sintética?

Ambas teorías evolucionistas proponen que es la selección natural el mecanismo que impulsa la evolución. Sinembargo, la teoría sintética incorpora al darwinismo los conocimientos aportados por la genética.

A B C D E F

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31. Completa el mapa añadiendo algún aspecto relacionado con la especiación.

32. Explica cómo puede la biología molecular aportar argumentos a favor de la evolución.

Básicamente por dos caminos:

– La uniformidad en la composición química y en los procesos metabólicos de los seres vivientes revela laexistencia de antecesores comunes para todos ellos.

– Comparar secuencias de nucleótidos en el ADN (o la secuencia de aminoácidos de una determinada proteína)de especies diferentes puede proporcionar información sobre su parentesco evolutivo. Cuanto mayor sea elnúmero de diferencias detectadas, menor será el parentesco entre dichas especies.

Cuestiones breves

33. ¿Qué se entiende por “generación espontánea”?

La formación de materia viva a partir de materia inerte.

34. ¿Cuáles son las ideas básicas de la teoría de la “síntesis prebiótica”?

– Asociación progresiva de moléculas inorgánicas para originar moléculas orgánicas sencillas. La mezcla degases de la primitiva atmósfera, expuesta a la radiación solar, reaccionaría para dar lugar a diferentes moléculasorgánicas tales como aminoácidos o azúcares.

– Condensación de las moléculas orgánicas sencillas para formar moléculas orgánicas más complejas. Estoscompuestos acumulados en los océanos primitivos originarían una “sopa” o “caldo” primordial”.

ARGUMENTOS

EMBRIOLOGÍA

que estudia la

aportados por la

RELACIONES DE PARENTESCO

para establecer

FILOGENIAS

que permiten reconstruir

BIDEOGEOGRAFÍA

que estudia el

BIOLOGÍAMOLECULAR

que estudia las

ANATOMÍACOMPARADA

que estudia las

PALEONTOLOGÍA

DISTRIBUCIÓNGEOGRÁFICA

DESARROLLOEMBRIONARIO

MOLÉCULAS HOMOLOGÍAS FÓSILES

que estudia los

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35. ¿Qué características de las fuentes hidrotermales submarinas las hacen adecuadas como medio en el quepudo surgir la vida?

– Ambiente reductor y rico en sustancias minerales que pudieron reaccionar para originar la materia prima de losseres vivos.

– Existencia de una fuente de energía (erupciones volcánicas).

– Los organismos que se consideran más primitivos (bacterias extremófilas) abundan en estos ambientes.

36. ¿Por qué a la teoría de Lamarck se la conoce también como teoría de los caracteres adquiridos?

Porque propone que el uso y desuso de los órganos provoca modificaciones en los individuos, y que estas nuevascaracterísticas, adquiridas, se transmiten a la descendencia.

37. Compara los conceptos de selección artificial y selección natural.

La idea central en ambos casos es que no todos los individuos colaboran de igual forma en la siguientegeneración, es decir, de alguna forma se seleccionan. En el caso de la selección artificial, es el criador el quedecide quiénes serán los progenitores que darán lugar a la siguiente generación; en la selección natural, lo haceel medio ambiente, seleccionando a los más capacitados.

38. ¿Qué poblaciones presentarán más variabilidad genética, las formadas por organismos con reproducciónsexual o asexual? ¿Por qué?

– Las poblaciones con reproducción sexual.

– En los organismos con reproducción sexual, la única variabilidad es la que se origina por mutación. Estavariabilidad se combina de infinitas maneras posibles a consecuencia de la fecundación y losentrecruzamientos producidos durante la meiosis.

39. ¿Qué se entiende por adaptación biológica? Explica con un ejemplo el significado de la siguiente frase: “Laadaptación es una consecuencia de la selección natural”.

El término adaptación biológica hace referencia a una estructura anatómica, un proceso fisiológico o un rasgo enel comportamiento que evolucionó por selección natural, mejora la capacidad del organismo para sobrevivir en undeterminado medio y se transmite a la descendencia. El término adaptación no solo se aplica al resultado final,sino también al proceso.La selección natural es la causa de que sobrevivan y dejen descendencia los individuosde la población que presentan alguna ventaja sobre los demás en ese ambiente (mayor eficacia biológica). Laconsecuencia es que la población cambia en el sentido de mejorar su capacidad para sobrevivir en ese medio; esdecir, se adapta. Puede servir como ejemplo el de los insectos y plaguicidas de la actividad 15.

40. ¿Qué puede pasar si un genotipo es favorecido por la selección natural a pesar de ser, a largo plazo,perjudicial para la población?

Probablemente conduciría a la extinción de esa especie. Por ejemplo, los genes que proporcionan a undepredador mayor eficacia para la captura de sus presas serán seleccionados a favor. Sin embargo, si eldepredador es extremadamente eficaz, puede llegar a eliminar todas las presas y eso conducir a su propiaextinción.

41. ¿Cómo explica el darwinismo el hecho de que los archipiélagos lejanos a un continente tengan una elevadadiversidad?

Porque los organismos que colonizaron estos archipiélagos se encontraron con una gran diversidad de nichosecológicos disponibles y sin competidores. La selección ejercida por esta diversidad de medios provocó unarápida diversificación: diferentes especies adaptadas a los diferentes medios.

42. ¿A qué se llama órganos homólogos?

Son órganos semejantes, pertenecientes a organismos diferentes, y cuya semejanza se debe a que proceden dela evolución de un órgano heredado de un antecesor común.

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43. ¿Qué conclusión se puede sacar sobre el parentesco de dos especies tras comparar la secuencia denucleótidos que posee cada una de ellas en un determinado gen?

Las diferencias se deben a las mutaciones acumuladas. Dos especies estarán tanto más emparentadas cuantomás similares sean las secuencias de nucleótidos para un determinado gen. Cuanto mayor sea el número dediferencias, más lejos estará el antecesor común.

De aplicación y relación

44. Uno de los ejemplos utilizados por Lamarck para argumentar su teoría fue la evolución de las jirafas. Loexplicaba así:

«Se sabe que este animal, el más alto de los mamíferos, habita en el interior de África, y que vive en lugaresdonde la tierra, casi siempre árida y sin hierba, le obliga a ramonear el follaje de los árboles y a esforzarsecontinuamente por alcanzarlo. El resultado de este hábito continuado durante largo tiempo, en todos losindividuos de su raza, es que sus patas delanteras han llegado a ser más largas que las traseras, y que sucuello es tan largo, que la jirafa sin levantarse sobre sus patas traseras, alza su cabeza y alcanza seis metrosde altura...».

a) Extrae del texto algunas de las ideas fundamentales de la teoría de Lamarck.

b) Indica en qué aspectos de la explicación de Lamarck no habría estado Darwin de acuerdo.

a) Las principales ideas que se pueden extraer del texto son:

– Los cambios en las condiciones del medio (falta de hierba y hojas en las ramas bajas) provocan en laspoblaciones modificaciones de sus hábitos.

– Si los hábitos suponen un uso o desuso de determinados órganos (las patas, el cuello), estos se fortaleceráno debilitarán (se estiran para alcanzar las hojas más altas).

– Las modificaciones inducidas por el ambiente se transmiten a la descendencia (la siguiente generacióntendrá cuello y patas más largas).

– Con el tiempo, todos los individuos habrán cambiado; la población cambia.

b) Aunque en algunas ocasiones Darwin pareció aceptar la herencia de los caracteres adquiridos, suplanteamiento es básicamente diferente al de Lamarck:

– Entre los individuos de una población existen diferencias o variaciones heredables (longitud de cuello ypatas).

– Solo aquellos que presenten alguna ventaja frente al resto sobreviven y dejan descendencia en un ambientecon recursos limitados (las jirafas más altas).

– Sus descendientes heredan estas ventajas y, generación tras generación, se producirá un aumento gradualde las variantes ventajosas; la población cambia.

– Según Darwin, la población no cambia por el uso y desuso de los órganos, sino como consecuencia de laselección natural.

45. En la introducción a su obra “El origen de las especies” Darwin escribió:

«Como sea que de cada especie nacen muchos más individuos de los que es posible que sobrevivan y, enconsecuencia, como sea que se recurre frecuentemente a la lucha por la existencia, de ahí se sigue quecualquier ser, si varía, aunque sea levemente, de algún modo provechoso para él, tendrá una mayorprobabilidad de sobrevivir y será así seleccionado naturalmente».

En el texto, aparece marcado en negrita (aquí está subrayado) un fragmento en el que Darwin hacereferencia a un hecho constatado por él, pero al que no pudo dar explicación.

a) ¿De qué hecho se trata?

b) ¿Qué explicación se le da en la actualidad a este hecho?

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a) De la diversidad existente entre los miembros de una población, consecuencia de la variabilidad genética.

b) Los conocimientos aportados por la genética explican el origen de la diversidad dentro de la población por:

– La mutación, causa primaria de toda la variabilidad heredable.

– La reproducción sexual, aunque no origina nuevas alternativas para los genes, produce nuevascombinaciones a partir de la variabilidad originada por mutación.

46. Elige entre una de las siguientes opciones y contesta a las preguntas.

A. Sobre las teorías evolucionistas

a) Explica la teoría de Darwin sobre la evolución de los seres vivos.

b) Explica en qué consiste la teoría sintética.

c) Expón cuáles son las críticas actuales al darwinismo.

B. Sobre el origen de las especies

a) Explica el concepto de especiación.

b) Explica cómo la evolución ha dado origen a la gran diversidad de especies que existen.

A.

a) La teoría de la evolución propuesta por Darwin se denomina también teoría de la selección natural. Darwinsupuso que un mecanismo similar a la selección artificial debía actuar sobre las poblaciones naturales en sumedio ambiente. A este mecanismo lo denominó selección natural.

La explicación darwinista de la evolución de los organismos por selección natural se basa en los siguientesprincipios fundamentales:

– Existen diferencias o variaciones heredables entre los individuos de una población. Darwin consideraba estaobservación clara y esencial aun cuando desconocía cuáles eran los mecanismos que dan origen a estavariación hereditaria.

– Nacen más seres vivos de los que pueden sobrevivir. En consecuencia, entre ellos se establece una luchapor la supervivencia ante los limitados recursos del medio.

– Algunas de las variaciones hereditarias proporcionan a los individuos ventajas a la hora de sobrevivir y dejardescendientes frente a los que carecen de ellas. Así, a lo largo de sucesivas generaciones, se producirá unaumento gradual de aquellas variantes hereditarias ventajosas y la eliminación de las perjudiciales; comoconsecuencia, la población cambia.

b) La teoría sintética recoge las ideas darvinistas sobre la evolución por selección natural, aunque modificadas ysoportadas por los nuevos descubrimientos en los diferentes campos científicos. Esta teoría se basa en lossiguientes principios:

– La unidad evolutiva no es el individuo, sino la población. La evolución funciona a través del trabajo deselección realizado por el ambiente sobre el conjunto de genes que son patrimonio de una población.

– La reproducción diferencial es el mecanismo a partir del cual la acción conjunta de la variabilidad genética yla presión ambiental producen la selección. Es decir, las condiciones ambientales favorecen la reproducciónde los individuos mejor adaptados a esas condiciones y a través de esta reproducción, un determinadoconjunto de genes va constituyendo poco a poco el conjunto dominante.

– La evolución se produce por un cambio gradual en la constitución genética de las especies.

c) En la actualidad han surgido otras teorías evolucionistas que cuestionan ciertos aspectos de la teoría sintética.Estas teorías son:

– La teoría neutral o neutralismo, propuesta por el genético japonés Motoo Kimura y basada en los siguientesprincipios:

• Muchos de los cambios que ocurren en el ADN son neutros frente a la selección natural. Los cambios que seproducen en las secuencias de ADN y, en consecuencia, en las proteínas, suelen ser adaptativamenteneutrales, es decir, tienen poco o ningún efecto sobre la función de las moléculas.

• El azar, más que la selección natural, es quien determina las variaciones. Si la mayoría de las variantes sonneutras, el hecho de que se mantengan o no, generación tras generación, es una cuestión de azar.

PAU

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– La teoría de los equilibrios interrumpidos, propuesta por los paleontólogos americanos Stephen Jay Gould yNiels Eldredge. Esta teoría propone:

• El rechazo de la idea defendida por la teoría sintética de que el paso de un plan de organización a otro seproduce de forma gradual. La ausencia en el registro fósil de pasos intermedios, que los darwinistasachacan a un registro fósil incompleto, se debe a la ausencia real de estas formas intermedias.

• Que las nuevas especies resultan de momentos de explosión evolutiva a los que siguen largos períodos deestabilidad, o “estasis”, en los cuales las especies permanecen prácticamente constantes. La evoluciónocurre de manera muy irregular, con paradas y bruscos acelerones.

Esta forma de pensamiento se conoce, en general, como saltacionismo ya que se opone al gradualismoque defiende la teoría sintética.

B.

a) La especiación es el proceso por el cual una especie se divide en dos especies que, a partir de ese momento,evolucionarán como unidades separadas. El intercambio de genes es la razón principal por la cual las especiesson unidades cohesionadas; por eso, el punto crítico en el proceso de la especiación es la separación de lapoblación original en dos poblaciones que dejan de intercambiar sus genes.

b) No existe un único modelo para explicar la especiación en el que todos los científicos estén de acuerdo. Lagran diversidad de casos y las diferentes teorías sobre el mecanismo que explica la evolución han llevado aproponer modelos diferentes aunque, en líneas generales, se pueden establecer una serie de etapas queexplican la formación de dos especies a partir de una especie original:

– 1.ª etapa: dos poblaciones ven interrumpido el intercambio de genes por algún motivo, como por ejemplo elaislamiento geográfico. A partir de ese momento, estas dos poblaciones evolucionarán de formaindependiente.

– 2.ª etapa: con el tiempo, las diferencias genéticas se acumulan como consecuencia de la acción combinadade la mutación y la selección natural. Si la divergencia aumenta, las características genéticas de esaspoblaciones dejarán de estar en armonía y no será posible la descendencia fértil entre ellas, aunque notengan la posibilidad de expresarse.

Si con el tiempo se presenta la posibilidad de comprobar si se pueden formar híbridos, por ejemplo porque elaislamiento geográfico desaparece, son posibles dos alternativas:

– Que los híbridos no presenten ninguna desventaja frente al resto de individuos de las dos poblaciones y serestablezca un único conjunto de genes. El proceso de especiación queda anulado o detenido.

– Que los híbridos manifiesten claras desventajas, suficientes para que la selección natural favorezcamecanismos que impidan su formación. Así se completará el proceso de especiación.

El lago Victoria (África) contiene más 200 especies similares de peces cíclidos. Se diferencian por lasmandíbulas y los dientes, adaptadas a diferentes tipos de alimentos, aunque también presentan diferenciasen el color, el tamaño y la forma. Una de las hipótesis para explicar esta gran cantidad de especies es quesu diversificación guarda estrecha relación con la evolución del lago. La figura muestra esta evolución en elúltimo millón de años, aunque los cambios climáticos han provocado en varias ocasiones la reducción yampliación del lago hasta llegar a la situación actual.

a) ¿Cuál ha podido ser la causa de que se interrumpiera el intercambio de genes entre las diferentespoblaciones del lago?

b) Según estos datos, ¿en qué tipo de especiación incluirías la diversificación de los cíclidos del lagoVictoria? Explica el proceso que ha conducido a esta extraordinaria diversificación.

47.

Hace un millón de años Lago Victoria en la actualidad

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Solucionario 83

c) Hay científicos que piensan que el lago es demasiado joven y que no ha cambiado tanto como para quese produjeran barreras geográficas. ¿Cómo pueden explicar entonces la gran diversidad de especies queexisten?

a) La historia del lago Victoria indica que, en determinadas épocas, el lago redujo su extensión dejando pequeñoslagos separados entre sí por franjas de tierra. Durante estas épocas, la población de cíclidos de cada uno delos pequeños lagos quedaría separada de las demás por una barrera geográfica, lo que impediría elintercambio de genes entre ellas.

b) Según estos datos, se incluiría en la especiación alopátrida o especiación geográfica. Este tipo de especiaciónse produce en los casos en que una población queda dividida por una barrera geográfica, como una brecha deagua para una especie terrestre o tierra seca, como en este caso, para una especie acuática.

El modelo general de especiación que puede aplicarse está explicado en la actividad 47, opción B, apartado b).

c) En ese caso, se trataría de un ejemplo de especiación simpátrida, que sucede sin separación física. Laspoblaciones coexisten en el mismo hábitat, pero dejan de intercambiar genes.

La interrupción del intercambio de genes podría deberse a un aislamiento ecológico que se produce cuandodiferentes poblaciones de una especie se especializan en el uso de hábitats muy específicos de una mismaárea geográfica. En este caso, puede estar relacionado con el tipo de alimento.

48. Al comparar la secuencia de aminoácidos de las cadenas polipeptídicas de la hemoglobina en algunosmamíferos y contar el número de diferencias en esta secuencia, se han obtenido los siguientes datos:

a) Explica, a partir de estos datos, la relación de parentesco que se establece entre los distintos mamíferos.

b) Explica por qué comparaciones de este tipo pueden ser utilizadas para este fin.

a) Al comparar las diferencias encontradas, se puede deducir que los seres humanos y los chimpancés estánestrechamente emparentados, pues no presentan diferencias en la secuencia de aminoácidos de lahemoglobina. Siguiendo el mismo criterio, también los gorilas tienen un antecesor común próximo a los sereshumanos y a los chimpancés. Las mayores diferencias se observan al comparar el caballo con cualquiera de losprimates, incluido el macaco Rhesus, lo que indica un antecesor común más lejano.

b) Las diferencias que se observan en la secuencia de aminoácidos de la hemoglobina, estudiada en lasdiferentes especies, tienen origen en las mutaciones. Estas mutaciones no han tenido consecuenciasperjudiciales, puesto que la proteína sigue realizando su función (transporte de oxígeno), así que pueden serconsideradas como neutras frente a la selección natural; si se mantienen estas mutaciones, es una cuestión deazar (teoría neutralista). Un mayor número de mutaciones acumuladas indica que hace más tiempo que lasespecies comparadas se separaron de su antecesor común; es decir, guardan menos relación de parentescoque aquellas especies que presentan secuencias de aminoácidos más similares.

CHIMPANCÉ 0

2GORILA 2

12RHESUS 12 14

43CABALLO 43 45 43

HUMANO CHIMPANCÉ GORILA RHESUS

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84 Solucionario

De profundización

La extremidad de una pata del alacrán cebollero y la pata de un topo parecen construidas con un mismomodelo: el de una pala excavadora. El alacrán cebollero es un insecto. Este invertebrado carece deesqueleto interno y posee un esqueleto externo de quitina. El topo es un mamífero. El esqueleto óseo de susextremidades es similar al de un perro o al de una ballena.

49.

a) ¿Cómo podrías explicar la semejanza entre las extremidades de ambos animales?

b) Pon a prueba la siguiente hipótesis: “Si las extremidades de ambos son tan similares es porque poseen unantepasado común próximo”.

a) La semejanza entre los órganos de especies diferentes no siempre se debe a la herencia de un antepasadocomún. En el caso de la similitud entre las extremidades de un alacrán cebollero (insecto) y un topo (mamífero),la causa hay que buscarla en que ambos poseen extremidades que se encuentran adaptadas a funcionessimilares. Estas patas no son versiones modificadas de una estructura existente en un antecesor común, sinoórganos que han evolucionado de forma independiente como adaptaciones a un mismo fin: excavar galerías enel suelo. Este tipo de órganos recibe el nombre de órganos análogos y no sirven para establecer relaciones deparentesco.

b) Para poner a prueba la hipótesis podemos utilizar caminos diferentes que aporten nuevos datos y comprobar siestos dan validez o rechazan la hipótesis propuesta. Por ejemplo, comparar las fases del desarrollo embrionarioen ambas especies o utilizar los datos aportados por la biología molecular (comparar secuencias deaminoácidos o de nucleótidos).

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