Ciencias Naturales- Prof. Besso Unidad 2

BIODIVERSIDAD Y EVOLUCIÓN

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UNIDAD 2

Interacciones de los seres vivos entre sí y con el medio

El largo camino hacia la teoría de la evolución. Ideas de Lamarck y de Darwin. Premisas básicas de la selección natural.

Unidad y diversidad

Introducción a la genética. Reproducción celular: formación de nuevas células. Condición de haploide y diploide en eucariotas. Experiencias de Mendel y origen de la variabilidad.

OBJETIVOS Interpretar las teorías que explican el origen de la vida y la evolución de los seres vi-

vos. Reconocer la temporalidad del conocimiento científico y la necesidad de modificar las

ideas frente a los nuevos descubrimientos. Comprender y diferenciar los procesos de reproducción celular y los mecanismos gené-

ticos Involucrados en la transmisión de las características hereditarias.

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La necesidad de explicar proce-sos tales como el origen de la vida y la biodiversidad, han generado, desde la antigüedad, toda una gama de conside-raciones presentadas por la Historia de la Ciencia tan como meras nociones y enunciados, así como también en forma de teorías, que en algunas ocasiones representaron verdaderas revoluciones científicas. 

ACERCA DE LA VIDA Y SU ORIGEN

BIODIVERSIDAD

La biodiversidad o diversidad biológica es la variedad de la vida, resultado de miles de millones de años de evolución.

El valor esencial y fundamental de la biodiversidad reside en que es resultado de un proceso histórico natural de gran antigüedad. Por esta sola razón, la diversidad biológica tiene el inalienable derecho de continuar su existencia. El hombre y su cultura, como producto y parte de esta diversidad, debe velar por protegerla y respetarla.

Además la biodiversidad es garante de bienestar y equilibrio en la biosfe-ra.

Es en la Biosfera, esa minúscula película de la superficie terrestre que es nada res-pecto a la inmensidad del Universo, donde se encuentran las entidades más curiosas e interesantes del Universo conocido: los seres vivos, la vida.

Y la vida se manifiesta como diversidad a todos los niveles que uno considere, mo-lecular, celular, de individuo, de especies, de comunidades, de ecosistemas. Todos debe-mos celebrar la singularidad de nuestro planeta, que alberga la vida con toda su biodiver-sidad.

El número de especies de seres vivos que han sido descritas hasta la fecha es de alrededor de 1,75 millones. Sin embargo, se piensa que estos números son una grave subestimación del número real de especies que viven sobre la Tierra, pues cada año se

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Observar el video:http://www.youtube.com/watch?v=1-FbUNO2UzA

a) Responder de manera grupal ¿qué es la vida?b) Intercambiar ideas c) Analizar las ideas que surjan y corregir posibles errores conceptuales

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descubren varios miles de especies nuevas. El número total de especies podría estar, en realidad, entre 5 y 50 millones.

El número de especies identificadas puede desglosarse de la siguiente forma:

LA BIODIVERSIDAD EN NÚMEROSAnimales: 1.300.000

Vertebrados: 58.808 Mamíferos: 5.416 Aves: 9.934 Reptiles: 8.240 Anfibios: 5.918 Peces: 29.300Invertebrados: 1.240.000 Insectos: 950.000 Moluscos: 70.000 Crustáceos: 40.000 Otros: 180.000

Hongos: 74.000-120.000Líquenes: 17.000Plantas: 300.000

Plantas terrestres: 287.655 Monocotiledóneas: 59.300 Dicotiledóneas: 199.350 Gimnospermas: 980 Helechos: 13.025 Musgos: 15.000

Algas verdes:11.000Protistas: 55.000Bacterias: 10.000Arqueas: 300Virus: 2.000

A lo largo del siguiente recorrido intentaremos responder a los siguientes interrogantes:

¿Por qué la diversidad?¿Por qué la vida se presenta de tantas maneras y no en una única forma? ¿Por qué no hay una diversidad casi infinita? ¿Cómo se genera la diversidad? ¿Cuál es la historia de la diversidad sobre la Tierra? ¿Hay un límite a la diversidad? ¿Qué dirige la diversidad?

UNA BREVE HISTORIA DE LA BIODIVERSIDADCronología de los momentos estelares de la evolución

El registro fósil es una ventana maravillosa a la historia la vida. Si no existiera no podríamos inventarlo.

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Sin él, el vacío acerca de la evolución de la vida sobre la tierra sería insustituible. Podríamos especular, teorizar infinitamente, pero nunca dispondríamos de evidencia con la que probar nuestras hipótesis más atrevidas.

¿Quién podría haber imaginado que la Tierra estuvo dominada durante 150 millo-nes de años por unos reptiles inmensos y fantásticos, los dinosaurios, que desaparecieron en un instante relativo de tiempo, si no hubieran existido fósiles de dinosaurios que nos lo contasen?

¿Qué nos enseña el registro fósil sobre la historia de la vida sobre la Tierra? Esta es una lista de los acontecimientos más importantes:

EVENTO HACE Ma( millones de años)

Formación de la Tierra 4600

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Origen de la célula procariota- Los primeros

seres vivos fuero las bacterias primitivas,

anaerobias.

3800

Origen de los primeros organismos fotosin-

téticos

2800

Origen de la célula eucariota 900-2000

Origen de organismos pluricelulares 1000

Fauna de la explosión cámbrica 530

Origen de los vertebrados terrestres 360

Extinción de los dinosaurios y aparición de

los mamíferos

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Origen de Homo sapiens  0,1

La historia de la vida es una historia de extinciones y muerte,... con unos pocos supervivientes. El 99,9% de las especies que han existido alguna vez están, hoy, extintas. Grupos enteros de organismos, como los dinosaurios que se han extinguido para siempre sin dejar descendiente alguno.

La historia de la vida no muestra dirección ni sentido.

La evolución es una narración de eliminación masiva seguida de diferenciación en el interior de unos cuantos supervivientes. Es a priori imposible determinar la dirección de la evolución porque la importancia de los acontecimientos concretos, como la extinción o no de un grupo de organismos en el caso de una extinción en masa, o la posesión o no de una variante adaptativa adecuada cuando ésta es requerida, son los verdaderos agentes de la historia.

Fue ese viejo señor llamado Charles Darwin que, a mediados del Siglo XIX, solucionó el problema del por qué de la diversidad. En 1838 Darwin ya había perfilado su teoría de la evolución, pero consciente de las repercusiones que iba a causar y del rechazo que ocasionaría su publicación en la conservadora sociedad victoriana, deci-dió demorarla y continuar su perfeccionamiento añadiendo ocasionalmente nuevos datos.

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En 1858 recibió una carta del también naturalista Alfred Russel Wallace, que le hizo cambiar de opinión. Wallace, tras sus viajes por América del sur, Océano Índico y Pacífico Sur había llegado de forma independiente a las mismas conclusiones que Darwin para explicar las causas de la biodiversidad.

LA EVOLUCIÓN, HOY, ES UN HECHO…

• El origen evolutivo de los organismos es hoy una conclusión científica establecida con un grado de certeza comparable a otros conceptos científicos como la redon-dez de la Tierra, la composición de la materia o el movimiento de los planetas.

• Este grado de certeza va más allá de toda duda razonable.

EL CAMINO HACIA LA TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN - Sucesos importantes

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TODOS LOS ORGANISMOS VIVOS SURGIERON EN EL CURSO DE LA HISTORIA DE LA TIERRA A PARTIR DE FORMAS ANTECESORAS MÁS PRIMITIVAS.TODAS LAS ESPECIES DESCIENDEN DE OTRAS ESPECIES.TODOS LOS SERES VIVOS COMPARTEN ANTECESORES COMUNES EN EL PASADO DISTANTE.

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Hasta llegar a una teoría de la evolución de las especies perfectamente sistematizada, como la de Charles Darwin, debieron resolverse ciertos problemas:

1) la edad de la Tierra. La evolución necesita tiempo y se pensaba que la Tierra tenía una edad de menos de 6.000 años.

2) la necesidad de ordenar y estimar la diversidad para establecer las relaciones entre los seres vivos y la organización de la vida.

3) la imposibilidad de aceptar cualquier cambio de las formas vivas debido a que Dios las había creado tal y como eran.

4) quien discutiera la Biblia se hallaba expuesto a un grave riesgo social.

Se postularon diversas ideas para tratar de explicar el origen y la evolución de la vida. En el siguiente relato, que comienza en el antiguo mundo griego, se resumen algunas de estas ideas:

-500 - Se propone que los primeros animales vivían en el agua y que los animales terrestres fueron generados a partir de ellos. (Anaximandro)

-400 - Aristóteles ordena los seres vivos en una jerarquía que se conoció como la Scala Naturae, o Escala de la Naturaleza. En ella, las criaturas más simples tenían una posición humilde en el peldaño más bajo, el hombre ocupaba el peldaño más alto y todos los otros organismos ocupaban lugares adecuados entre estos extre-mos. Esta concepción no admitía evolución. La scala naturae era inmutable: no admitía cambios en los organismos ni movilidad.Si bien la concepción de Aristóteles, casi siempre unida a la idea cristiana de la Creación, dominó el pensamiento científico durante siglos, la noción de Anaximan-dro de que las especies sufren cambios constituye el corazón de la teoría evo-lutiva moderna.

1753- Linneo propone un sistema de clasificación y postula que las especies se habían creado de forma separada e independiente negando la posibilidad del ori-gen común de los seres vivos.

1789- Se sugiere que las especies tienen conexiones históricas entre sí, que los animales pueden cambiar en respuesta a su ambiente y que su progenie puede heredar estos cambios. (Erasmus Darwin) Estas ideas nunca fueron formuladas con claridad

1809- Lamarck propone el siguiente mecanismo de evolución:

1) las circunstancias crean la necesidad 2) esa necesidad crea los hábitos 3) los hábitos producen las modificaciones como resultado del uso o desuso de determinado órgano4) los medios de la Naturaleza se encargan de fijar esas modificaciones

1811-Se sostiene que una serie de revoluciones o catástrofes,movimientos de la Tierra e inundaciones, habían eliminado especies enteras de organismos y moldea-do la superficie terrestre. Después de cada catástrofe, la más reciente de las cua-les fuera el Diluvio, nuevas especies, fruto de creaciones divinas, llenaban los luga-res vacantes. (Cuvier)

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1859- Se publica el origen de las especies escrito por Charles Darwin donde expli-ca un mecanismo de evolución por acción de la selección natural:

(1) todos los organismos producen más descendencia de la que el ambiente puede sostener(2) existe una abundante variabilidad intraespecífica para la mayoría de los carac-teres(3) la competencia por los recursos limitados lleva a la lucha «por la vida»(4) se produce descendencia con modificaciones heredables (5) como resultado, se originan nuevas especies. Esta teoría no podía explicar los mecanismos por los cuales eran transmitidas a la descendencia las características hereditarias.

LA TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN DE DARWIN- WALLACE ES CONSIDERADA, CON JUS-TICIA, COMO EL MAYOR PRINCIPIO UNIFICADOR DE LA BIOLOGÍA

1940- La Teoría sintética de la evolución combina las ideas de Darwin con las leyes de la Genética clásica enunciadas por Mendel y explica los mecanismos por los cuales se heredan las variaciones que hacen más aptos a los individuos para so-brevivir y reproducirse en un ambiente dado

1972- Se difunde el Modelo de los equilibrios intermitentes o de los equilibrios dis-continuos. Este modelo se refiere al tiempo y al modo en que opera la evolución a gran escala y sostiene que las especies permanecen inalteradas durante largos períodos de tiempo, para luego presentar una gran cantidad de modificaciones evolutivas en un corto período, generalmente de crisis. (Gould y Eldredge)

Hoy- El interrogante importante acerca de la evolución, ya no es si ella ocurrió o no. Esto no constituye en el presente un tema de disputa para la abrumadora mayoría de los biólogos. Los interrogantes principales, y aún fascinantes, para los biólogos, conciernen a los mecanismos por los cuales ocurre la evolución.

Recordemos los problemas planteados y veamos cómo fueron resueltos

PROBLEMA SOLUCIÓNLa edad de la Tierra: la evolución necesita tiempo y se pensaba que la Tierra tenía una edad de menos

En 1950 se determinó que la Tierra se formó hace 4650 mi-llones de años.

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Elaborar una línea del tiempo donde se muestren las diferentes ideas acerca de la evolución de los seres vivos

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de 6.000 años.

La necesidad de ordenar y estimar la diversidad para establecer las relaciones entre los seres vivos y la organización de la vida.

Los primeros ordenamientos fueron realizados por Linneo y datan del siglo XVIII.

La imposibilidad de acep-tar cualquier cambio de las formas vivas debido a que Dios las había creado tal ycomo eran.

Algunos religiosos han adoptado un enfoque creacionista desde la evolución teísta o el creacionismo evolutivo, en donde Dios provee una chispa divina que inicia el proceso de la evolución, y (o) donde Dios creó el curso de la evolución.

Quien discutiera la Biblia se hallaba expuesto a un grave riesgo social.

El Papa Benedicto XVI ha afirmado que: "existen muchas pruebas científicas en favor de la evolución, que se presenta como una realidad que debemos ver y que enriquece nues-tro conocimiento de la vida y del ser como tal. Pero la doctri-na de la evolución no responde a todos los interrogantes y sobre todo no responde al gran interrogante filosófico: ¿de dónde viene todo esto y cómo todo toma un camino que des-emboca finalmente en el hombre?"

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COMPARACIÓN ENTRE LAS IDEAS DE LAMARCK Y DE DARWIN

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PARA CLARIFICAR EL CONCEPTO DE SELECCIÓN NATURAL

Supongamos que hay una población de polillas cuyos miembros pueden ser de color oscuro o claro. VARIA-CIÓN FENOTÍPICA.Al seguir a ambos tipos de polilla a lo largo de su vida, vemos que en promedio las formas oscuras dejan más descendientes que las claras. Este es el segundo principio, las formas oscuras tienen un mayor éxito reproductor que las claras. VENTAJA REPRODUCTIVAPero esta ventaja de la forma oscu-ra no tendría ninguna trascendencia si la variante oscura no fuese here-ditaria. PRINCIPIO DE LA HERENCIASi el color oscuro esta determinado por un tipo (o alelo) de un gen, mientras que el color claro lo está por otro alelo del mismo gen, el que las formas oscuras dejen más des-cendientes significa que el alelo oscuro aumentará su representa-ción en la población de la siguiente generación, y por tanto la selección natural aumentará la proporción de formas oscuras. Ejemplo clásico de selección adap-tativa en la polilla del abedul Biston betularia. La forma que pasa más desapercibida a los depredadores es seleccionada.

ACTIVIDADES FINALES

1) Indicar a qué líneas de pensamiento corresponden las siguientes afirmacio - nes:

  a) El número de especies que habitan la Tierra es fijo, limitado e inmutable desde la

creación.

b) Grandes erupciones volcánicas y otros cataclismos han destruido muchas formas de vida de las que quedan restos fósiles. Los nuevos organismos aparecen debido a sucesivos actos de creación divina.

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c) El mundo es dinámico, se encuentra en constante cambio. Las transformaciones en los seres vivos son graduales y continuas.

d) La evolución humana se encuentra relacionada con la evolución de los primates.

e) Las aves acuáticas en un principio no tenían patas palmeadas. De tanto esforzarse por nadar para comer en el agua, se fueron desarrollando patas fuertes con mem-branas entre los dedos. 

f) Si hago dieta tendré hijos muy delgados. Los hijos de Michael Jackson se parecerán a cómo él es ahora.

g) La selección natural es un proceso a través del cual el medio ambiente opone obs-táculos que dificultan la supervivencia de los organismos. Estos obstáculos sólo son salvados por los organismos más fuertes, más sanos y mejor adaptados. 

h) Los organismos mejor adaptados son aquellos que sobreviven más y pueden dejar más descendientes. Esto es la “supervivencia del más fuerte”. 

2) Completar :  

 Aspectos a comparar Ideas de Lamarck Ideas de Darwin-Wallace

Ideas Neodarwinis-tas

¿Cómo es la población inicial?

     

¿Cómo ocurre el cam-bio?

     

¿Cómo es la población final?

     

¿Cuáles son los meca-nismos por los cuales ocurren los cambios?

     

3) Debido al uso indiscriminado de antibióticos, las poblaciones de bacterias desarrollan resistencia a estas sustancias.

a) ¿Qué diría un lamarckista sobre esta afirmación?b) ¿Qué diría un darwinista?c) ¿Qué consecuencias podría tener el uso masivo de los distintos antibióticos en la po-

blación humana?

4) En general, distintas familias de insecticidas actúan sobre diferentes proteí-nas presentes en el sistema nervioso de los insectos. El uso recurrente de un insecticida para controlar una plaga determinada lo va haciendo cada vez

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menos eficaz porque selecciona a los insectos que llevan información genéti-ca que los hacen resistentes. Cuando esto ocurre, ¿Cuál de las siguientes medidas será la más apropiada para retardar la aparición de la resistencia?

a) Aumentar la dosis del insecticida a medida que va perdiendo eficacia.b) Reemplazar el insecticida por otro de la misma familiac) Reemplazar el insecticida por otro de otra familia que actúe sobre una proteína

diferente

5) Indicar cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas y cuál es el error contenido en las que no lo son:

a) Los pinos redujeron el tamaño de sus hojas para evitar la acumulación de nieve durante el invierno.

b) Las especies necesitan cambiar cuando el ambiente cambia y desarrollan nuevas estructuras para adaptarse.

c) Lamarck creía que los seres vivos pueden transmitir a su descendencia los caracte-res adquiridos.

6) Es común que, al nacer, a los cachorros de la raza Doberman les corten la cola y las orejas. Aún así, sus crías siguen naciendo con colas y orejas largas.

a) ¿Dirías que esta afirmación es contraria a lo expuesto por Lamarck? ¿Por qué?b) ¿Cómo explicarías, a partir de los conocimientos que se tienen actualmente

sobre genética, por qué es errónea la idea de herencia de caracteres adquiri-dos que sostenía Lamarck?

c) ¿Qué diferencia hay entre los caracteres hereditarios y los adquiridos?

7) La notable similitud de los bichos palo con la vegetación les permite pasar inadvertidos para sus predadores.

a) ¿Cómo explicarías este fenómeno aplicando el concepto de selección natural?b) ¿Qué ocurriría si, por alguna razón, se extinguiesen las plantas con las cuales se

camuflan?

8) El pulpo es un animal que, ante la presencia de un predador, puede eliminar un chorro de tinta que le permite alejarse sin que lo vean. ¿Cómo explicaría la aparición de esta característica según:

a) La Teoría de Lamarck?b) La Teoría de Darwin?c) La Teoría Neodarwinista?

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