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INSTITUTO NACIONAL Departamento de Biología

EVIDENCIAS EVOLUTIVAS (2): OTRAS EVIDENCIAS

Nombre

Fecha

Curso 1° Medio

INTRODUCCIÓN:ElestudiodelosvestigiosquehandejadoespeciesquehabitaronlaTierramillonesdeañosatráshapermitido,juntoconlosavancescientíficosytecnológicos,comprenderdemejormaneracómohaidoevolucionandolavidaenelplaneta.Enestaguíaseestudiaránlasevidenciasquehanpermitidovalidarelconceptodeevolucióndelosseresvivos.ObjetivosdeAprendizaje:•Compararlaanatomía,morfologíaeinformaciónmoleculardelosorganismosparadeterminarlosnivelesdeparentescos.2.2ANATOMÍACOMPARADALosfósilesconstituyenunarepresentacióndelpasadodelosorganismos.Apartirdeellossepuedenrealizarcomparacionesentrelasanatomíasdelosorganismosdelpasadoyladelosactuales.Conellosehaobtenidoinformaciónsobrelastransformacionesdealgunasestructurasensuformayfunción.Porlotanto,laanatomíacomparadarealizaestudioscomparativosdelosórganosyotrasestructurasdedistintasespeciesparaevidenciarlaevolucióndelosmismos.Laanatomíacomparadapermitededucirelniveldeparentescodelasespecies,puessicompartenlasmismasestructurasmorfológicassededucequeposeenunancestroencomún,aunquedichasestructurashayanaparecidocomoadaptaciónanuevosentornos.Lasevidenciasdelaanatomíacomparadasurgenporlacomparacióndelasestructurasdelosorganismos,lasquesehanclasificadosegúnsusorígenesevolutivosenestructurashomólogas,estructurasanálogasyestructurasvestigiales.

• Estructurashomólogas.Sonaquellasquetienenlamismaestructurainterna,aunquesuformaexternayfunciónseandiferentes.Sonestructurasheredadasdeunancestrocomúnylaposterioradaptaciónadistintosambientesprovocódiferenciasentreellas.Acontinuación,semuestralacomparacióndeloshuesosdelasextremidadesdealgunosanimales.Unbrazohumano,unaextremidadanteriordeunperro,unaaletadelanteradeballenayunaladeave.Aunquesonbastantediferentesenapariencia,tienenestructurassorprendentementesimilaresdeloshuesos,músculosynervios.

Enlaimagen,loscoloresindicanlasestructurassimilares.Cadaunodelosanimalesrepresentadostieneunhuesollamadohúmeroenlapartedelaextremidadmáspróximaaltroncodelcuerpo,seguidodeloshuesoscúbitoyradiodelantebrazo,ungrupodehuesos(huesosdelcarpo)enlamuñeca,yunnúmerovariabledededos(metacarpianosylasfalanges).Estasimilitudesparticularmentesorprendenteporquelosbrazos,extremidadesanteriores,aletasylasalasseutilizanparadiferentestiposdelocomociónynohayunarazónmecánicaparaqueseantansimilaresensuestructura.Lasdisposicionessimilaresdelasestructurasdela

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extremidadanteriorsonevidentesenlasavesancestrales,reptilesyanfibioseinclusolosprimerospecesquesalierondelaguacientosdemillonesdeañosatrás,loqueimplicaquehayunparentescoentreellos.

• Estructurasanálogas.Sonaquellasqueposeenlamismafunciónendistintosorganismos,perodiferenteorganizacióninternaynodesciendendeunantepasadocomún.Aestascaracterísticastambiénselesdenominahomoplásicas.Porejemplo,alcompararelaladeunmurciélagoconladeuninsecto,sibienambasestructurascumplenlamismafunción,“volar”,losórganosquepermitendichomovimientoson,ensuorigenyestructura,muydistintosentresí.

►Comparacióndealadeave,demurciélagoydeinsecto.Elaveyelmurciélagocompartenestructurasóseas(estructurashomólogas).Encambio,elmurciélagoyelinsectonocompartenestructurasqueprovengandeunorigenevolutivoencomún.Elaladeinsectosecomponedeestructurasvenosas,adiferenciadelmurciélagoydelave.

• Estructurasvestigiales.Sonaquellascuyalaborsehaidoperdiendoalolargodelaevolución.Sonestructurasquetuvieronunafuncióndestacadaenespeciesanterioreshoydesaparecidas,peroqueenlosorganismosactualesseencuentranreducidasoendesuso.Porejemplo,losantepasadosdelasballenasydelasboasconstrictoraseranterrestresyposeíanestructurasóseascomoelisquión,huesodelacaderaquepermitíalamovilizacióndeestascriaturas;sinembargo,enlaactualidadestasespeciesnonecesitandeestasestructurasóseasy,porlotanto,locargancomounaespeciede“accesorioevolutivo”.

►Losórganosvestigialessonunapruebadelaevolucióndelasespecies.Enlasballenasyenlasserpientesexistenestructurassimilaresalaspatasdelassalamandras;noobstante,notienenfunciónalgunaenlasespeciesactuales.Lapresenciaocasionaldeunaestructuravestigialreflejacómolasespeciessehanadaptadoanuevosentornosycondicionesambientalesquelashanhechoprescindirdeeseórgano.Cuandounaestructurayanoconfiereunaventajaselectiva,puedellegarasermáspequeñayperdergranparteolatotalidaddesufunciónconelpasardeltiempo.Lapresenciadelaestructuravestigialnoesperjudicialparaelorganismo.Enelcuerpohumano,numerosasestructurasseconsideranvestigiales,dentrodelascualesseencuentranlostercerosmolares,másconocidoscomolasmuelasdeljuicio,yelapéndice.Lasmuelasdeljuicioeranútilesporquepermitíaunamejormasticacióncuandoelancestrodelhombreactualconsumíagrandescantidadesdevegetales.Otroejemploeselapéndice,versiónreducidadelciego.Esunórganoqueseencuentraenlossereshumanosyenotrosvertebrados.Enmamíferosherbívorossedesarrollóporcompletoyensuinteriorcontienebacteriasquepermiteladigestióndelacelulosa(estructuravegetal);noobstante,enlaactualidadelserhumanonoescapazdedigerirla.Estohacausadocontroversiaenlacomunidadcientífica,yaquemuchosinvestigadorescreenqueelapéndiceesunórganovestigialporquelosancestrosdelossereshumanossealimentabandefollajesyvegetales,mientrasqueotrosargumentanqueelapéndicesolotieneunafunciónenelsistemainmuneynoserelacionaconunfactorevolutivo.

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►Representaciónesquemáticadelostubosdigestivosdeconejoyhombre.Seobservanlasdiferenciasdelostamañosdelosrespectivosciegosyapéndices.

2.3BIOGEOGRAFÍALosregistrosydescripcionesdeespeciesquerealizaronlosnaturalistasendiferentespartesdelmundomostraronqueladiversidaddeespeciessuperabaloconocido,peroqueademáspresentabaunadistribucióngeográficadifícildeexplicar.Estomotivóelsurgimientodelabiogeografía,unadisciplinaqueestudialadistribucióngeográficadelasespeciesylascausasqueoriginandichadistribución.Losorganismosquehabitanjuntosenunadeterminadaáreaevolucionandemanerasimilar,perocuandociertaspoblacionesquedanaisladastiendenaevolucionarhaciaformasdiferentes.Porejemplo,existenespeciesdemonostantoenAméricadelSurcomoenAsiayÁfricaquesonmuysemejantesentresí,aunquecadaunodeestoscontinentesposeeespeciesdiferentes.Porlotanto,sededucequelosmonosdeestoscontinentesconaltasimilitudproveníandeunancestroencomúnyquedealgunaformalaspoblacionesquedaronaisladasyevolucionarondemaneraindependiente.Paraexplicarelorigendeunancestroencomúnenlosmonossedeberelacionarlaocurrenciadefenómenosgeológicosenelpasadocomoeldesplazamientodeloscontinentesquetuvolugarhace200millonesdeaños.LateoríaqueexplicaestedesplazamientoesconocidacomoteoríadeladerivacontinentalyestadescribelafragmentacióndelaPangea,loqueimplicaeldesplazamientodeloscontinentesydedistintasformasdevida.Estaseparacióndelosorganismosprovocóunaislamientodeestasespecies,porloquesefavoreciósuevoluciónysuadaptaciónadiferentescondicionesdevida.Algunoshechosobservablesdeestetipoerandifícilesdeexplicarensumomentoymotivaronelestudiodelabiogeografíaparafundamentarlabiodiversidad.UnejemploesloqueocurreenunadelasislasdelarchipiélagodeGalápagosdondehayunaespeciedeiguanademarquenoseencuentraenningúnotrositioenelmundo,aunquesualimento,lasalgas,seamuyabundanteenotrascostas.Estehechonosoloocurreenlasislasoceánicasyconespeciesterrestres,sinotambiénenalgunoslagosenlosquesehanhalladoespeciesúnicasdepeces.

►LaiguanademaresunaespecieendémicadelasislasGalápagos.Estándistribuidasen10delas14islasdelarchipiélago.

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Otrocasoparticularocurreconlasaves,quepuedendesplazarseasitiosdondeotrosorganismosnopuedenllegar.Enlasislasoceánicas,lasavessonlosprimerosanimalesquepuedenaccederyhabitarenellas.Sinembargo,cuandosecomparanlasespeciesdeaves(avifauna)dedosislastropicalesconambientessimilares,unaenelocéanoAtlánticoyotraenelocéanoPacífico,secompruebaquedifierenporcompleto,aunqueencadaunadeestasislaslasavesposeenciertasimilitudconlasdelacostamáscercanaalcontinente.Otrohechoobservableydifícildeexplicareralasimilitudqueexisteentrelasespeciesactualesylosfósilesdeunamismazona.Porejemplo,losfósilesdelasespeciesanimalesdeAméricadelSurdehaceunmillóndeañosmuestranungranparecidoconlasespeciesactuales,peronoconlosfósilesdelamismaépocaenEuropaoÁfrica.

►ElnaturalistaChalesDarwinconcluyóqueelarmadillo(Dasypushibridus)(A)yelarmadillogiganteogliptodonte(B),especieactualmenteextinta,estabanemparentados.ElgliptodontehabitóenlamismazonageográficadeSudaméricahacemilesdeañosantesqueelarmadillo.LadinámicageológicaexplicaríaladistribucióndelasespeciesenlaTierraylapresenciadeunancestrocomún.En1915,elcientíficoalemánAlfredWegenerpropusolaprimeraevidencia:todaslasmasasdetierraenalgúntiempoenelpasadoestabanunidasenunenormesupercontinentealquellamóPangea.Wegenerplanteóqueestagranmasasehabríafragmentadoencontinentesmáspequeñosysehabíaseparadoenunprocesoconocidocomoladerivacontinental.Unaevidenciaqueapoyaríaestateoríaeralapaleontológica.Porejemplo,laexistenciadeundinosaurio(tetrápodos)entodosloscontinentesduranteelTriásicoesunaindicacióndequehabíaconexionesterrestresentrelasmasascontinentales.Segúnsusestudiosgeológicos,siloscontinentesestuvieronunidosenelpasado,lasrocassituadasenunaregiónconcretadeuncontinentedebenparecerseestrechamenteencuantoalaedadytipoconlasencontradasenposicionesadyacentesdelcontinenteconelqueencajan.Finalmente,atravésdeinformacionesclimáticascomolaaparicióndesedimentosglaciaresdelasmismasedadesenelsurdeÁfrica,Suramérica,IndiayAustralia,dedujoqueestaglaciaciónocurridaalfinaldelPaleozoicodebióafectaraunsupercontinente,dadalagranextensiónocupadaporelhielo.Comoconsecuencia,loscontinentescomenzaronasepararse,laspoblacionesquedarongeográficamenteaisladasbajodiferentescondicionesambientalesytomaroncaminosevolutivosdiferentes.

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Lasiguienteimagenresumelateoríadeladerivacontinental.

2.4EMBRIOLOGÍALaembriologíaeslacienciaqueestudiaeldesarrollodelembriónydelostejidosdelosorganismosvivos.Establecercomparacioneseneldesarrolloembrionariodeorganismossimilaresayudaadetectarlaexistenciaderelacionesevolutivasentreestos.AprincipiosdelsigloXIX,elembriólogoalemánKarlvonBaerobservóquetodoslosembrionesdelosvertebradosmostrabanungranparecidoentresíenlasprimerasetapasdesudesarrollo.Porejemplo,enlasfasesembrionariasinicialesdepeces,aves,ratonesysereshumanosseobservalapresenciadecolayhendidurasbranquiales;sinembargo,cuandoprosiguensudesarrollohastaunaedadadultalospecessonlosúnicosqueconservanlasbranquias,ysololosratonesypecesconservanlascolas.Conelavancedelastécnicasmolecularesylosconocimientosdeherenciaymaterialgenético,seevidencióquelosprocesosdecambioeneldesarrolloembrionariosoncontroladosporciertasregionesdelmaterialgenéticodenominadasgenes,queactivanoinhibeneldesarrollodeciertasestructuras.Actualmentesesabequetodoslosantepasadosvertebradosposeíangenesquedirigíaneldesarrollodebranquiasycolas,yporendetodossusdescendientesposeenesosgenes.Enlospecesestosgenespermanecenactivosdurantetodoeldesarrollo,yelresultadodeelloesquelosadultostienencolasybranquias.Enlossereshumanos,cerdosypollosestosgenesestánactivossolodurantelasetapasinicialesdeldesarrolloyenetapasposterioreslosgenesestáninactivos,porlotantolasestructurassepierdenporcompletoparadarlugaraotroórganoendesarrolloonosonvisiblesenhumanos.

►Elparecidoentrelosembrionesdediversasespeciesdevertebradosesunasólidaevidenciadequedesciendendeunancestroencomún.

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Laevoluciónesunprocesoconservado,estoquieredecirqueexistenregionesdelmaterialgenéticoquenosemodificanporquesonfundamentalesparaeldesarrollodelosorganismos.Siaparecennuevosrasgos,estosseráncontroladosporlosgenesqueseencargandeldesarrollo.2.5BIOLOGÍAMOLECULAR

Todaslasformasdevidaposeenenelinteriordesuscélulasunmaterialgenéticoquecontienetodalainformaciónreferidaalascaracterísticasdelorganismoyquesetransmitedegeneraciónengeneración.LamoléculaquecontienelainformacióngenéticadelosorganismossedenominaácidodesoxirribonucleicooADNyseencuentradentrodelnúcleodelascélulaseucariotas,obiensehallalibreenelcitoplasmadelascélulasprocariotas.ElADNseorganizaenunidadesllamadasgenes.UngencorrespondeaunsegmentoespecíficodeADNquecontienelasecuenciaquecodificalasíntesisdeunaproteínaqueseencargadeexpresarlainformacióncontenidaenestesegmento.Por

ejemplo,elgendelcolordelcabelloseencuentraenunlugarestablecidodelamoléculadeADN,yapartirdeestasecuenciaseactivarálasíntesisdelaproteínaquedeterminarásucolor.Lasproteínasestánformadasporunaseriedeunidadesbásicasmáspequeñasdenominadasaminoácidos.Aligualqueunacadena,losaminoácidosseunenunotrasotro,comoeslabones,hastaadoptarsutamañoyformaespecífica.Elordendelasecuenciadelosaminoácidosvienedadoporelcódigogenético,unaespeciedelenguajequetieneungenqueindicalasecuenciayellargodeunaproteína.Cadaproteínadesempeñaunafunciónespecífica,comofacilitareltransportedeciertassustanciasdesdeyhacialacélula,regularlaexpresióndegenesyactuarcomomecanismodedefensacuandoelorganismoesatacadoporpatógenos,entreotras.Coneldesarrollodetécnicasdeinvestigaciónquepermitendeterminarlasecuenciadelasproteínasydelmaterialgenético,loscientíficosobservaronsemejanzasanivelmolecularentrelosorganismos.Así,elusodenuevastécnicasmoleculareshallevadoadecodificargranpartedelassecuenciasdeADNydelasproteínas.Conestainformaciónhasidoposiblegenerarnuevashipótesissobrelosmecanismosevolutivoseinferirlasrelacionesevolutivasdelosorganismos.Losinvestigadoreshanllevadoacabomilesdecomparacionesdesecuenciasprocedentesdediferentesespeciesdurantelosúltimosaños,hanpropuestonuevosárbolesfilogenéticoseinclusonuevasclasificacionesdelosseresvivos,comofueelcasodeWoeseyCavalier-Smith,quienesanalizaronunasecuenciaespecíficadeproteínapresenteenlosribosomasdelosorganismos.UnejemplodelascomparacionesdelassecuenciasdeproteínaeselestudiodelcitocromoC,unaproteínaqueseencuentraenlasmitocondriasdelosorganismoseucariontesyqueesnecesariaparalaproduccióndeenergía.CuandosecomparóelcitocromoChumanoconeldelchimpancénoseencontródiferenciaalgunaenlosaminoácidos,encambioenlasballenasseobservóunadiferenciadeochoaminoácidosensuestructura.Estadiferenciaaumentasisecomparaconotrosorganismos,comolasaves(13aminoácidosdiferentes),

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lospeces(20aminoácidosdiferentes)yloshongos(41aminoácidosdiferentes).Estasdisimilitudesreflejaronqueelserhumanoestámásrelacionadoconloschimpancésqueconotrosorganismosdelreinoanimal.

►TablaquemuestraelnúmerodediferenciasdeaminoácidosdelaproteínadelcitocromoCensereshumanosconalgunosorganismosdelreinoanimal.

Inicialmente,lasfilogeniasdelosseresvivosseconstruyeronbasándoseenlascomparacionesmorfológicasdeestosyfueroncomplementadasconlainformaciónentregadaporlosregistrosfósiles.Sinembargo,coneldesarrollodelabiologíamolecularylosanálisisdelainformacióngenéticasegeneróunacontroversiarespectodelaveracidaddealgunasfilogeniascuandoseconstatóqueciertosorganismosnoestabantancercanamenterelacionadoscomosecreía.Uncasorepresentativodeestoeseldelaballena.Antesdelabiologíamolecularlospaleontólogosemplearonlainformaciónextraídadelosregistrosfósilesylapresenciadeestructurasvestigialesenlasballenasmodernasparaconcluirqueestassolíandesplazarseenunmedioterrestreadiferenciadehoy,quelohacenenunmedioacuático.Loscientíficoscreíanqueelancestrodirectodelasballenaseraungrupodecarnívorosterrestresqueseencuentranextintosllamadosmesoniquios,cuyosúnicosdescendientesconocidosenlaactualidadseríanloscetáceos.Coneldesarrollodelastécnicasmolecularesserealizaronestudiosconelobjetivodecorroborarestainformación.Paraprobarconquéorganismoslasballenasposeenmayorparentesco,sehicieroncomparacionesdelasecuenciadeADNdelasballenasactualesconseresvivosterrestres.LosresultadosdemostraronquelasballenasteníanunaltoporcentajedesimilitudenlasecuenciadeADNconorganismosconocidoscomoartiodáctilos,loquegenerócontroversiarespectodelainformaciónquesedisponía.Losartiodáctiloscorrespondenamamíferosqueposeenunnúmeropardededos,terminadosenpezuña,encadaextremidad,ycuyosrepresentantesdeestegruposonloscerdos,loscamélidos,loscarnerosyloshipopótamos.Apartirdeestanuevaevidenciasepudodeterminarqueelhipopótamoseríaelartiodáctiloqueestámásemparentadoconlaballena.Apesardequelasballenasyloshipopótamosnosonmorfológicamentesimilares,estossíposeenunasemejanzaanivelgenéticoquenoesposibleapreciarasimplevista.Porlotanto,labiologíamolecularentreganuevasperspectivassobrelahistoriaevolutivadelosorganismos,aunquenosiempreexistaevidenciafósilquerespaldetodoslosdescubrimientos.

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Losartiodáctilossecomponendegruposdecamélidos,cerdos,carneros,ballenasehipopótamos,ysecreíaquetodoscompartíanunancestrocomún.MediantelastécnicasmolecularesdesecuenciacióndeADNsedeterminóqueloscamélidos,loscerdosyloscarnerosestánemparentadosporquetienenunantepasadocomún,peroesteesdistintoaldeballenasehipopótamos.Sinembargo,lasballenasyloshipopótamosestánestrechamenterelacionados,porlotantoambosposeenunancestrocomún.Sinelanálisismolecularhabríasidoimposibleemparentaraballenasehipopótamos,yaquemorfológicamentesondiferentes;tampocoeraposiblededucirlomediantelainformaciónfósil.ACTIVIDADESPARAELDESARROLLODEHABILIDADES

AnatomíacomparadaHabilidades:Recordarydescribir1.Enelesqueletodeunaballenaactualseencuentrandosextremidadesóseas(aletas)quesonnecesariasparasudesplazamientoenelocéano.Sinembargo,tambiénsehallanhuesoscomolapelviseisquion,cuyafunciónessoportarelpesodeunorganismocuandoestádepie.

¿Cómoseexplicalapresenciadepelviseisquionsiestemamíferonadaparadesplazarse?R. _____________________________________________AnatomíacomparadaHabilidades:Comprenderyargumentar2.Observalassiguientesestructurasyrespondelaspreguntas.

a.Lasestructurasrepresentadascorrespondenadistintosorganismos.¿Quétienenencomún?R. __________________________________________________________

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b.¿Quéfuncionescumplenlasestructurasrepresentadasencadaunodelosorganismos?R. __________________________________________________________c.¿Sepuededecirquelaestructuradelperroeshomólogaaladelamariposa?,¿porqué?R. __________________________________________________________d.Detodoslosanimales,¿cuálestienenestructurasanálogas?Justifica.R. __________________________________________________________e.Uncientíficomencionóqueloshuesosdelserhumanoylosdeldelfínsonestructurasvestigiales.Argumentaporquéestaposicióneserradaymencionadospruebasdeello.R. __________________________________________________________EmbriologíaHabilidades:Compararyanalizar3.Observalassiguientesetapasdeldesarrollodedistintosanimalesyluegorespondelaspreguntas.

a.Delaetapa1,¿quédiferenciasseaprecianentreelpez,latortugaylagallina?R. _________________________________________________________________b.Observalosembrionesdetortugaydelserhumanoensusdistintasetapas.¿Sepuedeafirmarquetienenunancestrocomún?¿Enquétebasasparafundamentarturespuesta?R. _________________________________________________________________

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c.Acontinuación,semuestranlosembrionesquefaltandelaetapa2.Asignacadaembriónalorganismocorrespondiente.Justificayvalidatuelección.

R.

d.Apartirdetusconocimientos,¿eldesarrolloembrionarioconstituyeunaevidenciaevolutiva?Fundamenta.R. __________________________________________________________BiologíamolecularHabilidades:Aplicaryevaluar4.LasecuenciadeADNpermitedeterminarlahomologíamolecularquetienenlosorganismos.Lassecuenciasdelasiguientetablacorrespondenaunaseccióndelasecuenciadelaproteínahemoglobinadedistintasespecies.Lasletrascorrespondenalasbasesnitrogenadasquecomponenelmaterialgenético:adenina(A),citosina(C),guanina(G)ytimina(T).

Analizalatablayrespondelaspreguntasacontinuación:a.ComparalassecuenciasdeADNdelassiguientesparejasyluegoanotaelnúmerodesimilitudesqueencuentrasentreellas.Indicacuáltienemayorsimilitud.•Caballo-Cebra: •Hombre-Gorila: •Caballo-Chimpancé: •Hombre-Chimpancé: •Caballo-Gorila: •Mayorsimilitud: b.¿Quéinformaciónentregalacomparaciónquerealizasteena.respectodelasimilituddelas

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especies?Justificaturespuesta.R. _____________________________________________c.Apartirdeestaactividadytusconocimientos,¿cuáleslaimportanciadelabiologíamolecular?R. _____________________________________________

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