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Evolución biológica

CCáátedra de Biologtedra de BiologííaaFacultad de Ciencias MFacultad de Ciencias Méédicasdicas--UNRUNR

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nn El material grEl material grááfico de esta presentacifico de esta presentacióón n forma parte de los siguientes CD forma parte de los siguientes CD romrom::""La EvoluciLa Evolucióón"n"; "; "El ser humano como El ser humano como especie"; "El origen de la vida".especie"; "El origen de la vida".Autora: Prof. Dra. Stella Autora: Prof. Dra. Stella MarisMaris MartMartíínez; nez; EdiciEdicióón: n: FacFac. de Ciencias M. de Ciencias Méédicas dicas -- UNR. UNR. 20022002



La diversidad del mundo viviente es extraordinaria

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

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

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



Especies identificadasBacterias 4,760 especiesBacterias 4,760 especies

Algas 26,900 especiesAlgas 26,900 especiesProtozoarios 30,800 especiesProtozoarios 30,800 especies

Musgos y Helechos 17,000 especiesMusgos y Helechos 17,000 especiesPlantas superiores 250, 750 especiesPlantas superiores 250, 750 especies

Hongos 46,983 especiesHongos 46,983 especiesNematodesNematodes 24,000 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 diversificación en el transcurso de la historia de la vida en la Tierra



Teoría de la Evolución

Generalización comprensiva y explicativa de los mecanismosimplicados en el origen, modificación y extinción de las especies biológicas



La evidencia de los fósiles: el mundo viviente es antiguo (¿- 3800 m.a.?)

ArchaeopteryxArchaeopteryx--150 150 m.am.a.. (millones de (millones de aañños)os)



Charles Darwin (Inglaterra, 1809-1882)

nnEvoluciEvolucióón bioln biolóógica gica por seleccipor seleccióón n naturalnatural



El viaje del Beagle

nn 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)

n 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

n 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, 1859. Londres, 1859



Reproduccióndiferencial

Acumulación de

variacionesheredables

tiempo Evolución

Variantes individuales

Ambiente

tiempo

Diferente adaptación



Los postulados del darwinismonn Las especies cambian, surgen nuevas y otras Las especies cambian, surgen nuevas y otras

se extinguense extinguennn El proceso de cambio es lento y gradualEl proceso de cambio es lento y gradualnn 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

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



El aporte revolucionario de Darwin

nnproponer 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

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

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

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

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



Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución (1950)



Aportes de la Genética

Las Leyes de Mendel

Conceptos de genotipo y fenotipo

Las mutaciones son la materia prima del cambio evolutivo

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



Eficacia biológica

Relacionada a la probabilidad de los Relacionada a la probabilidad de los individuos de sobrevivir y transmitir individuos de sobrevivir y transmitir sus genes a la siguiente generacisus genes a la siguiente generacióón n (genes involucrados en longevidad, (genes involucrados en longevidad, fertilidad y viabilidadfertilidad y viabilidad11 de la de la descendencia)descendencia)

1 1 viabilidad: posibilidad de vivirviabilidad: posibilidad de vivir



Equilibrio de Hardy-Weinberg

nn 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 naturalnatural

nn 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 población bajo 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 bajo presión de la selección su frecuencia en la población seráprogresivamente mayor



Concepto de especie (Ernst Mayr)

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



Especiación

nSi 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

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



Algunos conceptos importantes

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

nnMacroevoluciMacroevolucióónn: : grandes cambios grandes cambios por encima del nivel de especiepor encima del nivel de especie



La microevolución

La La BistonBiston betulariabetularia



La macroevolución

El gran El gran áárbol rbol de la vidade la vida



El Neodarwinismo sostiene

nn 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

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

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

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



La Teoría del Equilibrio Puntuado (1980)

n 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 especiaciónn El motivo de la crisis son grandes

modificación del ambiente



La Teoría Neutralista de la evolución (1983)

nn La mayorLa mayoríía de a de los genes mutantes (nuevos los genes mutantes (nuevos alelosalelos) son ) son selectivamente neutrosselectivamente neutros

nn 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

nn 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 numerosos n de numerosos alelosalelos en la poblacien la poblacióónn

nn La selecciLa seleccióón natural no explica la mayorn natural no explica la mayoríía de los a de los cambios gencambios genééticosticos



“Hay una especie de diálogo entre los datos y las teorías ” 1

La progresiva falta de adecuación de una teoría con la realidad causa anomalías que llevarán, finalmente, a sustituir la teoría antigua por una nueva con mayores poderes explicativo y predictivo

1 Juan Luis Juan Luis ArsuagaArsuaga. Espa. Españña, 2002a, 2002



La evolución humana

Pisadas humanas (-3.6 m.a) de Laetoli, Tanzania, África.Descubiertas por Mary Leaky, 1979



Los primeros mamíferos

nn Origen: Origen: --200 a 200 a --250 250 m.am.a..nn Evolucionaron a partir de Evolucionaron a partir de

reptiles primitivosreptiles primitivosnn 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.).)

nn Amamantan a sus crAmamantan a sus crííasasnn HomeotermosHomeotermosnn Cuerpo cubierto de peloCuerpo cubierto de pelo



Género primate: sus adaptaciones evolutivas

nn VisiVisióón binocular n binocular nn Manos con cinco dedos, Manos con cinco dedos,

pulpejo y upulpejo y uññas planasas planasnn Inteligentes (desarrollo Inteligentes (desarrollo

progresivo del cerebro)progresivo del cerebro)nn Pulgar oponiblePulgar oponiblenn Buena coordinaciBuena coordinacióón ojon ojo--

manomanonn Muy socialesMuy socialesnn ““Poco especializadosPoco especializados””



Primates

n Prosimios (loris, lémures)nMonos del Nuevo MundonMonos del Viejo Mundon Primates antropomorfos: gibón,

orangután, gorila, chimpancénHomínidos1: Homo sapiens y sus

ancestros fósiles

11: clasificaciclasificacióón tradicionaln tradicionalPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Clasificación cladogenética1

nn HomHomíínidosnidos: : HomininosHomininos y Primates y Primates antropormorfosantropormorfos

nn HomininosHomininos: Homo : Homo sapienssapiens y sus fy sus fóósiles siles ancestrales (primates bancestrales (primates bíípedos)pedos)

11 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

nn Ancestros comunesAncestros comunesnn Casi todos omnCasi todos omníívorosvorosnn Igual fIgual fóórmula dentalrmula dentalnn FonaciFonacióón complejan complejann Gran desarrollo Gran desarrollo

cerebralcerebralnn Complejas relaciones Complejas relaciones

socialessocialesnn Usan herramientasUsan herramientas



Hombres y chimpancés

nnHomo Homo sapienssapiensnnPanPan paniscuspaniscusnnPanPan trogloditatroglodita



Otra manera de pensar

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

nn Homo Homo sapienssapiensnn Homo Homo paniscuspaniscusnn Homo trogloditaHomo troglodita



Conceptos

nn HomHomíínidosnidos:: Conjunto de especies de la Conjunto de especies de la familia humana familia humana (todas extinguidas excepto (todas extinguidas excepto Homo Homo sapienssapiens))

nn HominizaciHominizacióónn:: 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)

nAustralopithecus

nHomo: 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)

n Varias especies identificadas (anamensis, afarensis, africanus, sediba)

n Vivieron en Áfrican 400 a 500 cm3 de

capacidad craneanan Bipedestación

““LucyLucy””: f: fóósil de A. sil de A. afarensisafarensisdescubierto por descubierto por DonaldDonald JohansonJohanson. . EtiopEtiopíía, 1974a, 1974



Australopithecus afarensis: la niña de Dikita (2006)



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



...y el desarrollo cerebral después

300

600

900

1200

1500

1800

0.00.51.01.52.02.53.03.5

Date (Ma)

Cra

nial

Cap

acity

(cc)



Homo habilis (-2 Ma)

n Vivió en African 700 cm3 de

capacidad craneanan Usó herramientas



Homo erectus (-1.5 Ma)

nn SaliSalióó de de ÁÁfricafricann Numerosas variantes Numerosas variantes

geogrgeográáficasficasnn 1000 cm1000 cm33 de de

capacidad craneanacapacidad craneanann EmpleEmpleóó el fuegoel fuegonn ViviVivióó en cavernasen cavernasnn Se extinguiSe extinguióó

tardtardííamenteamente



Homo sapiens (-100000 años)

nn Nuestra especieNuestra especienn Origen en Origen en AfricaAfricann Sobrevivientes de un Sobrevivientes de un

cuello de botella (cuello de botella (--50000 50000 a.)a.)

nn MMáás de 1400 cm3 de s de 1400 cm3 de capacidad craneanacapacidad craneana

La especie única



Homo sapiens: la salida de Africa(-50000 a -70000 años)

nn ¿¿Descendemos de Descendemos de una pequeuna pequeñña a poblacipoblacióón de n de supervivientes supervivientes (menos de diez mil (menos de diez mil individuos)?individuos)?



La Eva mitocondrial: estudios sobre el ADNm

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

nn HabrHabríía vivido hace unos 150000 a. a vivido hace unos 150000 a. nn PosePoseíía el a el ADNmADNm del que desciende todo el del que desciende todo el

ADNmADNm de las actuales mitocondrias de las actuales mitocondrias humanas (estudios del linaje humanas (estudios del linaje matrilinealmatrilineal) )



Homo neanderthalensisnn ExistiExistióó hace hace --250000 a 250000 a --20000 a.20000 a.nn ViviVivióó en Europa y Asiaen Europa y Asiann Adaptado al ambiente glacial Adaptado al ambiente glacial nn 1500 cm1500 cm33 de de desarrollo cerebraldesarrollo cerebralnn Diferente organizaciDiferente organizacióón del cerebron del cerebro



Homínidos más antiguos: Ardipithecusramidus, Orrorin tugenensis, Saelanthropuschadensis…

Toumai: -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

? ?

?

?

?

?

?

?

?

Homo sapiens: una sola rama verde



Otro posible camino evolutivo

AustralopithecusAustralopithecuspodrpodríía ser a ser colateral a la colateral a la llíínea evolutiva nea evolutiva humana humana



Algunas conclusiones:

nSomos animales nLa humanidad actual pertenece a una

única especie: Homo sapiensnÁfrica es la cuna de la humanidadnCompartimos ancestros comunes con

especies actualesnResultamos de un largo y probablemente

errático proceso evolutivonEstamos 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”

Juan Arzuaga



Luigi 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 deberLa ciencia deberíía a proporcionar certezas? En realidad, sproporcionar certezas? En realidad, sóólo lo pueden darlas la religipueden darlas la religióón (a quien las acepte). n (a quien las acepte). El hecho de que cada religiEl hecho de que cada religióón ofrezca certezas n ofrezca certezas distintas puede ser preocupante, pero al parecer distintas puede ser preocupante, pero al parecer esto no perturba a los creyentes. Lo mismo se esto no perturba a los creyentes. Lo mismo se puede decir de ciertas convicciones puede decir de ciertas convicciones polpolííticasticas”…”…



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