natural a la luz de la genética?

1 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Grado 10 Tema

Ciencias naturales ¿Cómo se explica la selección

Unidad 2 ¿De qué está hecho todo lo que nos rodea?

Nombre: Curso:

La evolución

La evolución es un proceso complejo, en el cual diversas modificaciones genéticas han generado en

los seres vivos cambios en su estructura morfológica y fisiológica, adaptándolos y ayudándolos a sobrevivir a los cambios ambientales que constantemente sufre nuestro planeta. Por tanto, los seres vivos constantemente se encuentran en una dinámica de adaptación a las necesidades cambiantes que les genera el entorno natural.

En este sentido, la adaptación es

un proceso en el cual un ser vivo presenta alguna necesidad, como alimentarse, reproducirse y sobrevivir y aquellos que posean algún carácter que les permita satisfacer dicha necesidad, podrá sobrevivir. Por ejemplo, las nutrias marinas en la Figura 1, para poder dormir en el mar, se agarran de sus patas mientras flotan, evitando así que las corrientes las separen mientras duermen, esta es una adaptación que les permite no solo mantener la unidad del grupo sino que ayuda a la supervivencia de los juveniles.

Figura 1. Nutrias marinas durmiendo

Entonces, el proceso evolutivo consiste en una dinámica en donde las diversas especies de animales

se ven influenciados por los cambios que ocurren en el planeta, los cuales se ven afectados por la necesidad de alimentarse, reproducirse y en general sobrevivir, haciendo así que aquellos que se logren adaptar a dichos cambios y suplir sus necesidades lograran sobrevivir y perpetuar su especie.

genética?

Página de consulta:

https://contenidosparaaprender.colombiaaprende.edu.co/G_10/S/menu_S_G10_U02_L04/inde

x.html

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2 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

En grupos de trabajo o en f o rma individual, observa las i lust rac iones (F igura 2, 3, 4), qu e aparecen a c o n t i nu a c i ón y determina qué a l imento es y descr ibe sus caracter íst icas observables:

Figura 2

Figura 3

Figura 4

genética?

3 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Ahora, observa detal ladamente cada una de las i lust ra ciones de a l imentos de consumo actuales Figura 5, 6, 7 y nu evamen t e men c i o na las carac teríst icas observables:

Figura 5

Figura 6

Figura 7

genética?

4 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

D e a cu erdo con tu s observac iones y caracterizac iones, aparea los a l imentos actuales con su anc es t ro co r respond ien te :

Ahora sabemos que muchos de los alimentos que consumimos en nuestra actualidad son diferentes al ancestro del que derivan, sin embargo, ¿Cómo pudo ocurrir dicha trasformación en los alimentos? y ¿Por qué se presenta ésta transformación?

Responde estos interrogantes en los cuadros que aparecen a continuación, intenta crear explicaciones argumentativas para cada respuesta.

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5 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

1. ¿ Cóm o pudo o cur r i r di cha t ras f o rmac ión e n los alimentos?

2. ¿Por qué se presenta ésta t rans formac ión?

A partir de la reflexión realizada en la clase, escribe los objetivos que quieres alcanzar durante la clase.

genética?

6 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

» Establezco la relación que existe entre las mutaciones y la selección natural.

» Determino los argumentos más importantes sobre la teoría sintética de la evolución.

» Interpreto el papel explicativo de la teoría evolutiva de los fenómenos biológicos.

Actividad 1: ¿La mutación será un camino hacia la evolución?

Fase 1: ¿Todas las mutaciones son iguales?

Mut a c i ó n : Son cambios que ocurren en los genes que forman parte del genotipo de los seres

vivos, proporcionando variantes en el genoma las cuales pueden ser heredadas. Ellas aportan la variabilidad existente en los organismos, siendo la materia prima de la evolución.

En la actual teoría sintética de la evolución reconocemos que existen diferentes agentes de

cambio para las especies biológicas, entre los cuales tenemos: la mutación, el flujo de genes, la deriva genética, el apareamiento no aleatorio y la selección natural. La mutación, es uno de los pilares fundamentales de la teoría evolutiva y uno de los responsables de la aparición de nuevas frecuencias alélicas, pues le permiten a los seres vivos adquirir nuevos caracteres, los cuales serán entonces los que le posibiliten o le dificulten a las diferentes especies biológicas adaptarse al medio y sobrevivir, para después evolucionar.

Para comprender lo anterior analicemos y desarrollemos las siguientes actividades:

Revisa los siguientes c o n c ep t o s y aparea los t ipos de mu ta c i ó n con la i lus tra ción

co r respond ien te :

Muta c i o ne s deletéreas o letales : son aquellas que afectan la supervivencia de los individuos, ya sea

ocasionándoles la muerte antes de alcanzar la madurez sexual o disminuyendo su capacidad para adaptarse al medio.

Muta c i o ne s neut ra le s : son todas aquellas mutaciones que pueden afectar tanto el fenotipo como el genotipo de un organismo, sin embargo aunque los cambios sean drásticos, éstos no comprometen la supervivencia del individuo, por lo que no afectan su supervivencia.

Muta c i o ne s benéfi cas : Son aquellas que benefician o mejoran las posibilidades de un organismo para sobrevivir en su ambiente y permiten además perpetuar la especie por medio de la descendencia. Estas mutaciones por lo general les confieren a los organismos una ventaja selectiva, por lo que la selección natural tiende a preservar y transmitir a la descendencia, aquellos cambios que mejoren los procesos adaptativos de la especie.

Aplica lo leído en la lectura: ¿Todas las mu ta c io n es son iguales? y aparea las Figuras 8, 9, y 10

con el t ipo de mu ta c i ó n co r respond ien te:

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7 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Mutación benéfica

Figura 8. Serpiente de dos cabezas

Mutaciones deletéreas o letales

Figura 9. Colibrí albino

Figura 10. Panda gigante

Fase 2: Las mutaciones y las especies biológicas

C o n o z c amo s al panda : Una niña va al zoológico

con su hermano mayor, ambos se acercan a observar diferentes animales, pero la niña siente mucha atracción por los pandas, por lo que su hermano decide llevarla a ver el hábitat del panda. En el hábitat, la niña observa a un gran panda sentado comiendo tallos de bambú.

A ella le causó mucha curiosidad la forma en que comía el panda, pues el agarraba los tallos con su mano y los llevaba a su boca.

Mutación neutral

Figura 11. Panda comiendo

tallos de Bambú

genética?

8 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Mientras observaba como se alimentaba el panda, decidió mirar fijamente su mano y le pareció ver que el panda poseía seis dedos.

Muy impresionada por lo que vio, miro inmediatamente la tablilla que mostraba la huella y los huesos de la mano del panda Figura 12. Sin embargo esto la confundió más, pues en la huella ella contaba cinco dedos Figura 11. y en la imagen de los huesos de la mano contaba seis.

Figura 12. Huella y huesos

de la mano del Panda

Debido a esta confusión, decide preguntarle a su hermano:

¿Cuántos dedos en realidad posee el panda? y ¿Por qué su mano no es igual a la de los demás osos?

A par tir de la historia de los he rmano s y el panda, reflexiona con ayuda de tu s c ompañe ro s en

t o r n o a las siguientes preguntas:

1. ¿Cuantos dedos en realidad posee el panda? Describe las características que observas, tanto

para la estructura ósea de la mano, como para la forma y estructura de su huella.

2. ¿Por qué su mano no es igual a la de los demás osos? Comenta cómo funciona y para qué le sirve el “sexto dedo” al panda.

genética?

9 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

A par tir de los debates y d is cus iones realizadas en t u clase, re la ciona t o do lo que has visto y escr ibe con ayuda de t u maest ro un t exto en el qu e respondas: ¿cuáles c rees qu e son los pr incipales e l ement os dent ro de un p ro c e so evolutivo?

Fase 3: La mutación y la teoría evolutiva

Revisa cada una de las teorías o leyes, e identifica el desarrollo progresivo a de estas a través

del tiempo de los aportes de cada una. Para ello, analiza cada una de las teorías y extrae sus principales características. Posteriormente, escribe el nombre de cada una de las teorías en la fecha que aparece al final de esta fase, creando una línea del tiempo, la cual muestra un desarrollo progresivo de la teoría evolutiva.

Teor ía evolut iva Darwin iana : postula que todos los organismos provienen de un ancestro común y la diversidad de los seres vivos se da a través de la selección natural. Así mismo, se postula que: las especies son variables, algunas de las variaciones que sufren las especies pueden ser heredadas, muchas de las crías que nacen no sobreviven y la reproducción no es al azar.

Teor ía S inté t ica de la Evo lu c ió n por The o do r Dobszansky y o t ros : en esta teoría se considera que las variaciones de los organismos se dan a través de las mutaciones y la recombinación genética. En este sentido las especies surgen a través de la recombinación de los alelos y su respectiva frecuencia entre las generaciones.

Teor ía de la Muta c i ó n po r Hugo de Vries : considera a las mutaciones como el verdadero agente del cambio orgánico en lugar de la selección natural. Postula que todo cambio evolutivo se debe a las mutaciones generando discontinuidad génica, la selección natural solo elimina mutaciones deletéreas y si la variación y recombinación génica no producen mutaciones o alteraciones en la información genética no se establecen nuevos caracteres.

genética?

10 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Leyes de Mendel (leyes de la herencia genética): Mendel postulo a través de sus trabajos: El principio de uniformidad (el cruce de homocigotos genera sólo heterocigotos) El principio de segregación (los organismos pueden trasmitir caracteres que en ellos no se manifiestan)

El principio de segregación independiente (los caracteres se transmiten independientemente unos de otros).

1859 1865 1901 1940

Explica qu é argumentos o qu é c rit erio s tuv iste en c u en ta para realizar la l ínea del t iempo. Cons t r uy e un tex to argumenta t ivo con co h es ió n y coh er en c ia en donde realices t u expl icación :

genética?

11 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Actividad 2: Investiguemos el origen de la mano del panda

En las actividades anteriores abordaste la importancia de las mutaciones dentro de los procesos

evolutivos, como también un ejemplo, en donde pudiste observar su pertinencia y función en la vida y supervivencia de una especie biológica (Panda).

Sin embargo, aún no sabes cómo ocurren las mutaciones, cómo ayudan dentro de los procesos adaptativos y cómo son transmitidas a los descendientes. Para resolver estas inquietudes, a continuación las analizaremos en varias fases para comprender función e importancia de la mutación en la teoría sintética de la evolución.

Fase 1:

Las siguientes preguntas permiten comprender e interpretar la teoría evolutiva, pues abordan el

proceso evolutivo de forma progresiva. Partiendo desde lo micro; en este caso los genes hasta lo macro; los cambios de los seres vivos con el paso del tiempo.

1. ¿De qué manera se almacena y se expresa la información biológica de los seres vivos?

2. ¿Cómo cambia la información genética?

genética?

12 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

3. ¿Los seres vivos que habitan el planeta siempre han tenido la misma forma?

Fase 2:

El linaje evolutivo del Panda ha sido un centro de dudas y confusión durante muchos años, desde el año 1869 cuando Armand David al ver al panda por primera vez y estudiarlo, lo clasificó dentro de la familia de los osos, bajo el nombre de Ursus melanoleucus. Posteriormente, Milne-Edward, colega de David, al estudiar su material óseo, lo emparentó más con los mapaches. Esta confusión ha durado muchísimos años, en donde diversos estudios aludían la genealogía del panda de un lado al otro. No obstante, el empleo de algunas técnicas moleculares, como es el caso de la hibridación del ADN, las distancias genéticas de aloenzimas (Sarich 1973; O´Brien et al. 1985), las distancias genéticas usando electroforesis de proteínas de dos dimensiones (Goldman et al. 1989; O´Brien 1989) y la secuenciación de genes mitocondriales (Peng et al. 2007), han proveído un fuerte soporte de que el panda gigante comparte el mismo ancestro con todos los osos modernos, por lo tanto, actualmente la inclusión del panda gigante dentro de la familia de los osos es firme.

Sin embargo, cuando observamos un Panda y un oso Grizzli, notamos una gran diferencia en ellos, en cuanto a la alimentación, pelaje y comportamiento. A diferencia de los demás osos, el Panda solo se alimenta de tallos de bambú, adaptando una posición y forma de alimentación única de su especie, pues a diferencia de los demás osos, los Pandas pueden agarrar y manipular su alimento. Esto se debe a que, él a diferencia de los demás, presenta una modificación en el hueso sesamoideo radial (ver Figura 12). Este hueso, en los osos es pequeño, pero en la muñeca de los osos Panda, es agrandado y alargado, hasta casi igual de largo que los huesos metapodiales de los verdaderos dedos. Se encuentra bajo una almohadilla de la mano delantera del panda y posee un musculo que le otorga movilidad y agilidad, llamado abductor del sesamoideo radial.

Está estructura ósea no es nueva; es una parte anatómica familiar remodelada para una nueva función; desarrollada con el pasar de los años, que les ha permitido a los Pandas utilizar las garras de una forma hábil, porque sujetan los tallos de bambú entre sus garras y los despojaban de sus hojas, pasándolos entre el pulgar y el resto de los dedos. Lo que ha demostrado la funcionalidad de la posesión de un pulgar oponible y diestro que manifiesta éxito de adaptabilidad a los individuos de esta especie.

A continuación podemos observar la línea evolutiva del panda con la de otros osos y

mapaches,ver Figura 13.

genética?

Millonesdea

ñosantesdelaa

ctualidad

Trem

arctinae

Mioce

no

Procyoninae

Ailu

ropodinae

Ursinae

Olig

oce

no

Ailu

rinae

Bezudo Oso

de

anteojos Panda

Oso negro Oso negro

13 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Oso pardo Oso pola r Asiático Amer icano

Plei stoceno

P l ioceno

10

15

20

25

Oso Malayo

Oso Panda g igante Mapache menor

30

35

Ursidae Procton idae

40 Otras familias de ca rnívoros

Figura 13. Línea evolutiva de los Ursidae

Luego de conocer más sobre la evolución del panda, observa las dos imágenes que aparecen a continuación en la Figura 14-15 y escribe un texto describiendo las características que observas en cada caso, explicando qué papel cumple cada característica identificada en cada de las figuras.

VS

Figura 14: Oso Pardo alimentándose Figura 15: Panda alimentándose

genética?

14 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Figura 14: Oso Pardo alimentándose

Figura 15: Panda alimentándose

D e a cu erdo con las anter iores imágenes y lo qu e has escr i to reflexiona en t o rn o a la sigu iente pregunta:

• ¿Qué proceso pudo determinar el origen del pulgar y por qué?

a. Mutación

b. Depredación

c. Reproducción

d. Flujo de genes

genética?

XY

X XX Y

15 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Justifica tu respuesta:

Fase 3:

Una de las características o condición principal de la evolución, es la capacidad de los individuos

de transmitir su información genética a la descendencia y así perpetuar la especie. En los cuadros de Punnett puedes observar cada combinación posible para expresar los alelos dominantes (representados con letra mayúscula) y recesivos (letra minúscula); los cuales determinan las probabilidades de que un genotipo pase a la descendencia. Por ejemplo, en la Figura 16 podemos observar los alelos de los gametos tanto del padre como de la madre, cuando los padres se reproducen. La combinación de los alelos determinará el sexo del hijo al nacer, por lo que el cuadro de Punnett nos permite saber las posibilidades que tienen los padres de tener un hijo hombre o

Padres X X X

Gametos (espermatozoides) (óvulos)

Descendencia

Gametos masculinos Gametos femeninos

X Y

X X X X Y

X X X X Y

Figura 16: Cuadro de Punnett mostrando la determinación del sexo

genética?

Genotipo Materno aa Genotipo Paterno Aa Genotipos:

A:

carácter

dedos

normales

16 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

En conse cuenc ia , en la siguiente activ idad trabajaras en un cu adro de Punnet t , en donde podrás encon t rar la c omb in a c i ó n h ipo tét i ca de alelos, para lograr la t ransmis ión del carác ter del “pulgar del panda” a la descendencia . Así mismo, analiza e in terpreta qu e significado posee para la evo lu c ión qu e un geno t i po presen te una f re cuenc ia alta de transmis ión :

a: carácter modificación sesamoide radial

Ahora responde:

• ¿Qué significa para la evolución que un genotipo tenga una frecuencia de alta transmisión?

Fase 4:

Ya aprendiste cómo funcionan las mutaciones dentro de los procesos evolutivos, los tipos

de mutaciones, los diferentes postulados de la teoría evolutiva y la importancia de las altas probabilidades de trasferencia de un carácter a descendientes. Pero no se ha estudiado la relación que poseen las mutaciones con los procesos adaptativos, así que observa y lee cada uno de los mecanismos de supervivencia de los osos panda en las figuras 17, 18, 19 respectivamente y responde:

El or igen del pulgar del panda probab lement e perm it ió la adaptac ión del este oso a su medio, en t on c es ¿en cuá l de los siguientes mecan i smo s de superv ivenc ia c rees qu e se d io or igen al pulgar del panda? Enc iérra la con un c í r cu lo.

genética?

17 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Figura 17:

Panda sosteniendo

tallos de bambú

mientras se alimenta

A l iment a c i ón : el desarrollo del sesamoide radial le confirió una ventaja evolutiva a los pandas al permitirles maniobrar con destreza y facilidad los tallos de bambú.

Figura 18:

Pandas escalando un

árbol

Desplazamiento : la

existencia del sesamoide radial le permitió al panda poder trepar grandes troncos con mayor facilidad.

Figura 19:

Pandas luchando

De fensa : el sesamoide

radial le resulta de una gran herramienta durante los confrontamientos, pues les permite a los pandas agarrarse de su

• ¿Por qué seleccionaste esta situación particular?

genética?

18 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Teoría evolutiva

Cons t r uy e un mapa c on c eptu a l en el que incluyas las t emát i cas abordadas.

Reflexión sobre el papel que juega la teoría evolutiva en la comprensión de los procesos (mutación, adaptación, selección natural y evolución) y sistemas biológicos.

A c o n t i n ua c i ó n aparece una frase cé lebre de T h eodo r Dobszansky, léela y analízala. A par tir de ella, escr ibe un ensayo en el cua l expongas; cómo a través de la t eoría s in té t i ca de la evo lu c ión podemos en t ender el p ro c e so de c amb io morfo lóg ico, genét i co y c o ndu c t u a l de los seres vivos.

“Nada en la biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución”

genética?

19 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Lista de referencias

Curtis, H., Schenek, A. (2008). Curtis. Biología. Ed. 7. Madrid: Editorial Panamericana. p.p: 148-417.

Gould, S. (1980). EL PULGAR DEL PANDA. Barcelona: Editorial Critica. Understanding Evolution. 2015. University of California Museum of Paleontology. Obtenida el 25 de marzo de 2015, de http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/ evo_01_sp

genética?

20 ¿Cómo se explica la selección natural a la luz de la

Lista de figuras

Figura 1: Nutrias marinas durmiendo. CIER-SUR 2015

Figura 2: Zanahoria morada Cuevas Bajas. Esali Alimentación. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/Zanahoria_ morada_ Cuevas_ Bajas.jpg/329px-Zanahoria_morada_Cuevas_Bajas.jpg

Figura 3: Perennial Teosinte (Zea diploperennis). Matt Lavin. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a3/Perennial_Teosinte_ %28Zea_ diploperennis%29.jpg/288px-Perennial_Teosinte_%28Zea_diploperennis%29.jpg

Figura 4: CC BY-SA 3.0. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/Johannisbeertomaten.jpg /640px- Johannisbeertomaten.jpg

Figura 5: Zea mays convar. mazorca Saccharata (1). Rasbak Attribution-Share Alike 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic license. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/thumb/4/47/Zea_mays_convar._saccharata_cob_%281%29.jpg/450px-Zea_mays_ convar._saccharata_cob_%281%29.jpg

Figura 6: Tres tomates. Vladimir Morozov. ( CC BY-SA 2.0 ). http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8b/Tomates_-_Vladimir_Morozov. jpg/800px-Tomates_-_Vladimir_Morozov.jpg

Figura 7: Daucus carota. Carl Axel Magnus Lindman. Public domain. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Daucus_Carota.jpg

Figura 8: Serpiente de dos cabezas. CIER-SUR 2105

Figura 9: Colibrí albino. CIER-SUR 2105

Figura 10: Panda Gigante. CIER-SUR 2105

Figura 11: Panda comiendo tallos de Bambú. CIER-SUR 2105

Figura 12: Huella y huesos de la mano del Panda. CIER-SUR 2105

Figura 13: Línea evolutiva de los Ursidae. CIER-SUR 2105

Figura 14: Oso Pardo alimentándose. CIER-SUR 2105

Figura 15: Panda alimentándose. CIER-SUR 2105

Figura 16: Cuadro de Punnet mostrando la determinación del sexo. CIER-SUR 2105

Figura 17: Panda sosteniendo tallos de bambú mientras se alimenta. CIER-SUR 2105

Figura 18: Pandas escalando un árbol. CIER-SUR 2105

Figura 19: Pandas luchando. CIER-SUR 2105

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