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GUÍA 4 GENÉTICA DE LAS POBLACIONES

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GUÍA 4 GENÉTICA DE LAS POBLACIONES

  1. 1. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN ¿GENÉTICA, POBLACIONES, ESPECIES, ESPECIACIÓN, TENDRA ESTO ALGUNA RELACIÓN? INSTITUCIÓN EDUCATIVA MALTERÍA “LIDERAZGO EN EMPRENDIMIENTO Y DESARROLLO HUMANO” “TRABAJEMOS JUNTOS PARA FORTALECER NUESTRO MODELO ESCUELA NUEVA” Área: CIENCIAS NATURALES Grado: NOVENO Código: CN-4 Acompaña: CARMENZA RAMIREZ GÓMEZ. ♥ NOMBRE DE LA UNIDAD: EL PENSAMIENTO EVOLUTIVO Y LA DIVERSIDAD. ♥ TEMA CENTRAL DE LA GUIA: La genética de las Poblaciones ♥ COMPETENCIA: Explico mediante ejemplos la evolución poblacional, su equilibrio, mecanismos de evolución, la selección natural y adaptación y la especiación. Vivamos los momentos A-B-C-D-E. Juntos: VIVENCIA, CONOCIMIENTO, USO, PROPOSICIÓN, COMPLEMENTACIÓN A VIVENCIA 1. ¿Qué crees que podria pasar si un oso polar no fuese blanco sino café o si un cactus en vez de tener espinas tuviese hojas? 2. ¿ Recuerdas un ejemplo mencionado en el video visto en clase, sobre las mariposas de los abedules de Manchester, antes y después de la industrialización? Cómo explicas lo ocurrido? 3. Un predador como el león y su presa, consideras que se le podria considerar como que mutuamente actúan como un factor de selección natural? 4. Existe un pez llamado el pez hoja y éste flota en la superficie confundiéndose con la hojarasca. Piensa y analiza, qué beneneficio trae para él esta apariencia? 5. Hay un pez que se encuentra en Sudamérica llamado temblón, tiene una adaptación en su sistema muscular que le permite producir una descarga eléctrica hasta de 500 voltios; analiza como puede utilizar ésta ventaja para su supervivencia? 6. Consulta una descarga de quinientos voltios que tanto podria afectar a un animal? BFUNDAMENTACIÓN 1. LATEORÍASINTÉTICA DELAEVOLUCIÓN Con el redescubrimiento de los trabajos de Mendel, los neodarwinistas pudieron dar explicación contundente a muchas de las hipótesis propuestas por Darwin. Los nuevos estudios en genética buscaron aplicar las leyes de la genética mendeliana para explicar cómo ocurre la evolución en la escala de las poblaciones y así nació la genética de poblaciones. La genética de poblaciones estudia la composición genética de las poblaciones naturales, la transmisión de los caracteres hereditarios de una generación a la siguiente y los cambios que experimenta dicha composición a lo largo del tiempo. Población en genética se refiere a un grupo de organismos de la misma especie que comparten el mismo habitat y se reproducen entre ellos. La teoría sintética neodarwinista explica que los caracteres hereditarios dependen de partículas de información genética, llamados genes. Recuerda que las mutaciones, crean nuevas alternativas para los caracteres, llamadas alelos, y generan la variedad sobre la cual actúa la selección natura variabilidad se conoce como patrimonioóacervogenético. Una población determinada, dada su variabilidad genética, tendrá cierta frecuencia alélica de los diferentes alelos para cada uno genes. La genética de poblaciones explica que evolución, en la escala de las poblaciones, son los cambos en la frecuencia alélica. Adicionalmente, la genética de poblaciones denomina mecanismos de evolución a las causas de dichos cambios. 2. EVOLUCIÓ POBLAC1ONAL: Un ejemplo patético es la de las mariposas de Manchester, Inglaterra. Recuerda la explicación y discusión realizada con la la profe. (liqúenes blancos de los abedules). 2.1 Explicación genética: La población de mariposas tenía un patrimonio genético desde el comienzo, correspondiente a todos los alelos de todos sus genes. Dentro de este patrimonio encontrábamos el alelo color de cuerpo y el alelo color de cuerpo negro, en determ proporciones. El mecanismo de evolución fue la selección natural. 2.2 Las fuentes de variabilidad: mutación y recombinación: Recordemos que , las mutaciones son cambios inesperados y al azar de la información genética. Las mutaciones permiten la introducción de nuevos alelos a la población y aumentan la diversidad genética. Son la materia prima sobre la que trabaja la selección natural. En organismos asexuales, la única fuente de variabilidad es la mutación, ya que los descendientes son genéticamente idénticos al padre. En organismos de reproducción sexual, la mutación es la fuente de alelos nuevos, pero la variabilidad genética se asegura gracias a la recombinación genética que ocurre durante la meiosis. En el ejemplo de las mariposas vemos la importancia de la variabilidad genética. Gracias a ella, las mariposas pudieron sobrevivir a un cambio en el ambiente; de no haber existido la mutación color negro, probablemente la población no habría sobrevivido al cambio ambiental. Por esto se dice que la diversidad genética es adaptativa, o favorece la adaptabilidad, dado que incrementa las posibilidades de supervivencia de la población a cambios ambientales. La reproducción sexual asegura, mediante la recombi- nación genética, que todos los individuos sean diferentes y por tanto también adaptativa. Las especies de reproducción asexual compensan la falta de recombinación con altas tasas de reproducción, que aumentan la frecuencia de mutaciones. Recuerda que, para que una mutación tenga relevancia para la población, sea benéfica, o perjudicial, debe poder transmitirse a la descendencia, es decir que tiene que ocurrir en las células sexuales. 3. EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG A principios del siglo XX, el matemático inglés G. H. Hardy y el médico alemán W. Weinberg llevaron a cabo, en forma independiente, los primeros estudios en genética de poblaciones. Ellos reflexionaron acerca de las condiciones que debería tener una población para que no ocurriera evolución o cambio de las frecuencias alélicas. Dicha población ideal, se dice, estaría en equilibrio de Hardy-Weinberg, y debería cumplir todas las condiciones siguientes: 1 AGOSTO 6 de 2015
  2. 2. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN 1. Todos los individuos deben tener la misma probabilidad de sobrevivir y reproducirse, es decir, no ocurre selección natural. 2. No se debe presentar la aparición de nuevos alelos mediante mutación. 3. No debe existir flujo de genes con otras poblaciones de la misma especie, es decir, no hay migración. 4. Todos los individuos deben tener la misma posibilidad de reproducción, es decir, no ocurre selección de pareja. 5. La población debe ser inmensamente grande para que no ocurran cambios en las frecuencias debido al azar. Según el equilibrio de Hardy-Weinberg, de no cumplirse una sola de estas condiciones ocurrirá evolución en la población. 4. MECANISMOS DE EVOLUCIÓN POBLACIONAL: Se tiene selección natural, mutación, migración, selección sexual y deriva genética. 4.1 Selección natural: Como ya se menciono anteriormente, la selección natural es tal vez uno de los mecanismos más importantes y frecuentes para que las poblaciones evolucionen. Si algunos genotipos tienen mayor probabilidad de sobrevivir que otros, como ocurrió con las mariposas de Manchester, algunos alelos tenderán a predominar sobre otros y habrá evolución poblacional. De hecho, Darwin identificó este mecanismo como el motor de la evolución, ya que es el único medio de adaptación al ambiente. 4.2 Mutación: La mutación puede alterar muy poco las frecuencias de los alelos si, por ejemplo, en una población de diez millones de individuos, aparece sólo uno con una nueva característica. Sin embargo, vimos que las mutaciones son la materia prima de la evolución y, si no existieran, no ocurriría evolución, ya que todos los genotipos serían idénticos. Las mutaciones son pre-adaptativas, es decir, que no se presentan únicamente las que son beneficiosas sino que se dan en todas las direcciones y la selección natural favorece a los portadores de las mutaciones beneficiosas. 4.3 Migración: La migración de los individuos entre poblaciones es otro factor de diversidad genética. El patrimonio genético puede variar por el aporte o sustracción de aleles por migración.. El grado de esta variación depende del del flujo migratorio. Igualmente, las migraciones permite que las poblaciones mantengan su unidad como especie. 4.4 Selección Sexual: No todos los individuos de una población tienen la misma posibilidad de reproducirse. Además del efecto de la selección natural, las parejas presentan internamente un tipo de selección de pareja, llamada selección sexual. El caso más evidente es el de los machos alfa ó machos dominantes, en muchas especies de mamiferos son ellos quienes tienen mayores probabilidades de reproducirse y, por lo tanto, mientras mantenngan su categoría, sus alelos son los que predominan en la población. 4.5 Deriva genética: Son los cambios que ocurren en la frecuencia alélica de una población de pequeño tamaño por causas del azar. Por ejemplo, en una población el 3% presenta cierto alelo. Si la población es de cien mil individuos, es muy poco probable que los tres mil individuos portadores del alelo desaparezcan sólo por efecto del azar. Por el contrario, si la población es de cien individuos, es muy probable que por cualquier motivo los tres individuos portadores del alelo desaparezcan antes de dejar descendencia y la frecuencia cambie del 3% al 0% en una generación. Cuando una población es tan pequeña que sus frecuencias alélicas cambian por simple producto del azar, se dice que está en deriva genética. Lo interesante de la deriva genética es que ocurre independientemente de la selección natural, es decir, que los alelos predominantes son producto del azar y no son necesariamente los de los individuos más aptos. Existen dos casos particulares de deriva genética: el efectofundador y el fenómeno del cuellodebotella. Efecto fundador ocurre cuando unos pocos individuos dan origen a una nueva población. Cuantos menos individuos sean, más influyentes serán sus características en la nueva población y, por tanto, más distinta será su progenie respecto a la población madre. Fenómeno del cuello de botella ocurre cuando una población muy grande queda reducida a unos cuantos miembros por causas extremas. En caso de recuperarse, la nueva población queda con un patrimonio genético reducido y totalmente diferente al de la población inicial. 5. SELECCIÓN NATURAL: La selección natural actúa sobre los fenotipos de los organismos y así produce cambios en las frecuencias de los genotipos. Existe la creencia generalizada de que la selección natural consiste en la supervivencia del más fuerte pero, en realidad, no es cuestión de fortaleza o debilidad. Para que ocurra selección natural se deben cumplir dos condiciones: sobrevivir mejor al ambiente y tener éxito reproductivo. A menudo puede ocurrir que un ambiente seleccione positivamente a un organismo pequeño y débil, sobre uno grande y fuerte, si el hecho de ser pequeño es favorable en dicho ambiente. Por otro lado, si un organismo tiene las características perfectamente ade- cuadas para sobrevivir en un ambiente, pero no puede reproducirse, sus genes favorables mueren con él y no son seleccionados en la población. La selección natural puede actuar tanto en caracteres que se expresan por un solo gen con dos o más alternativas, por ejemplo blanco o negro, como en caracteres continuos gobernados por varios genes, llamados polígénicos, por ejemplo el tamaño o una escala de grises. Existen tres tipos diferentes de selección natural que pueden actuar sobre las poblaciones. Direccional- Estabilizadora y disociadora. 5.1 Seleción direccional: Es cuando se selecciona positivamente un extremo de una característica o un alelo de un gen. Ya observamos dos ejemplos: en el caso de las jirafas, donde se seleccionaba el cuello más largo, y en las mariposas de Manchester, donde se seleccionaba un color de cuerpo sobre otro. El resultado final es una población con una predominancia de la característica seleccionada: todas las jirafas tienen cuellos largos y en las mariposas predomina el color seleccionado según el caso. 5.2 . Selección estabilizadora: Cuando son caracteres continuos, se seleccionan negativamente los extremos de la población y positivamente los individuos promedio. Se tiende a estabilizar cada vez más la población hacia el medio y a eliminar los extremos. Si, por ejemplo, el carácter es tamaño, los individuos pequeños y grandes se eliminan, y se promueven los individuos medianos. Para caracteres de un solo gen, se favorecen los heterocigotos sobre los homocigotos, que tienden a ser eliminados de la población en cada generación. Recordemos que los homocigotos portan el mismo alelo repetido, mientras que los heterocigotos portan dos alelos diferentes del mismo gen. 5.3 Selección disociadora: El tercer tipo de selección favorece los extremos y selecciona negativamente los individuos promedio. Por ejemplo, en una población de roedores los más pequeños se esconden en los huecos para escapar de los depredadores, y los más grandes saltan a las ramas; entonces, se eliminarán los individuos promedio que no caben en los huecos pequeños ni tampoco alcanzan a saltar a las ramas. Finalmente, se tendría una población con un grupo de individuos pequeños y con otro grupo de individuos muy grandes, sin intermedios. Eventualmente, estos grupos podrían divergir y formar dos especies diferentes como veremos en el siguiente tema. En caracteres de un solo gen, se seleccionarían los homocigotos sobre los heterocigotos. 2
  3. 3. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN 5.4 Fuerzas selectivas opuestas: Ejemplo colibrí de pico largo. Los organismos están siempre sometidos a diversas fuerzas de selección en los ambientes naturales: el alimento, los depredadores, la selección de pareja, entre otras. A menudo, varias fuerzas selectivas actúan en oposición sobre una o más características. En dicho caso, las fuerzas selectivas estabilizan la población y favorecen los individuos promedio o los heterocigotos. Un ejemplo es el colibrí de pico largo colombiano, cuyo pico debe ser muy largo para alcanzar el néctar de las flores de curuba. Cuanto más largo sea su pico, más fácilmente alcanza el néctar. Sin embargo, para un animal de pequeño tamaño, un pico tan grande es desfavorable hasta para posarse sobre una rama. Existen pues, dos fuerzas selectivas opuestas que favorecen un pico moderadamente largo. Otro ejemplo claro de fuerzas selectivas opuestas es la confrontación que existe en muchas especies entre la selección sexual y la selección natural. A menudo, los caracteres que selecciona la pareja no son los más favorables para la selección natural; con frecuencia, son todo lo contrario: una coloración vistosa, cantos muy llamativos, estructuras exageradamente grandes, como la cola del pavo real o despliegues de cortejo poco discretos. Estos caracteres y comportamientos son tan llamativos para las hembras como lo son para los depredadores . Si un pavo real tiene la cola poco vistosa, no se reproduce pero, si la tiene demasiado grande, es depredado con facilidad. Algunos científicos han atribuido esta selección tan particular que efectúa el sexo opuesto a que evolutivamente hay una tendencia a elegir los individuos más aptos: si un macho tiene una coloración bastante llamativa y sin embargo puede sobrevivir al ambiente, es suficiente prueba de su aptitud para sobrevivir. 5.5 Competencia y cooperación: Darwin siempre atribuyó la supervivencia de las especies al ambiente, a la competencia entre los rdividuos de la misma especie y entre diferentes especies. Sin embargo, actualmente algunos científicos consideran que de la misma forma que ocurre competencia, puede ocurrir cooperación dentro de una especie y entre las especies, si esto incrementa la posibilidad de supervivencia. Un ejemplo de esto es el altruismo genético, que implica que algunos miembros de la población sacrifican su supervivencia, su reproducción, o ambos, para que otros miembros de la misma población puedan sobrevivir y reproducirse, las abejas obreras sacrifican su reproducción y hasta su vida para defender la reina, así como los padres ponen en riesgo su vida para defender su cria. 6. ADAPTACIÓN: De los aspectos más destacados de las teorías de Lamark y Darwin, es el relacionado con las adaptaciones al ambiente de los seres vivos. Adaptando las condiciones ambientales.Para Darwin, el motor de ese proceso es la selección natural, llamada también presión selectiva. Se puede decir que un organismo está adaptado al ambiente cuando su anatomía, su fisiología y su comportamiento, entre otros, le permiten soportar y sobrevivir al medio en que normalmente se desenvuelve y a sus cambios ambientales. Es importante destacar que el ambiente no consiste solamente en lo abiótico, como agua, luz, nutrientes, clima, sino también en lo biótico, como depredadores, competidores, presas, parásitos, etc. Los individuos mejor adaptados son los que tienen mayor probabilidad de supervivencia, y se reproducen más que los menos adaptados, lo cual se conoce como reproducción diferencial. Sin embargo, no todos los rasgos o características de los organismos son adaptativos: algunos rasgos pueden ser neutros y otros pueden ser preadaptativos. Los rasgos neutros pueden no tener ningún efecto en la adaptación del organismo. 6.1 Adaptaciones fisiológicas, metabólicas y bioquímicas: 6.2 Adaptaciones etológicas o de comportamiento: Este tipo de adaptaciones es más frecuente en los animales. Las adaptaciones de comportamiento son conductas que afectan la supervivencia y el éxito reproductivo de la especie. Ante una nueva presión selectiva importante para un animal, como la falta de alimento, cambiar el comportamiento puede ser una adaptación rápida y vital. Muchos animales se ocultan de día para escapar del calor o de los depredadores, y buscan alimento en la noche o en el crepúsculo; igualmente, los reptiles regulan la temperatura de su cuerpo mediante el desplazamiento entre lugares de sol y de sombra. 6.3 Adaptaciones morfológicas: Son modificaciones en la forma de las estructuras o características físicas externas de los organismos. Se pueden destacar dos tipos de adaptaciones morfológicas: las adaptaciones estructurales y las imitaciones adaptatívas también llamadas colores de advertencia como: Mimetismo, camuflaje, coloraciones de advertencia. Consulta ejemplos. 6.4 Adaptaciones estructurales: Se refiere a las estructuras o a los órganos que permite que una especie sea más eficiente en el hábitat donde vive. Busca ejemplos y representalos con imágenes. El concepto de especie genética de poblaciones se puede resumir como el proceso evolutivo mediante el cual a partir de una especie existente se origina una nueva especie preexistente, origina una nueva especie y se denomina especiación. El primer paso obligado para que ocurra la especiación consiste en la interrupción de flujo de genes entre dos o más poblaciones. C ACTIVIDAD DE EJERCITACIÓN Escribe en tú cuaderno cada uno de los siguientes ejemplos sobre adaptaciones etológicas, fisiológicas, metabolicas y bioquímicas, explica y sustenta cada tipo de adaptación o responde al interrogante planteado. 3
  4. 4. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN 1. Un camello y un cactus pueden sobrevivir en el desierto. Adaptación Fisiológica 2. El camello y el dromedario pueden hacer uso del agua derivada de la degradación de las grasas para subsistir en el desierto. Adaptación Fisiológica 3. Los animales que se ocultan en el día para escapar del calor o de los depredadores, igualmente los repites regulan la temperatura de su cuerpo al desplazarse entre lugares de sol y de sombra. Adaptación Etológica o de comportamiento 4. Existe una variedad de mariposas que simula una falsa estructura en su caso específico una cabeza. Cuál consideras sea la razón de éste hecho. Mimetismo 5. Hay organismos que asumen aspecto venenoso, peligroso o de mal sabor, argumenta porqué éstos organismos asumen dichas posiciones. Coloraciones de advertencia 6. El insecto de palo, el pez hoja y algunas lagartijas, presentan un tipo de imitación adaptativa frente al color. adaptación de camuflaje 7. Uso de utensilios por parte de algunos primates. Adaptación etológica o de comportamiento. Camuflaje de animales. 8. El insecto de palo, el pez hoja y algunas lagartijas, presentan un tipo de imitación adaptativa frente al color. Camuflaje de animales. 9. La salamandra venenosa presenta una coloración negra con amarillo, este tipo de color también es común para algunas serpientes. Qué información nos esta proporcionando éstos organismos con dicha coloración. Adaptación coloraciones de advertencia. 10. Cuál es la razón para que una foca marina tenga una gruesa capa de grasa y porqué en el caso de las plantas algunas tienen hojas demasiadamente grandes; ubica los lugares donde es muy común encontrarlas. 11. Aparato bucal de los artrópodos. Adaptaciones estructurales D ACTIVIDAD DE APLICACIÓN Resuelve el siguiente palabragrama, resulevelo en tú cuaderno y entregalo en una hoja tamaño carta. A. Grupo de organismos de la misma especie que comparten el mismo hábitat y se reproducen entre ellos. B. Tipo de reproducción de algunos organismos, en los cuales la variabilidad genética, se asegura gracias a la recombinación genétiaca. C. Cambios producidos en el material genético de manera inesperada D. Naturalista ingles que proporcionó las bases para el estudio del origen de las especies E. Mecanismo utilizada por la naturaleza para favorecer la existencia de aquellas especies más aptas. F. Mecanismo que ha permitido que los seres vivos se diversifiquen y se adapten al ambiente a partir de un antepasado común. G. Información genética de quien depende nuestras características hereditarias. H. Proceso mediante el cual se entrecruzan los cromosomas para intercambiar información. I. Termino genético que hace referencia al flujo de genes con otras poblaciones de una misma especie. J. Diferentes alternativas de un mismo gen K. Efecto del mecanismo evolutivo” deriva genética” que se produce cuando unos pocos individuos dan origen a una nueva población. L. Tipo de reproducción de algunos organismos cuya única fuente de variabilidad son las mutaciones y ello se da específicamente en los M. Tipo de división celular que permite la formación de los gametos. N. Las abejas obreras son el mejor ejemplo de altruismo y 4
  5. 5. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 A P O B L A C I Ó N B A S E X A L C M U T A C I O N E S D D A R W I N C S E L E C C I O N N A T U R A L M F E V O L U C I O N G G E N E S H R E C O M B I N A C I Ó N O I M I G R A C I O N J A L E L O S K F U N D A D O R L G E N E S T M M E I O S I S L C O O P E R A C I O N O E ACTIVIDADES DE COMPLEMENTACIÓN Consigue el libro el origen de la vida de Oparin, léelo y realiza un ensayo de máximo dos hojas a doble espacio fuente tipo arial, tamaño 12 y en hojas tamaño carta con las siguientes medidas, superior 4, inteferior 3 izquierdo 4 y derecho 3. En encabezado de pagina debe ir tú nombre completo y grado. Debes entregar el resultado de tú trabajo en forma digital y física el próximo lunes 17 de agosto de 2015. Recuerda que puedes encontrar las guias de trabajo en www.trachachos2016.blogspot.com y enviarme tus correos a trachachos2016@gmail.com 5
  6. 6. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 A P O B L A C I Ó N B A S E X A L C M U T A C I O N E S D D A R W I N C S E L E C C I O N N A T U R A L M F E V O L U C I O N G G E N E S H R E C O M B I N A C I Ó N O I M I G R A C I O N J A L E L O S K F U N D A D O R L G E N E S T M M E I O S I S L C O O P E R A C I O N O E ACTIVIDADES DE COMPLEMENTACIÓN Consigue el libro el origen de la vida de Oparin, léelo y realiza un ensayo de máximo dos hojas a doble espacio fuente tipo arial, tamaño 12 y en hojas tamaño carta con las siguientes medidas, superior 4, inteferior 3 izquierdo 4 y derecho 3. En encabezado de pagina debe ir tú nombre completo y grado. Debes entregar el resultado de tú trabajo en forma digital y física el próximo lunes 17 de agosto de 2015. Recuerda que puedes encontrar las guias de trabajo en www.trachachos2016.blogspot.com y enviarme tus correos a trachachos2016@gmail.com 5

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