EVO-DEVO: HACIA UN
NUEVO PARADIGMA EN
BIOLOGÍA
Ramón Muñoz-Chápuli
Las teorías evolucionistas
 La teoría sobre la realidad de la evolución:
La evolución es real.
 La teoría sobre la histo...
El origen de la novedad
 En la teoría de Darwin y Wallace, no habían
muchas ideas acerca del origen de las
novedades.
 S...
Primer contacto Evolución-
desarrollo embrionario
 Ley Biogénetica fundamental, de Ernst
Haeckel (finales del siglo XIX)....
Demostración de Haeckel
 ¿por qué en el desarrollo de mamíferos o aves
existe una etapa pisciforme, con sus arcos
branqui...
La supervivencia de la novedad
 Los organismos deben dejar descendencia en
la que se heredan las novedades evolutivas
ven...
Origen de la novedad
 Teoría de la mutación, de Hugo de Vries, 1903
 Admite una discontinuidad en las pequeñas
variacion...
Teoría sintética
 Nuevo paradigma neodarwiniano
 Consiste en la nueva síntesis entre
seleccionismo darwiniano y mutacion...
Críticas a la ortodoxia
neodarwinista: precursores del
evo-devo
 Richard Goldschmidt: no creía que la
acumulación de pequ...
Críticas a la ortodoxia
neodarwinista: precursores del
evo-devo
 Conrad H. Waddington: El desarrollo puede
representarse ...
Antecedente del evo-devo
 Stephen Gay Gould y Niles Eldredge, en los
años 70: Modelos de los equilibrios
interrumpidos.
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Epigenética
 En genética del desarrollo, es los mecanismos
de regulación genética que no implican
cambios en la secuencia...
Genética del desarrollo
 La estructura molecular interna de los cromosomas se ha
dividido en 3 capas:
 1. Genes codifica...
Objetivos del evo-devo
 Su objetivo fundamental es el de establecer
las bases genéticas de las grandes
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Genes implicados en las primeras
fases del desarrollo
 El número de dichos genes es increíblemente
reducido, y las homolo...
Ejemplo: genes del complejo
Hox
 Organizan el eje anteroposterior de todos los
animales bilaterales
Ejemplo: el gen Pax-6
 Dirige la formación de los ojos en mamíferos,
insectos y cefalópodos aunque los ojos
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Otros ejemplos:
 Los genes que determinan el eje dorsoventral
de vertebrados y Drosophila son los mismos,
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Co-opción o reclutamiento
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 Determinados sistemas de señalización
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Ejemplo: Las proteínas
morfogenéticas del hueso
Estas señalizaciones proteícas participan en:
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Más ejemplos de asociación entre diversidad
morfológica y variaciones de genes del
desarrollo:
 el hecho de que los dípte...
Conclusiones
 La ingente diversidad morfológica de los
animales está generada por un número muy
reducido de sistemas de g...
Con relación a la teoría
sintética
 Es importante señalar que la Evo-Devo no refuta
en modo alguno el neodarwinismo, sino...
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  • Excelente dscripcion pero le falta el componente ambiental. Las condiciones ambientales fueron fundamentales para el proceso evolutivo tanto para las extinciones (v.g. Paleoecotoxicologia) como la marcha de los linajes sobrevivientes. En el 2006 se publico un trabajo que mostraba como durante la ontogenesis los organismos sonbiomarcadores de cambios ambientales durante el proceso evolutivo (evoecotoxicology) que como nuevo metodo de datacion, permitio anticipar la existencia de organismos multicelulares hace mas de 2.000 millones de años. Fueron encontrados y publicados en Nature en el 2010 (El Albani y col). Otros estudios permitieron demostrar que los organismos tambien pueden cambiar el ambiente para favorecer la supervivencia delos mas aptos frente a situaciones de extrema toxicidad ambiental (Herkovits y col, 2015, CHEMOSPHERE). Asi la compleja interrelacion entre los organismos y el ambiente contribuye a tener una vision perfeccionada del proceso evolutivo de la vida y el medio en el cual se ha desarrollado
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  1. 1. EVO-DEVO: HACIA UN NUEVO PARADIGMA EN BIOLOGÍA Ramón Muñoz-Chápuli
  2. 2. Las teorías evolucionistas  La teoría sobre la realidad de la evolución: La evolución es real.  La teoría sobre la historia de la evolución: Conjunto de inferencias e hipótesis acerca del parentesco entre seres vivos.  Teoría sobre el mecanismo de la evolución, se divide a su vez en 2:  Teoría sobre el origen de la novedad  Teoría sobre la supervivencia de la novedad
  3. 3. El origen de la novedad  En la teoría de Darwin y Wallace, no habían muchas ideas acerca del origen de las novedades.  Sólo se menciona que las variedades ventajosas son seleccionadas, pero no menciona cómo surgieron.  No se manejaba la teoría de la herencia de Mendel
  4. 4. Primer contacto Evolución- desarrollo embrionario  Ley Biogénetica fundamental, de Ernst Haeckel (finales del siglo XIX).  La ontogenia recapitula la filogenia significa que la selección de una variante morfológica se incorpora al proceso de desarrollo animal, sus descendientes incorporarían nuevas variantes y así a lo largo del tiempo.
  5. 5. Demostración de Haeckel  ¿por qué en el desarrollo de mamíferos o aves existe una etapa pisciforme, con sus arcos branquiales y todo?
  6. 6. La supervivencia de la novedad  Los organismos deben dejar descendencia en la que se heredan las novedades evolutivas ventajosas: selección natural (Darwin-Wallace)
  7. 7. Origen de la novedad  Teoría de la mutación, de Hugo de Vries, 1903  Admite una discontinuidad en las pequeñas variaciones y la brusca aparición de nuevos caracteres y, por lo tanto, de otras especies. Lentamente, por selección, la especie se va transformando; en determinados periodos, y bajo la influencia de circunstancias particulares, pueden aparecer no sólo variaciones individuales, sino también formas nuevas, que difieren de los seres progenitores por unos caracteres constantes y transmisibles. Tal aparición es motivada no por evoluciones de tipo darwiniano, sino por mutaciones.
  8. 8. Teoría sintética  Nuevo paradigma neodarwiniano  Consiste en la nueva síntesis entre seleccionismo darwiniano y mutacionismo genético  La ley biogenética cayó en descrédito  Ruptura entre evolución y desarrollo embrionario
  9. 9. Críticas a la ortodoxia neodarwinista: precursores del evo-devo  Richard Goldschmidt: no creía que la acumulación de pequeñas mutaciones pudieran generar la biodiversidad.  el motor de la evolución son “cambios heredables en el desarrollo”, explicables por “macromutaciones”, reordenaciones cromosómicas o mutaciones en genes clave.
  10. 10. Críticas a la ortodoxia neodarwinista: precursores del evo-devo  Conrad H. Waddington: El desarrollo puede representarse como un pasaje epigenético, formado por valles y crestas, por el que desciende una bolita. El desarrollo quedaría canalizado por el fondo de los valles.  Se toleran las pequeñas variaciones de la trayectoria (la bolita se reconduce al fondo de los valles), pero si las variaciones se producen en la división de 2 valles, el resultado es inesperado.  Aún no se conocía el control genético del desarrollo
  11. 11. Antecedente del evo-devo  Stephen Gay Gould y Niles Eldredge, en los años 70: Modelos de los equilibrios interrumpidos.  El registro fósil muestra linajes muy poco variables a lo largo del tiempo, con episodios bruscos de aparición de nuevos linajes. No coincide con la acumulación de pequeñas variaciones.
  12. 12. Epigenética  En genética del desarrollo, es los mecanismos de regulación genética que no implican cambios en la secuencia de ADN.
  13. 13. Genética del desarrollo  La estructura molecular interna de los cromosomas se ha dividido en 3 capas:  1. Genes codificadores de proteínas: que son los que conocemos como los únicos depósitos de la herencia.  2. Genes no codificadores: cumplen una función destacada, pues a la par que las histonas, las señales químicas unidas al ADN forman la cromatina. Estos genes resultan importantes para la herencia y el desarrollo de las enfermedades y dan lugar a ARN activos; mismos que alteran el comportamiento de los genes codificadores.  3. Capa epigenética de la información: resulta crucial para el desarrollo, el crecimiento, el envejecimiento y el cáncer. No altera la secuencia de ADN aunque influye en su expresión. Los mecanismos epigenéticos pueden integrar señales genómicas y ambientales para controlar el desarrollo de un fenotipo particular, por lo que están íntimamente ligados con la plasticidad fenotípica y la salud.3
  14. 14. Objetivos del evo-devo  Su objetivo fundamental es el de establecer las bases genéticas de las grandes innovaciones evolutivas o, dicho de otra forma, relacionar los cambios que se localizan en el origen de los grandes grupos con cambios en patrones espaciales o temporales de expresión de los genes relevantes para el desarrollo.
  15. 15. Genes implicados en las primeras fases del desarrollo  El número de dichos genes es increíblemente reducido, y las homologías entre genes de diferentes organismos eran muy frecuentes.
  16. 16. Ejemplo: genes del complejo Hox  Organizan el eje anteroposterior de todos los animales bilaterales
  17. 17. Ejemplo: el gen Pax-6  Dirige la formación de los ojos en mamíferos, insectos y cefalópodos aunque los ojos resulten completamente diferentes.
  18. 18. Otros ejemplos:  Los genes que determinan el eje dorsoventral de vertebrados y Drosophila son los mismos, aunque estén invertidos (nuestro vientre corresponde al dorso de estas moscas, y viceversa).  La organización del ala de Drosophila cuenta con los mismos genes que organizan el miembro par de tetrápodos
  19. 19. Co-opción o reclutamiento genético  Determinados sistemas de señalización aparecen una y otra vez, organizando procesos de desarrollo muy diferentes entre sí.
  20. 20. Ejemplo: Las proteínas morfogenéticas del hueso Estas señalizaciones proteícas participan en:  en la morfogénesis del hueso;  en la determinación del área ventral de los vertebrados;  La determinación del área dorsal del tubo nervioso;  En el origen de la cresta neural.
  21. 21. Más ejemplos de asociación entre diversidad morfológica y variaciones de genes del desarrollo:  el hecho de que los dípteros tengan dos alas en lugar de las cuatro habituales en insectos se debe a la actividad de un solo gen, Ultrabithorax, que reprime genes responsables de la morfogénesis del segundo par de alas.  La ausencia de patas anteriores en serpientes se debe a que el área de expresión de los genes HoxC6 y HoxC8 se ha extendido hacia delante.  Por otro lado, la formación de los dedos en tetrápodos se asocia a la aparición de un nuevo dominio distal de expresión de HoxD11 y HoxD13, responsables de la formación de ejes de condrificación en la aleta de los peces.
  22. 22. Conclusiones  La ingente diversidad morfológica de los animales está generada por un número muy reducido de sistemas de genes. Esto lleva al concepto de «caja de herramientas genética», el recurso reiterado a dichos sistemas genéticos para la construcción del cuerpo del animal. Pero esto implica que pequeñas variaciones en estos sistemas pueden ser origen de importantes novedades morfológicas.
  23. 23. Con relación a la teoría sintética  Es importante señalar que la Evo-Devo no refuta en modo alguno el neodarwinismo, sino que lo completa en el marco de una teoría evolutiva mucho más comprehensiva.  Para entender esto es útil distinguir entre microevolución y macroevolución. El primer proceso, basado en mecanismos neodarwinistas de mutación y selección, sería gradual y estaría implicado en el ajuste fino de los organismos a su medio ambiente. La macroevolución, en cambio, consistiría sobre todo en innovaciones evolutivas generadas a partir de cambios en los genes reguladores del desarrollo.

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