Evolución

1. U1C2: EVOLUCIÓN Y SERES
VIVOS
Pt1. La Evolución
Biología Aplicada
Facultad de Ciencias Agrícolas – UCE
Dr. Francisco Benítez Capistros, PhD

2. “Nada en la biología tiene sentido,
excepto a la luz de la evolución”
Theodosius Dobzhansky (1972)

3. La ciencia de la evolución permite a los biólogos
comparar hilos comunes entre organismos
aparentemente diferentes

4. Evolución
Comport
amiento
animal
Biología
del
desarrollo
Genética
Ecología
evolutiva
Sistemática
Evolución
molecular
Ejemplos de algunas de
las disciplinas biológicas
que se fundamentan en
la evolución

5. ¿QUÉ ES EVOLUCIÓN?
• Se define como la acumulación de cambios genéticos dentro de las poblaciones a lo largo
del tiempo.
• Población es un grupo de
individuos de una especie
que vive en la misma área
geográfica al mismo tiempo
(👀U1C1)
Niveles de organización biológicos
Organismos
Población
Comunidad
Ecosistema
Biosfera
Seres vivos individuales, fisiológicamente independiente de otros, con
características similares, capaces de reproducirse y dar descendencia fértil.
Grupo de organismos de la misma especie que conviven en
mismo lugar en tiempo y espacio.
Conjunto de organismos que habitan un ecosistema particular.
Unidad biológica funcional que abarca los organismos de un área dada
(biocenosis) y el medio ambiente físico (biotopo) correspondiente
Sistema biológico más grande y autosuficiente. Incluye a todos los organismos vivos
del planeta y que interaccionan con en el entorno físico
Biomas
Zonas geográficas de extensión
continental. Relativamente
distinta con clima, suelo,
plantas y animales semejantes
sin importar dónde esté

6. ¿QUÉ ES EVOLUCIÓN?
•
•
•
•
A
B
Tiempo
B
A
2 especies
2 poblaciones

7. 2 PERSEPCTIVAS DE LA EVOLUCIÓN
Cambios evolutivos menores de las
poblaciones observados por lo
general a través de algunas
generaciones
MICROEVOLUCIÓN
Los grandes eventos evolutivos
generalmente observados a través de
períodos largos
MACROEVOLUCIÓN
Evolución de resistencia a la ciprofloxacina
en E. coli

8. APLICACIONES
PRÁCTICAS
La agricultura debe lidiar con la
evolución de la resistencia a los
pesticidas en insectos y otras
plagas
La medicina debe responder al
rápido potencial evolutivo de los
organismos patógenos, como
bacterias y virus
La conservación de especies
en peligro de extinción → uso
de los principios evolutivos de la
genética de poblaciones
Biorremediación → La rápida
evolución de los hongos y
bacterias en los suelos para
limpiar sitios con desechos
peligrosos.

9. • Ciertas aplicaciones de
computadora usan algoritmos
que imitan la selección natural
en los sistemas biológicos.

10. IDEAS PREDARWINIANAS
ACERCA DE LA
EVOLUCIÓN

11. De Aristóteles a Lamarck
Aristóteles (384-322 a.C.) Leonardo da Vinci (1452-1519)
Organizó a los organismos
que conocía en una
”escala de la naturaleza”
Simples → + complejos
Imperfectos → perfectos
Interpretó a estos restos de
animales que existieron en
épocas anteriores pero que
ahora estaban extintos.

12. De Aristóteles a Lamarck
Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829)
• Primer científico en proponer que los
organismos experimentan cambios en
el transcurso del tiempo como resultado
de algún fenómeno natural más que de
intervención divina.
• ” Un ambiente cambiante hacía que un
organismo alterara su comportamiento, y en
consecuencia usara más algunos órganos o
partes corporales y otros los usara menos
• Un órgano o parte corporal dado aumentaría
de tamaño si se usara mucho, o se reduciría y
posiblemente desaparecería si se usaba
menos”
• Hipótesis: requiere los organismos
transmitieran a sus descendientes
caracteres adquiridos durante sus vidas.
Todos los organismos estaban dotados de una
fuerza vital que impulsaba el cambiode haciauna
mayor complejidad/perfección alo largodel tiempo

13. DARWIN Y LA EVOLUCIÓN
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14. • Viaje de 5 años que permitió a Charles Darwin realizar observaciones y collaciones de flora y fauna para
eventualmente desarrollar su teoría de la evolución
El viaje de Darwin en el HMS Beagle

15. Paisaje de la Isla Floreana según Darwin (The Beagle Record,Cambridge University Press,1979)
• Darwin se preguntó:
¿Por qué a pesar de que existían semejanzas
entras las especies de las Galápagos y de
Sudamérica, también había diferencias? Incluso
diferencias entre las reptiles y aves de una isla y
otra.
¿Por qué existía dicha diversidad biológica en las
Galápagos?
Las islas Galápagos fueron claves
para su teoría.

16. ¿Cómo llegó a su teoría?
•La tierra era más antigua de lo que se creía
Principios de Geología de Charles Lyell
•Criadores de animales y seleccionadores de plantas.
• H: un proceso selectivo similar ocurría en la naturaleza → La selección natural .
La selección artificial
•El conflicto entre crecimiento poblacional (geométrico) y suministro de alimentos (aritmético)
provoca hambrunas,enfermedades y guerras que son los frenos inevitables del crecimiento
poblacional.
•En plantas y animales en la la lucha por la existencia, las variaciones heredables favorables para
la supervivencia tienden a conservarse, las desfavorables se eliminan
Las ideas de Thomas Malthus
•Una modificación evolutiva que mejora las posibilidades de supervivencia y éxito reproductivo
en un ambiente dado.
El resultado: la adaptación

17. ¿Cómo llegó a su teoría?
• Como resultado de la selección natural,la población cambia a lo largo del
tiempo; la frecuencia de los caracteres favorables aumenta en generaciones
sucesivas, mientras que los caracteres menos favorables se vuelven escasos o
desaparecen.
• Darwin pasó los siguientes 20 años formulando sus argumentos para la
selección natural y acumuló un inmenso cuerpo de evidencia para apoyar su
teoría, y para concordar con otros científicos.
• Alfred Russel Wallace, naturalista Británico, llega a las mismas conclusiones a
través de sus observaciones en el archipiélago malayo: La evolución ocurre
mediante selección natural.
• En 1858 se publican ambos ensayos en una reunión en Londres de la Sociedad
Linneana.
• En 1859 se publica la obra monumental de Darwin: El origen de las especies
por selección natural o La preservación de las razas favorecidasen la lucha
por la vida
• En 1870 se publica el libro de Wallace: Aportaciones a la teoría de la selección
natural

18. La evolución por selección natural
1.Variación
2. Sobreproducción
3. Limites sobre el crecimiento poblacional
4. Éxito reproductivo diferencial

19. La evolución por selección natural
1.Variación Cada individuo tiene una
combinación única de caracteres:
tamaño,color,capacidad para
tolerar condicionesambientales
difícilesy resistencia a ciertos
parásitos o infecciones.
Algunos caracteres mejoran las
posibilidades de supervivencia
y éxito reproductivo de un
individuo,mientras que otros
no lo hacen.
La variación es
heredable
Variación genética en boas arbóreas esmeralda (Corallus caninus)
Manchas de guepardo típico (de pie), en comparación con el
patrón manchado de los guepardos rey. Foto: Ann van Dyk

20. La evolución por selección natural
2. Sobreproducción La capacidad reproductiva de
cada especie tiene el potencial
de hacer que su población
aumente geométricamente con
el tiempo.
En cada generación cada
especie tiene la capacidad de
producir más descendientes
de los que pueden sobrevivir.

21. La evolución por selección natural
3. Límites sobre el
crecimiento
poblacional
Solo existe una
cantidad de recursos (
agua, alimento)
disponibles para una
población. Los
individuos compiten
entre si por estos
recursos.
Puesto que existen más
individuos de los que el
ambiente puede
sostener, no todos
sobreviven para
reproducirse.
Límites están dados por
depredadores,
patógenos,
condiciones
ambientales
desfavorables.
Regulación de poblaciones

22. La evolución por selección natural
4. Éxito
reproductivo
diferencial
Aquellos individuos
que tienen la
combinación más
favorable de
características (mejor
adaptados a su
ambiente) tienen más
probabilidad de
sobrevivir y
reproducirse.
Los descendientes
tienden a parecerse a
sus progenitores
porque la siguiente
generación hereda
caracteres con la base
genética de los
progenitores.
La reproducción exitosa
es la clave de la
selección natural: los
individuos mejor
adaptados producen
más
descendientes…Los
menos adaptados
mueren de manera
prematura o producen
menos descendientes o
de categoría inferior.

23. La evolución por selección natural
• Darwin notó que con el tiempo pueden acumularse suficientes cambios en poblaciones
geográficamente separadas (por lo general con ambientes ligeramente diferentes) para producir
nuevas especies. → Pinzones de las Galápagos evolucionaron así
• Las 14 especies están estrechamente relacionadas.Todas descienden de un ancestro común, una
sola especie que viajó desde la parte continental de América del Sur hace 2 a 3 millones de años.

24. APRENDIZAJE AUTÓNOMO

25. EN ¿QUÉ CONSISTE?
• Observa el documental: Las salvajes islas Galápagos "Presas del océano”,
responde a las siguientes preguntas:
• ¿Qué especies se describen desde un punto de vista evolutivo?
• ¿Qué aspectos biológicos, físicos, biogeográficos son claves para explicar la
teoría de la selección natural en las islas Galápagos?
• ¿A través de uno o dos ejemplos, explica algunos de los aspectos de la teoría
de Charles Darwin que vimos en clases, y que puedes inferir a partir del
documental?

26. La síntesis
moderna
• Surge en 1930 -1940, y consiste en la
combinación de la teoría de la selección
natural de Darwin con los principios de la
herencia mendeliana.
• En la actualidad incorpora el conocimiento
en expansión de la genética, a favor de la
evolución, la sistemática,la paleontología,
la biología del desarrollo,el
comportamiento y la ecología.

27. La síntesis moderna
• Explica la observación de Darwin de la
variación entre la descendencia en términos
de mutación, o cambios en el ADN, como en
las sustituciones de nucleótidos.
• Las mutaciones brindan la variabilidad
genética sobre la que actúa la selección
natural durante la evolución.
• La síntesis moderna, que enfatiza la
genética de poblaciones como el foco
central de la evolución, se ha
mantenido firme desde su
planteamiento.

28. El efecto del azar en la evolución
• Si pudiéramos repetir la evolución a partir
de organismos similares expuestos a
condiciones análogas:
• ¿Evolucionarían los mismos tipos
de cambios como resultado de la
selección natural?
• ¿O los organismos serían muy
diferentes como resultado de
eventos aleatorios?
Drosophila subobscura
Ejemplo de como después de 20 año las moscasde los países
del norte desarrollan alasmas largas que en países del sur

29. Evidencias de la
Evolución

30. El registro fósil
• Restos o trazas dejadas en roca
sedimentaria por organismos que existieron
anteriormente.
• Los radioisótopos presentes en una roca
ofrecen una forma de medir con precisión la
edad de la roca.
Medusa de 500 millones de años de
antigüedad Madera petrificada Insecto de 2 millones de años
incrustado en ambar
Molde de equinodermos
antiguos: crinoideos Huellas de dinosaurio

31. La biogeografía
• La distribución geográfica de los
organismos afecta su evolución.
• Las áreas que han estado separadas del
resto del mundo durante mucho tiempo
contienen organismos que
evolucionaron en aislamiento y por
tanto son únicos para dichas áreas.
• En una época los continentes estaban
unidos y formaban un supercontinente.
La deriva continental, la cual hizo que las
diversas masas de tierra se rompieran y
separaran,tuvo un importante papel en
la evolución.

32. La anatomía comparada
• Las características homólogas tienen
semejanzas estructurales básicas, aun
cuando las estructuras puedan usarse en
diferentes formas porque las características
homólogas se derivan de la misma
estructura en un ancestro común. Entre los
organismos que tienen características
homólogas existen afinidades evolutivas
• Las características homoplásticas
evolucionaron independientemente para
tener funciones similares en organismos
con relaciones distantes.Las características
homoplásticas demuestran evolución
convergente,en la que los organismos con
ascendientes separados se adaptaron en
formas similares ante demandas
ambientales semejantes.. (a) Una espina de agracejo japonés
(Berberis thunbergii) es una hoja
modificada. (En este ejemplo, la espina en
realidad es la nervadura de la hoja
original, de la que se despojó).
(b) Las púas de espino rojo
(Crataegus mollis) son tallos
modificados que se desarrollan a
partir de yemas axilares.

33. Las estructuras vestigiales
• Son restos no funcionales o degenerados de estructuras que estuvieron presentes y eran
funcionales en organismos ancestrales.
• Las estructuras ocasionalmente se convierten en vestigiales conforme las especies se adaptan a
diferentes modos de vida.
(c) El cóccix humano es un vestigio.

34. El ADN y las proteínas: un registro del cambio
evolutivo
En la actualidad se ha secuenciado el genoma
de miles de especies. Este auge en la
secuenciación de ADN permite tener una
información evolutiva que se puede comparar
con los estudios de semejanzas estructurales
entre los organismos => Homología
genética
• Mientras más estrechamente relacionadas se
consideren las especies sobre la base de otra
evidencia científica, mayor será el porcentaje
de secuencias de nucleótidos que tengan en
común sus moléculas de ADN.
• Ej1: al usar los datos de secuencia de ADN
del gen B-globina podemos concluir que el
pariente vivo mas cercano de los humanos es
el chimpancé.
Figura Ej 1. Diferencias en secuencias de nucleótidos de ADN como evidencia de
relaciones evolutivas

35. Homología genética
• Ej 2. En las pitones que vimos, la pérdida de extremidades anteriores y la elongación del cuerpo están
ligadas con mutaciones en varios genes Hox que afectan la expresión de los patrones corporales y la
formación de extremidades en una gran variedad de animales.
• Ej 3: El gen de la anoftalmia en la mosca de la fruta (Drosófila spp.) y el gen aniridia en humanos
(Homo sapiens). Ambos genes actúan para determinar dónde se desarrollarán los ojos y la secuencia de
ADN es tan similar entre estos dos genes que codifican proteínas cuya secuencia de aminoácidos es
casi idéntica.
Figura Ej. 3. Homología genética: los genes de especies diferentes pueden ser similares en secuencia de ADN u otros atributos.
El ADN y las proteínas: un registro del cambio
evolutivo

36. La biología del desarrollo
• Los cambios evolutivos con frecuencia son
resultado de mutaciones en genes que afectan la
secuencia ordenada de eventos durante el
desarrollo.
• El desarrollo en diferentes animales está
controlado por el mismo tipo de genes, lo que
indica que dichos animales tienen una historia
evolutiva compartida.
Homología embrionaria: las estructuras que aparecen en las
etapas iniciales del desarrollo son similares. Los estadios
embriónicos tempranos de una gallina, un ser humano y un gato
muestran un gran parecido.

37. Árboles filogénicos o cladogramas
• La evolución no clasifica a los organismos en niveles superiores o inferiores sino en base al conjunto
de adaptaciones de las poblaciones en entornos diferentes,todos con un ancestro común.
Figura representativa del árbol de la vida por selección natural

38. Árboles filogénicos o cladogramas
• Actualmente la evidencia molecular desafía las ideas evolutivas tradicionales basadas en
comparaciones estructurales entre especies vivientes o fósiles.
Mamíferos ungulados con
dedos pares
Las ballenas al carecer dedos se
clasificaban como parientes

39. Árboles filogénicos o cladogramas
• Las diferencias en secuencias de ADN
entre mamíferos seleccionados
sugiere que los mamíferos
ungulados, como los hipopótamos y
las jirafas, son los parientes vivos más
cercanos de las ballenas.
• En una cladograma, los nodos
(círculos) representan puntos de
ramificación donde una especie se
divide en dos o más linajes.
Figura: Cladograma de las ballenas y sus parientes vivos más
cercanos

40. Nuevos
recursos
interactivos
para estudiar el
árbol de la vida

41. ACTIVIDAD EN CLASE
Dinámica grupal

42. ¿EN QUÉ CONSISTE?
Se formarán 5 grupos aleatorios y a continuación cada grupo debe:
• Leer un artículode divulgación científicaseleccionado que se les
entregará
• Escribir los 3-5 mensajes principales de la lectura
• Identificar las áreas o campos científicosque se relacionan a la biología
y evolución con el estudio presentado
• Identificar la especie o especies de las que trata el artículoy ubicarlas
dentro de un árbol filogenético de de la vida en el cual podamos ver
cuáles son los los parientes más cercanos de esta(s) especies.
• En la próxima clase, presentan su trabajo en máximo 3 minutos,1
persona por grupo.

43. Grupos y lecturas seleccionadas
G# Título del artículo seleccionado Revista de dvilgación
G1 ¿Cuándo y dónde vivió́ el oso de las cavernas? Muy interesante
G2 Descubren los restos fósiles de un águila de 25 millones de años de
edad
Muy interesante
G3 Lentos pero constatnes Avances
G4 Descubren un comportamiento único en los vertebrados: este loro usa
la cabeza como extremidad para trepar
Europa Press
G5 Historia de la evolución/ de los dinosaurios con plumas a las primeras
aves
Muy interesante

44. Grupos y lecturas seleccionadas
G# Título del artículo seleccionado Revista de dvilgación
G1 ¿Cuándo y dónde vivió́ el oso de las cavernas? Muy interesante
G2 Descubren los restos fósiles de un águila de 25 millones de años de
edad
Muy interesante
G3 Fueron asimilados los neandertales por nuestra especie Investigación y Ciencia
G4 Descubren un comportamiento único en los vertebrados: este loro usa
la cabeza como extremidad para trepar
National Geographic
España
G5 Historia de la evolución/ de los dinosaurios con plumas a las primeras
aves
National Geographic
España
G6 Las jirafas podrían tener un cuello largo debido a la selección sexual National Geographic
España
G7 Lentos pero constantes Investigación y Ciencia
G8 Los humanos no causaron la extinción de los mamuts Muy interesante
G9 Machos, no tan prescindibles National Geographic
España
G10 Nuestra barbilla, única entre todas las especies, es fruto de la evolución Muy interesante