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
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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
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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
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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
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Teoría de la Evolución
Generalización comprensiva y explicativa de los mecanismosimplicados en el origen, modificación y extinción de las especies biológicas
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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)
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Charles Darwin (Inglaterra, 1809-1882)
nnEvoluciEvolucióón bioln biolóógica gica por seleccipor seleccióón n naturalnatural
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El viaje del Beagle
nn El El pinzpinzóónn de de tierra firmetierra firme
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Islas Galápagos: diferentes ambientes, diferentes adaptaciones
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En las poblaciones con reproducción sexual
no parece haber dos individuos iguales!
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Extrañas semejanzas
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Las ideas de Malthus (Inglaterra, 1798)
n Las poblaciones pueden crecer, potencialmente, en forma geométrica mientras los recursos lo hacen en forma aritmética
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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))
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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
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Reproduccióndiferencial
Acumulación de
variacionesheredables
tiempo Evolución
Variantes individuales
Ambiente
tiempo
Diferente adaptación
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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
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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
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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?
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Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución (1950)
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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
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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
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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
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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
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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
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Concepto de especie (Ernst Mayr)
Conjunto de poblaciones naturales que se cruzan entre síreal o potencialmente y que están reproductivamente aisladas del resto
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Especiación
nSi la sustitución de genes es importante, el proceso es irreversible y se originará una nueva especie
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Un mecanismo de especiación: especiación alopátrica
especie A
especie A
tiempo especie A
especie B
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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
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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
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La microevolución
La La BistonBiston betulariabetularia
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La macroevolución
El gran El gran áárbol rbol de la vidade la vida
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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
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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
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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
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“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
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La evolución humana
Pisadas humanas (-3.6 m.a) de Laetoli, Tanzania, África.Descubiertas por Mary Leaky, 1979
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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
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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””
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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
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-12 m.a.
orangután gorila chimpancé hombre
- 8 a 6 m.a.
- 6 a 4 m.a.homínidos
Primates antropomorfos
Arbol filogenético
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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
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Hombres y chimpancés
nnHomo Homo sapienssapiensnnPanPan paniscuspaniscusnnPanPan trogloditatroglodita
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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
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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
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Homínidos (clasificación tradicional)
nAustralopithecus
nHomo: habiliserectus
sapiens
¿ancestros de H. sapiens o sólo líneas colaterales?
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Australopithecus: bipedestación
Homo: aumento progresivo de la capacidad cerebral
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África es la cuna de la Humanidad
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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
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Australopithecus afarensis: la niña de Dikita (2006)
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La bipedia fue primero...(-4 m.a.?)
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...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)
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Homo habilis (-2 Ma)
n Vivió en African 700 cm3 de
capacidad craneanan Usó herramientas
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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
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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
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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)?
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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) )
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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
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Homínidos más antiguos: Ardipithecusramidus, Orrorin tugenensis, Saelanthropuschadensis…
Toumai: -7 m.a. (Chad, Africa, 2002)
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0
1
2
3
4
5
6
Millions ofyears ago
Homo
Orrorintugenensis
Ardipithecusramidus
Australopithecusanamensis
Australopithecusafarensis
Australopithecusaethiopicus
Australopithecusrobustus
Australopithecusboisei
Australopithecusafricanus
Australopithecusgarhi
Kenyanthropusplatyops
? ?
?
?
?
?
?
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?
Homo sapiens: una sola rama verde
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Otro posible camino evolutivo
AustralopithecusAustralopithecuspodrpodríía ser a ser colateral a la colateral a la llíínea evolutiva nea evolutiva humana humana
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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
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“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
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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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