Download - Genètica i evolució

1

Tema 6: Genètica i evolució

2

Espècie:

Conjunt d’individus que es poden reproduir entre si i donar lloc a descendents fèrtils.

Limitacions:

- Reproducció asexual?

- Fòssils?

3

2. Teories evolucionistes1. Preevolucionisme

La teoria de l’evolució diu que tots els organismes descendeixen de formes molt diverses.

1. Teoria fixista: les espècies es mantenen invariable al llarg del temps.(gossos engendren gossos, gats a gats,...)

2. Teoria creacionista: acte creador específic.Carl Von Linné i G. Cuvier (1800) van postular la teoria

del policreacionisme que coincidia amb els coneixements de la geologia de la seqüencialitat dels cataclismes (teoria catastrofisme).

Von Linne

4

2. Teories evolucionistes2. La teoria transformacionista de Lamarck

2. Teoria transformista: els éssers vius van acomodant-se o adaptant-se al medi ambient (“els organismes tenen una tendència i capacitat innata a perfeccionar-se”) i passen les seves transformacions o canvis a la següent generació.

Lamarck (1744-1829) va postular-la basant-se en tres premisses:1. Ús i desús dels òrgans: quan un òrgan era molt utilitzat observava que estava més desenvolupat i si no hi havia ús observava una atrofia del mateix.2. Funció creativa dels òrgans (complexitat): hi ha una força misteriosa als organismes que fa que puguin adquirir un nou òrgan (més adaptat) si ho necessiten.3. Herència dels caràcters adquirits: un cop adquirit un caràcter, aquestes característiques es poden passar a la nova generació

5

2. Teories evolucionistes2. Lamarckisme

Fals: 1. No es pot crear o formar un òrgan si no hi ha cap informació

genètica en l’individu que tingui aquesta informació.2. Aquests caràcters postadaptatius o canvis produïts per

l’ambient eren transmesos a les noves generacions. Una mutació somàtica no localitzada en cèl·lules sexuals no pot heretar-se.

Darwin. La vida s’originà una sola vegada. Va haver-hi un sol avantpassat.

Lamarck: Les espècies mai s’extingueixen. Canvien lentament a formes més progressives

Linné: Cada espècie sempre té la forma inmutable i cadascuna ha estat creada per separat.

6

2. Teories evolucionistes3. La teoria evolucionista de Darwin-Wallace

3. Teoria evolucionista: “Els éssers vius han de lluitar per sobreviure i com hi ha variabilitat entre ells i n’hi ha de més adaptats i altres menys, per la qual cosa uns són eliminats o seleccionats naturalment i als altres poden reproduir-se i passar a la següent generació les seves perfeccions” .

7

2. Teories evolucionistes3. La teoria evolucionista de Darwin

Charles Darwin (1809-1882): es va basar en tot una sèrie d’observacions:* Gran variabilitat dins de les espècies: va observar que dins de les espècies aïllades (Galàpagos) hi havia una gran variabilitat de formes (forma del bec), mides, etc.

* Taxes elevades de reproducció: les espècies es reprodueixen ràpidament, amb creixement exponencial, cosa que no ho feia així (aritmèticament) els aliments. (Malthus)

* Lluita per la supervivència: com hi ha més individus que menjar, s’estableix una lluita.

* Acció de la selecció natural: que elimina els més dèbils i deixa vius per alimentar-se als més forts o adaptats a aquelles condicions.

* Reproducció dels més ben adaptats: els més ben preparats són aquells que es reproduiran i podran transmetre els trets diferencials a la descendència

8


9

Selecció Sexual


10


Tipus de selecció:estabilitzadora: procura l’eliminació dels individus extrems;

desorganitzadora: incrementa els dos tipus extrems en una població a expenses de les formes intermedies;

direccional: dona com resultat l’increment de individus amb un caràcter fenotípic extrem - poden produir el desplaçament d’un al·lel o grup d’al·lels-

11

3. El neodarwinisme

Afegeix els coneixements genètics (genètica molecular, genètica de poblacions, recombinació i mutació) als coneixements ambientals de Darwin per fer una teoria sintètica.

- De Vries: descobreix que les mutacions produeixen variabilitat a la descendència.- Ocorren a l’atzar i són preadaptatives.

- Hardy i Weinberg: importancia de les poblacions a nivell evolutiu.

- Fisher, Haldane i Wright: les freq. Gèniques de les poblacions es poden modificar per:- Selecció natural / mutacions /migracions / deriva

genética

12

3. El neodarwinisme

1. El procés evolutiu es basa:1. Variabilitat de la descendència2. Selecció natural

2. La variabilitat de la descendència1. Mutació2. Recombinació genètica

3. La evolució es produeix en les poblacions.1. Varien les freqüències gèniques.

4. Les freq. Gèniques varien per:1. Selecció natural2. Mutacions3. Migracions4. Deriva genètica

5. Per a que una població generi una espècie diferent ha d’estar aillada.

13

Teoria neutralista

Kimura - 1968

Si la selecció fos tan efectiva hauria eliminat les molècules menys eficaces i no hi hauria tanta diversitat molecular.

La major part de mutacions no són ni favorables ni desfavorables: mutacions neutres.

No afectades per la selecció natural.

La major part dels canvis evolutius no son adaptatius.

14

Teoria equilibri puntuat

- Model del gradualisme filètic- Totes les espècies successives formen una sola línia

evolutiva a partir de l’espècie ancestral.- La transformació és lenta i continuada.- La transformació es produeix en tota la població.

• Eldredge i Gould: teoria equilbri puntuat

Una petita població de l’espècie ancestral va quedar aillada i va evolucionar diferent, fins que va sortir una nova espècie. Amb el temps, retorna a làrea inicial.

- Canvis en les cond. Ambientals de l’àrea inicial fan desaparèixer l’espècie inicial.

- La nova espècie té adaptacions més avantatjoses.- Les dues espècies tenen alimentacions diferents.

15

Teoria equilibri puntuat

- 1. les espècies successives no es formen seguint una sola línia sino dues o més.

- Alternança d’etapes molt lentes (estasi) amb ràpides (especiació)

- Transformació de la nova espècie en una àrea reduïda on ha quedat aïllada.

16

4. Proves clàsiques de l’evolució1. Proves taxonòmiques

En les classificacions taxonòmiques es van veient característiques diferencials i comuns entre els diferents organismes.

17

4. Proves clàsiques de l’evolució2. Proves anatòmiques

S’utilitza l’anatomia comparada.Poden distingir entre:a) Òrgans homòlegs: tenen el mateix origen

embrionari i s’assemblen doncs tenen la mateixa estructura interna encara que adaptada a diferents funcions. Són una manifestació d’una evolució divergent.

18


b) Òrgans anàlegs: encara que tenen un origen embrionari diferent s’assemblen molt perquè realitzen la mateixa funció. Són una clara manifestació d’una evolució convergent de diferents estructures per tenir la màxima eficàcia.

19


c) òrgans vestigials o residuals: van fer una funció i ara no la fan

20

4. Proves clàsiques de l’evolució3. Proves embriolòmiques

S’utilitza l’embriologia comparada. Fins com més tard en el desenvolupament embrionari es mantinguin les semblances més properes estan les dues espècies estudiades.

21

4. Proves clàsiques de l’evolució4. Proves paleontològiques

S’utilitza l’estudi dels fòssils. L’aparició d’algunes formes intermèdies com l’Archaeopterix són com els esglaons perduts entre unes espècies i unes altres. A partir dels canvis i els fòssils s’ha pogut reconstruir sèries filogenètiques (permeten veure l’evolució dels caràcters anatòmics).

22

4. Proves clàsiques de l’evolució5. Proves bioquímiques

N’hi ha de diferents:1. Universalitat d’algunes molècules i processos:

* ADN* ARN* ATP* NAD* principis immediats* metabolisme cel·lular amb molt poques

variants* estructures cel·lulars comuns* 20 a-aminoàcids.

23


2. Serologia comparada: es comparen les reaccions de precipitació que apareixen quan es col·loquen dos mostres de sèrum animal amb sèrum humà. Això es produeix quan hi ha reacció antigen-anticós. Com més elevada sigui més semblant seran les dues espècies.

Metodologia: 1. S’introdueix plasma humà al conill.2. Aquest respon fabricant anticossos3. Es retira sèrum amb anticossos anti-home.4. Es posa en contacte aquest sèrum amb el

d’una espècie antropomorfa i es veu el grau de reacció.

24


3. Hibridació de l’ADN: es desnaturalitzen els materials genètics de dos mostres i es posen en contacte obligant a hibridar-se. El grau d’hibridació és proporcional al grau de semblança genètica.

25


4. Seqüenciació de proteïnes (aminoàcids) i d’ADN (nucleòtids). Quans més aminoàcids diferents tenen una mateixa proteïna més lluny estan evolutivament.

26


5. Canvis observats en l’ADN mitocondrial (són exclusius de la via materna).

27

Genètica de poblacions-Freqüències genotípiques

- Si per a un determinat caràcter hi ha dos gens (A / a) i el nombre d’individus per cada genotip és n1, n2 , n3

- - genotip AA : f(AA)= n1/N-- Genotip Aa : f(Aa) = n2/N-- Genotip aa : f(aa) =n3/N

-f(AA) + f(Aa) + f(aa) = 1

-Freqüències gèniques

-f(A) = p = f(AA) + ½ f(Aa)-f(a) = q = f(aa) + ½ f(Aa)

-P + q = 1

28

• Variació genètica o polimorfisme genètic: existencia en una població de dos o més formes al·lèliques en freqüències apreciables

• Freqüència gènica o al·lèlica (unitat bàsica d’evolució):

f(A) proporció d’un al·lel donat en la població

Gen X, al·lels A i a

Aa

p = f(A)q = f(a)

29

p = f(A)

Deriva genètica

Selecció natural

Mutació

Migració

Factors que canvien les freqüències gèniques en les poblacions

30

Llei de l’equilibri de Hardy-WeinbergConsidera com es relacionen les freqüències

al·lèliques i genotípiques en una població mendeliana sota una serie d’ideals:

• Reproducció sexual• Aparellament aleatori• Grandària de població infinit• No mutació, no migració entre poblacions, no

deriva genètica.• No diferencies en eficàcia biològica (selectives)

entre els diferents genotips

En aquest cas LES FREQ. GÈNIQUES I GENOTÍPIQUES ES MANTENEN CONSTANTS DE GENERACIÓ EN GENERACIÓ.

31

Esperma

Ous

AAp2

Aapq

Aapq

aaq2

A

pa

qa q

A pFreqüències Al·lèliques

Unió aleatoria dels al·lels per a formar genotips

32

Llei de l’equilibri de Hardy-Weinberg

Demostració:

F(A) = p = f(AA) + ½ f(Aa) = p2 + ½(2pq) = p2 + pq = p(p+q) = p

F(a) = q = f(aa) + ½ f(Aa) = q2 + ½(2pq) = q2 + pq = q(q + p) = q

33

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,00 0

,1 0

,2 0

,3 0

,4 0

,5 0

,6 0

,7 0

,8 0

,9 1

,0

p = f(A)

Fre

cuen

cia

2pq (Aa)

p2 (AA)q2 (aa)

Gráfico de p2, 2pq y q2.

34

Afectacions a les poblacions-Mutacions

-Canvis inesperats i a l’atzar de la informació genètica.-Preadaptatives.-Cas especial: mutacions recurrents (es donen reiterativament)

-Migracions-Immigracions-Emigracions-El fons genètic pot variar ---- flux genètic

-Deriva genètica-Canvi en les freqüències gèniques.-Es dona principalment quan és inferior a l’imprescindible.

-Efecte fundador-Efecte coll ampolla

-Selecció natural-Eliminació individus menys aptes-Valor adaptatiu W versus coeficient de selecció S

35

EspeciacióProcés per el qual a partir d’una espècie preexistent en surt un altre de nova.

-Les noves espècies formen una sola línea (llinatge)-EVOLUCIÓ FILÈTICA O ANAGÈNESI

-Les noves espécies es ramifiquen.-CLADOGÈNESI

36

Especiació per aïllamentCal que la població que evoluciona quedi AÏLLADA:

-Especiació AL·LOPÀTRICA-Deguda a l’Aïllament geogràfic.-Hi ha una barrera geogràfica.

-Especiació SIMPÀTRICA-No deguda a aïllament geogràfic.-Hi ha barreres biològiques.

-Mecanismes d’aïllament reproductiu (MAR)-- prezigòtics: impedeixen formació zigot.-- postzigòtics: inviabilitat zigot o esterilitat híbrids.

Aïllament ecològicAïllament estacionalAïllament etològicAïllament mecànicAïllament gamètic

37

Especiació quànticaEspeciació sobtada deguda a mutacions.

-Autopoliploïdia

-- hi intervé una sola espècie.-P.e: planta diploide, gàmetes diploide, descendència 4n.

-Al·lopoliploidïa

-- hi intervenen dues espècies.-P.e: una planta 2n=12 es creua amb una 2n=16 i s’obté un híbrid 2n=14.

Download - Genètica i evolució

Top Related