Genètica i evolució

Important PAU:

Índex1. Fixisme, creacionisme i Lamarckisme.2. Darwinisme.Les proves de l’evolució.3. Teories actuals de l’evolució:

Neodarwinisme, teoria neutralista i teoria de l’equilibri puntuat. Teoria (visió) del gen egoïsta, tendències neolamarkistes; l’epigenètica, la transferència horitzontal de gens, l’endosimbiosi.

4. Genètica de poblacions.5. Especiació.6. Classificació de les espècies. (veure llibre)

IntroduccióL’ evolució es considerada un fet biològic a la base de

la selecció natural.Evolució és un canvi lent i es contraposa amb

revolució que és un canvi dràstic.Implica dos fets principals. 1. El possible canvi progressiu de les espècies.2. L’aparició de noves espècies a partir de les

anteriors. (amb el que la sistemàtica passa a tenir relació amb la taxonomia). (Implica reproducció aïllada per especiació).

1. Fixisme, creacionisme i Lamarckisme Fixisme: les espècies es mantenen invariables al llarg del temps.

Creacionisme: l’origen de les espècies es deu a una acte de creació realitzat per un creador.

Aquestes dues teories són recolzades per Cuvier i la seva teoria geològica del catastrofisme que diu que al llarg de la història unes quantes catàstrofes van produir la desaparició de les espècies i després es van crear unes altres. Aquestes noves creacions formen part de l’anomenat policreacionisme.

El creacionisme avui en dia, encara constitueix una opció científica vàlida per molts científics. S’inclou a la constitució de Pensilvània.

1. Fixisme, creacionisme i Lamarckisme Lamarckisme: les espècies es transformen al llarg del temps a partir de tres causes

bàsiques: 1- Tendència cap a la complexitat. 2- Adaptació al medi a causa de l’ús o el desús dels òrgans («la funció crea l’òrgan»)

3- Herència dels caràcters adquirits: els canvis que experimenta un organisme al llarg de la seva vida per adaptar-se al medi es transmeten als descendents.

4- El motor del canvi és el dessig (bessoin) Cap d’aquestes causes es pot demostrar científicament.

2. Darwinisme ( teories que donen a Darwin idees per formular la seva)

Darwin es recolza en les següents idees: 1. Estudis de T. R. Malthus sobre el creixement de la població humanacreixement de la població humana:

com els aliments creixen més lentament que la població resulta inevitable la lluita pels recursos.

1766 - 1834

2. Darwinisme ( teories que donen a Darwin idees per formular la seva): 2. . ActualismeActualisme de Charles Lyell: els processos geològics del passat deuen

ser similars als actuals, és a dir, lents i que no poden implicar grans extincions.

1797 - 1875

2. Darwinisme: principis. El mecanisme de l’evolució es basa en: A. Elevada capacitat reproductoraElevada capacitat reproductora: les espècies es reprodueixen amb una

taxa més alta que la de producció d’aliments al medi. B. Variabilitat de la descendènciaVariabilitat de la descendència: els organismes que es reprodueixen

sexualment són diferents entre si, per tant, uns són més aptes que altres per suportar determinades condicions.

C. Selecció naturalSelecció natural: si les condicions ambientals són hostils sobreviu el més apte.

Problemes del DarwinismeNo postula el motor del canvi entre els individus.Pensa que la evolució és un fet gradual. Mai postula

una evolució ràpida.Explica l’evolució amb direccionabilitat.L’evolució implica millora a l’espècie.

2. Proves de l’evolució:1. Proves taxonòmiques.

Les semblances entre espècies permeten classificar-les en diferents taxons.

Semblança anatòmica i genètica entre taxons propers.

2. Proves de l’evolució:2. Proves biogeogràfiques. Quan més allunyades estiguin

dues regions, més diferents són les espècies que tenen, l’avantpassat comú és més llunyà.

2. Proves de l’evolució:3. Proves paleontològiques.

No existència de fòssils actuals en el passat.

No existència de fòssils arcàics a la actualitat.

Formes intermèdies entre fòssils anteriors i posteriors.

(esglaons perduts).

Escales evolutives completes fossilitzades.

4. Proves anatòmiques:a)Òrgans homòlegs.b)Òrgans anàlegs.c) Òrgans vestigials.

5. Proves embriològiques.

Recapitulació de Haeckel. teoria de la recapitulació o llei biogenètica és la teoria segons la qual l'ontogènia recapitula la filogènia

6. Proves bioquímiques.Quanta més semblança hi ha entre dos

organismes més coincidències entre els tipus de molècules que els constitueixen

7. Proves serològiques.Es basen en l’estudi de la reacció d’aglutinació

de la sang en diferents organismes

En alguns casos dues espècies poden evolucionar juntes, aquest procés s’anomena coevolució.

3. Teories actuals:- Neodarwinisme (Dobzansky):Neodarwinisme (Dobzansky):1. El procés evolutiu es basa en la variabilitat de la descendència i en la

selecció natural.

2. La variabilitat de la descendència és deguda a la mutació i la recombinació genètica.

3. Evolucionen les poblacions, no els individus.

4. Les Freqüències gèniques varien degut a la selecció natural, les mutacions, les migracions i la deriva genètica.

5. Per a que hi hagi especiació ha d’existir aïllament.

3. Teories actuals:- Teoria neutralista (Kimura): Teoria neutralista (Kimura): La majoria de mutacions són neutres, per tant la major part dels canvis

moleculars no són adaptatius.

Argumenten que si la SN fos tan decisiva hauria eliminat les molècules menys eficaces i no hi hauria tanta diversitat molecular

3. Teories actuals:- Teoria de l’equilibri puntuat (Gould):Teoria de l’equilibri puntuat (Gould):Una petita població de l’espècie ancestral queda aïllada de la resta i evoluciona

de manera diferent, degut a canvis ambientals i/o selecció natural. Segons aquesta teoria:

1. Les espècies successives segueixen dues o més línies evolutives.

2. En la transformació s’alternen etapes d’estasi (sense canvis) amb etapes d’especiació

(transformació molt ràpida).

1. La transformació en una nova espècie es produeix en un àrea reduïda on ha quedat aïllada una

subpoblació petita.

1. Una sola línia evolutiva2. Transformació lenta i

continuada3. Transformació a tota la

població

1. Evolució a salts2. Interpretació de registres

incomplerts de fòssils3. A partir de l’espècie

ancestral surten 2 o més línies.

4. La transformació es produeix en una àrea reduïda

El equilibrio puntuado predice que una gran parte del cambio evolutivo tiene lugar en periodos breves unidos a episodios de especiación. He aquí un ejemplo de cómo funciona el modelo:

Estasis: Una población de moluscos se encuentra en un estado de estasis, viviendo, muriendo y quedando fosilizados cada pocos cientos de miles de años. A juzgar por estos fósiles, parece que está produciéndose poca evolución observable.

Aislamiento: Un descenso en el nivel del agua hace que se forme un lago y aísla a unos pocos moluscos del resto de la población

1.Selección intensa y cambio rápido: La población pequeña y aislada experimenta una selección intensa y un cambio rápido debido al ambiente novedoso y al pequeño tamaño poblacional El ambiente del lago recién formado ejerce nuevas presiones selectivas sobre los moluscos aislados, además, su pequeño tamaño polacional hace que la deriva genética influya en su evolución. La población aislada experimenta un cambio evolutivo rápido que se basa en el modelo de especiación peripátrica.

Selección intensa y cambio rápido: La población pequeña y aislada experimenta una selección intensa y un cambio rápido debido al ambiente novedoso y al pequeño tamaño poblacional El ambiente del lago recién formado ejerce nuevas presiones selectivas sobre los moluscos aislados, además, su pequeño tamaño polacional hace que la deriva genética influya en su evolución. La población aislada experimenta un cambio evolutivo rápido que se basa en el modelo de especiación peripátrica.

Ausencia de conservación: No se conserva ningún fósil de las formas de transición debido a su tamaño poblacional relativamente pequeño; a la velocidad del cambio y a su situación aislada.

Reintroducción: El nivel del mar se eleva, permitiendo que los moluscos aislados se reúnan con su linaje hermano.

Expansión y estasis: La población aislada se expande por toda su área de distribución anterior. El mayor tamaño poblacional y un ambiente estable hacen que los cambios evolutivos sean menos probables. La rama que estaba aislada del linaje de los moluscos podría superar en la competencia a la población ancestral, haciendo que se extinguiera.

Conservación: Un mayor tamaño poblacional y un área de distribución más grande nos llevan de nuevo al paso 1: estasis con conservación ocasional de fósiles.

Este proceso daría lugar al siguiente patrón en el registro fósil:

Parece que la evolución sucede en saltos bruscos asociados a episodios de especiación.Se ven patrones así en los registros fósiles de muchos organismos; por ejemplo, los registros fósiles de ciertos foraminíferos (protistas unicelulares con concha) son coherentes con un patrón puntuacionista.

Sin embargo, también es importante darse cuenta de que en el registro fósil encontramos, además, ejemplos de evolución gradual y no discontinua. La pregunta que requiere una respuesta es:¿cuáles son las frecuencias relativas del cambio puntuacionista y del cambio gradual?

Visió del gen egoïsta (Dawkins):Visió del gen egoïsta (Dawkins):1. L’element últim de l’evolució és el gen. Ell és qui es selecciona si és capaç

de reproduïrse dintre els genomes de manera eficient.2. Això és l’origen de transposons, retrotransposons, virions, virus i que els

genomes tinguen una amplia majoria de DNA basura.3. Dawkins dirà que els organismes són l’invent del gen per poder mantenir-los

i replicar-los de manera eficient

- Endosimbiosis (Margulis): Endosimbiosis (Margulis): 1. Algunes vegades la evolució s’ha donat de manera puntual en unir-se dos o

més espècies en simbiosi, dependència total i transferència gènica.2. Es postula l’origen de tots els eucariotes com a procesos de dues o tres

endosimbiosi acumulades.- Transferència horizontal de gens:Transferència horizontal de gens:Alguns organismes inferiors, de manera espontània poden transferir-se gens,

adquirint noves característiques que poden originar vaiants genotípiques, que amb selecció i/o aïllament poden constituïr noves espècies.

4. Genètica de poblacions:- Freqüències genotípiques:

Són el tant per u que hi ha de cada genotip.

Si per un determinat caràcter hi ha dos gens A i a i el nombre total d’individus és: n 1+n2+n3= N:

f(AA)= n1/N ; f(Aa)= n2/N ; f(aa)=n3/N

- Freqüències gèniques:

Són el tant per u de cadascun dels al·lels que hi ha per a cada caràcter:

f(A)=p=f(AA) + ½ f(Aa) ; f(a)=q=f(aa)+1/2f(Aa).

Llei de Hardy i Weinberg: en una població d’organismes amb reproducció sexual, en la qual tots els individus s’encruen a l’atzar i en la que no hi ha mutacions, ni migracions, ni deriva genètica, ni actua la selecció, les freqüències gèniques i genotípiques es mantenen constants de generació en generació. (veure la demostració al llibre).

- Les mutacions: són canvis inesperats i a l’atzar de la informació genètica, són preadaptatives i les que es donen de manera reiterada (mutacions recurrents) són les que tenen importància evolutiva.

- Les migracions: immigracions o emigracions poden fer variar el fons genètic d’una població, dita variació s’anomena flux genètic.

- La deriva genètica: canvi en les freqüències gèniques que es dóna quan el nombre d’individus reproductors, i per tant de gàmetes, que contribueixen a formar la generació següent resulta inferior al que és imprescindible perquè aquestes freqüències gèniques estiguin ben representades.

- La selecció natural: eliminació dels individus amb menys eficàcia biològica (capacitat de sobreviure i deixar descendència). La selecció actua sobre els fenotips i produeix canvis en les freqüències genotípiques., així s’originen les adaptacions. Selecció i mutació són antagòniques, la mutació crea nous al·lels i la selecció els elimina.