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Tema 4: Evolución y niveles de complejidad.
1. Niveles de complejidad.
Partículas → átomos → moléculas → orgánulos → células → tejidos → órganos → aparatos y sistemas → ser vivo pluricelular → población → comunidad → ecosistema → región → bioma → biosfera → planeta → sistema → galaxia → cúmulo → universo. Ser vivo evolucionado → más adaptado al medio; mayor nivel de complejidad
2. Organismos unicelulares y pluricelulares.
Organismos unicelulares → se reorganizan para formar células. Organismos pluricelulares,
3. Procariotas y eucariotas.
3.1. Diferencias entre eubacterias, archeobacterias y eucariotas. Bacteria Archaea Eukarya Organización celular Principalmente unicelular Principalmente unicelular^ Principalmente pluricelular Genomas Pequeños y circulares, un único cromosoma Pequeños y circulares. Un único cromosoma Extensos y lineales. Fragmentos en múltiples cromosomas Presencia de plásmidos Sí Si Casos raros Envoltura nuclear No No Si Nucleosomas No (ADN/poliaminas) En algunos genes Si Intrones No En algunos genes Si ARN polimerasas Un tipo Carios tipos similares a eucariotas Tres tipos Ribosomas 70 S 70 S 80 S Eucariontes → célula vegetal y animal. Tienen orgánulos membranosos, lisosomas, citoesqueleto y citosol. Procariontes → eubacterias y archeobacterias.
Aminoácido iniciador Formil-metionina Metionina Metionina Composición de la pared Mureína Pseudomureína o o solo proteínas Celulosa (plantas), quitina (hongos). Ausente en animales. Sensibilidad a antibióticos Si No No Lípidos de membrana Fosfolípidos (enlaces éster con ácidos grasos lineales) Fosfo-, sulfolípidos (enlace éter con derivaos del isopreno) Fosfolípidos (enlaces éster con ácidos grasos lineales) Citoesqueleto Poco conocido. FtsZ como homóloga de la tubulina. MreB como homóloga de la actina Poco conocido Microtúbulos de tubulina, filamentos finos de actina y filamentos intermedios de diferentes proteínas Flagelo Estructura simple (flagelina) Similares, pero no homólogos a los de bacteria. Estructura compleja (tubulina) Metanogénesis No Si No Reducción de 5º Si Si No Nitrificación Si No No Desnitrificación Si Si No Fijación de N 2 Si Si No Fotosíntesis Si No Si Quimiosíntesis Si Si No Vesículas de gas Si Si No
4. ¿Cómo fue el paso de procariotas (3500 m.a.) a eucariotas (1700m.a)?
Por salto evolutivo. Evolución gradual de los procariotas -Por reorganización del contenido interno. -Por asociación entre varios procariotas (teoría endosimbionte) 4.1. Hipótesis autógenas. Se presenta un desarrollo evolutivo en donde hay simbiogénesis o se estima que esta no reviste relevancia fundamental para la eucariogénesis. 4.2. Hipótesis simbiogenética. El punto fundamental del origen eucariota está en la simbiogénesis entre dos o mas procariontes. 4.3. Teoría endosimbionte. Una célula procariota ancestral pierde su pared y esto le permite mediante deformaciones de la membrana plasmática introducir por fagocitosis a otras células procariotas más pequeñas, especializadas en rutas metabólicas más eficientes y que permitirá más ventajas de supervivencia. De la asociación de estas células con pequeñas procariotas, especializadas en oxidar la materia orgánica hasta inorgánica utilizando el oxígeno como aceptor de electrones (respiración celular) surgen las eucariotas animales. Si además, fagocitan procariotas capaces de sintetizar materia orgánica a partir de CO2, sales minerales y agua, utilizando la energía solar, tendríamos a las eucariotas vegetales. Los flagelos también se formarían de la asociación con otras bacterias. La pérdida de la pared permite también que la membrana se invagine hacia el interior, envolviendo regiones del citoplasma que contengan moléculas especializadas (enzimas) o que lleven la información genética (ADN), originándose todos los sistemas de endomembranas, orgánulos membranosos y el núcleo que con el citosol forman el citoplasma de las eucariotas. Las pruebas más importantes de esta teoría se basan en la existencia en mitocondrias y cloroplastos de moléculas de
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Tema 5: Evolución.
1. Historia de la evolución
En la Antigua Grecia, se preguntaban si los organismos cambiaban a lo largo del tiempo o permanecían inmutables. Así, los filósofos se decantaban por teorías fijistas. Aristóteles propone la idea de una escala natural, es decir, organizar los organismos según la complejidad de su estructura y sus funciones en orden ascendente. Platón, sin embargo, propone una escala degradativa: los organismos inferiores son degradación progresiva del hombre. Ya en el Renacimiento, Edward Tyson descubre tras hacer disecciones de chimpancés, que el chimpancé se parece más al ser humano que a los monos. En los siglos XVIII y XIX se produjeron numerosos avances científicos. Leibniz desarrolla el cálculo infinitesimal, explicando así que la naturaleza no hace saltos; actúa de forma gradual. Bonnet aboga por el preformacionismo → existen unos gérmenes preexistentes (creados en el Génesis) que son los responsables de la vida. Se trata de una gradación continua desde el átomo a los ángeles. Esta sucesión es continua (no hace saltos), completa (afecta a todos los seres) y ascendente. Linneo clasifica los seres vivos en géneros y especies atendiendo a semejanzas y proximidades entre las formas de vida. Nunca escribió sobre la posibilidad de un origen común de las especies parecidas; las especies habían sido creadas de un modo separado e independiente. Conde de Buffon hace una recopilación de todo lo que se sabía hasta el momento del mundo natural. No hace una interpretación literal del Génesis → los 7 días hacen referencia a 7 épocas por las que había pasado la Tierra. Sistema nervioso central. Transmisión de una señal eléctrica al hipotálamo Durante la progresión en la transmisión de las señales se produce un efecto denominado en cascada, lo cual supone que, en cada paso de liberación de una señal, esta es de mayor magnitud que la señal desencadenante. Estímulo externo. Secreción de factores hormonales liberadores de hormonas de la hipófisis Hipotálamo. Adenohipófisis Liberación de la hormona de la hipófisis. Glándulas diana Liberación de la hormona efectora final. Respuesta hormonal
Hutton y Lyell afirman que las fuerzas responsables del cambio en la orografía son las mismas que cuando empezó a formarse la Tierra. Cuvier propone una teoría catastrofista → tras la creación de los seres vivos, en un momento determinado de la historia de la Tierra, ocurrieron catástrofes que extinguieron las distintas especies. Lamarck propone que las características que un individuo adquiere en su interacción con el medio se trasmiten después a su descendencia. Darwin y Wallace → la selección natural es el mecanismo básico responsable del origen de nuevas variantes fenotípicas y, en última instancia, de nuevas especies. Entre 1831 y 1836, Darwin recorre el mundo, recolectando distintas especies animales y mandándolas a Londres, junto con diversas explicaciones. En 1859 Darwin publica “El origen de las especies por medio de la selección natural”. Wallace llegó a las mismas conclusiones que Darwin a partir de trabajos en biogeografía.
2. Teoría evolutiva o darwinista
2.1. Hipótesis de la selección natural Todos los organismos producen más descendencia de la que el ambiente puede sostener. Existe una abundante variabilidad intraespecífica para la mayoría de los caracteres (no todos los individuos son iguales). La competencia por los recursos limitados lleva a la lucha por la vida. Se produce descendencia con modificaciones heredables Como resultado, se originan nuevas especies 2.2. Postulados de la teoría evolutiva o darwinista Las formas de vida no son estáticas, sino que evolucionan; las especies cambian (unas se originan, otras se extinguen) El proceso de evolución es gradual, lento y continuo Los organismos parecidos se hallan emparentados y descienden de un antepasado común. Todos los seres vivos pueden remontarse a un origen único de la vida La selección natural es la llave, en dos fases, que explica todo el sistema oProducción de variabilidad (mutaciones espontáneas) oLa lucha entre individuos hace que las especies con características favorables para hacer frente al medio ambiente van a tener más probabilidades de sobrevivir, de reproducirse y de dejar descendencia con estas ventajas Hecho 1: las poblaciones tienen un potencial de crecimiento enorme Hecho 2: las poblaciones tienden a conservarse estables Inf. 1 Hecho 3: los recursos naturales son limitados Inferencia 1: los individuos luchan por su existencia (Matlhus) Hecho 4: toda población manifiesta variabilidad Inf. 2 Hecho 5: la variación individual es heredable Inferencia 2: supervivencia desigual: selección natural (Darwin) → Inf. 3 Inferencia 3: a través de numerosas generaciones, esa selección origina la evolución (Darwin). 2.3. Causas de la variabilidad En un principio, se pensó que en la domesticación la variabilidad es mayor, pero no ocurre selección natural ya que las especies permanecen vivas por los cuidados del hombre. Se trata de una selección artificial. Mendel no publica su teoría de la herencia genética hasta 50 años después de la publicación de El origen de las especies. La recombinación genética y la mutación son los procesos que dan lugar a la variación. 2.4. Pruebas clásicas de la evolución Registro fósil → paso de especies ancestrales a las actuales Biogeografía → variabilidad de especies muy similares entre sí que viven en lugares alejados
La evolución será el proceso por el que algunos genes se hacen más numerosos y otros disminuyen en el acervo genético. Los individuos altruistas llegarán a extinguirse en beneficio de los egoístas, que predominarán en el grupo. El comportamiento está regido por el egoísmo de los genes de cada organismo. 3.5. Equilibrio puntuado (Gould, Eldredge). Una población va acumulando cambios hasta que “estalla” → formación de nuevas especies. La evolución no es gradual 3.6. Transferencia larvaria. Posibilidad de transferencias génicas entre líneas evolutivas distintas.
4. Especiación.
Una población puede quedar separada en dos poblaciones por aislamiento geográfico, y durante cierto tiempo puede haber cruces entre sus individuos. Llegará un momento en que las dos poblaciones ya no puedan cruzarse entre ellas. 4.1. Tipos de especiación Alopátrica → barrera geográfica Parapátrica → territorios adyacentes (no hay una verdadera barrera geográfica insalvable) Simpátrica → nichos biológicos (barrera de comportamiento) Especie → grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden cruzarse entre sí, pero no pueden hacerlo con los miembros de poblaciones pertenecientes a otras especies. 4.2. Métodos para el aislamiento reproductivo. Mecanismos de aislamiento reproductivos precigóticos → en el hábitat, etológico (comportamiento), temporal, mecánico (forma del aparato reproductor), especificidad de los polinizadores, gamético (combinaciones de alelos incompatibles) o por barreras de incompatibilidad. Mecanismos de aislamiento reproductivos postcigóticos → inviabilidad de los híbridos, esterilidad genética o del desarrollo de los híbridos, esterilidad cromosómica o segregacional de los híbridos o deterioro de la segunda generación híbrida. Sistemas específicos de reconocimiento de pareja (SERP) → permiten a los miembros de una población reconocerse entre sí y así aparearse. Estos mecanismos facilitan o impiden el cambio de genes de una población. Convergencia adaptativa → dos individuos de distintos lugares que ocupan nichos similares tienen una morfología similar. Son especies distintas y no hay cruzamiento entre ellos.
