Carolina Pérez Angulo / Alejandra Utrilla Quiroz
Biología
www.bookmart.com.mx
Biología básica II
3.a edición, diciembre, 2018 D. R. © Book Mart, S. A. de C. V.
www.bookmart.com.mx
ISBN: En trámite
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana
Registro número 3740
No está permitida la reproducción total o parcial de este libro ni su tratamiento informático ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, incluyendo
fotocopiado, almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de información o grabado sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright.
La marca Book Mart es propiedad de Book Mart, S. A. de C. V.
Prohibida su reproducción total o parcial.
Impreso en México / Printed in Mexico Alejandra Utrilla Quiroz
Corrección de estilo Victor Campos Olguín Jorge Hernández Rubio
Arte de portada Osciel Máximo Fierro
Diagramación Miguel Ruiz Ventura Óscar Gándara Guzmán
Iconografía
Luis Miguel González Cabrera
Fotografía Shutterstock
Wikimedia Commons
Producción
E
ditorial Book Mart tiene como misión acompa-ñarte en esta nueva etapa de aprendizaje de una manera integral y agradable. Por ello, el libro que tienes en tus manos ha sido diseñado con bases sólidas y revisadas por expertos en educación media superior; siempre procurando ofrecerte un tex-to innovador y hacer de tu formación una experiencia inigualable.La base principal de este libro es el vínculo entre la educación y tu vida cotidiana, por lo que parte de su propósito es cubrir la demanda de alumnos más com-petentes, capaces de definir y solucionar verdaderos problemas. Además, busca que en el aula exista una relación constante entre los aspectos socioculturales y disciplinarios específicos de la asignatura. Esto significa que tus aprendizajes disciplinarios estarán contextualiza-dos al medio social y cultural en el que te desenvuelves.
Con base en el enfoque por competencias, la intención de cada página es fortalecer de forma integral los cuatro aspectos fundamentales de tu persona: el saber hacer, el saber conocer, el saber ser y el saber convivir, mediante activida-des, situaciones y dinámicas de trabajo que conducirán tu formación de calidad. Además, la estructura didáctica que encontrarás a lo largo de tu libro te permi-tirá establecer una relación integradora entre tu aprendizaje y su aplicación; es de-cir, sabrás emplear tu conocimiento en el momento adecuado, con la finalidad de que al interactuar con tu entorno seas propositivo a la hora de resolver problemas. Lo que tienes en tus manos es el resultado del esfuerzo de un equipo editorial interesado en la formación de una juventud fortalecida y consciente de sus habi-lidades, capaz de comunicarse de forma efectiva, con un sentido crítico sólido, apta para fijarse metas y administrar sus medios para conseguirlas, vigilante de su medio y de la necesidad de relacionarse activa y eficientemente con éste. ¡Que lo disfrutes!
Cordialmente, Book Mart
Conoce tu libro
1
Propósito de la unidad
Orienta el trabajo a realizar en cada unidad y permite conocer lo que se quiere lograr en la misma.
2 2
Evaluación
diagnóstica
Son preguntas que ayudarán a ti y a tu pro-fesor a identificar los saberes conceptuales que posees sobre los temas que estudiarás en cada unidad.
3
Exploromis conocimientos
Presenta una situación didáctica que te ayu-dará a identificar tus conocimientos previos, motivarte y darte un panorama introducto-rio de los temas a trabajar. Marca el inicio de la secuencia didáctica en la unidad.
4
He incorporadoa mi saber
Aquí valorarás lo que has aprendido sobre los temas de la unidad.
6
Prácticas de laboratorio
En esta sección pondrás en acción activida-des que complementarán tu aprendizaje.
7
Actividad de inicio
Es la actividad que orienta en cada una de las temáticas a trabajar en la unidad.
5
En este apartado se encuentran las competencias genéricas, las compe-tencias disciplinares, los atributos y los criterios de aprendizaje.
1
Conoce los detalles de cada sección de tu libro.
6
7 3
8
Organizomi conocimiento
Son actividades que te permiti-rán organizar la información que has adquirido.
10
10
9 Adquieromi conocimiento
Aquí encontrarás la información necesaria que te permitirá pro-fundizar en los temas vistos y re-lacionarlos con tus conocimien-tos previos para contrastarlos.
8
En palabrasde biólogo
En esta sección anotarás la ter-minología del libro que desco-noces junto con su definición.
13 Actividadesde cierrre de unidad
Es el Producto integrador de la uni-dad. Te permite cohesionar todos los conocimientos y habilidades que has desarrollado durante cada secuencia o tema de la unidad.
12
Fases del proyecto de ciencias En esta sección desarrollarás tu proyecto paso a paso.
11
TIC
Aparecerán reco-mendaciones de páginas y recursos web que podrás consultar para ampliar información sobre las temáticas vistas. Recuerda que el uso de las TIC son indispensables para complementar tu aprendizaje.
Para
saber+
Son cápsulas de informa-ción que complementa-rán tus saberes.
Actividades de aprendizaje
Son actividades que te permiti- rán organizar tus saberes, desa- rrollar habilidades de pensamien-to y comunicación, así como po-ner en práctica tus valores y pro-mover actitudes que permitan una buena convivencia en el aula y en tu vida diaria.
9
12
Biología básica II
Contenido
Inicio de la historia de la Tierra 11
La evolución y su papel en la
diversidad biológica 21
Teorías de la evolución 33
Microevolución : ¿cómo funciona
la evolución a pequeña escala? 43
Especiación 49
Macroevolución: ¿cómo funciona
la evolución a gran escala? 69
La evolución en la actualidad 73
Las tendencias evolutivas 79
Fase 1 del proyecto de ciencias 81
Diversidad biológica 97
Espacio geográfico como origen
de la biodiversidad 102
Niveles de diversidad de vida 106
Biodiversidad en México
y en nuestra región 111
Pérdida de la biodiversidad 122
Conservación de la biodiversidad 130
Fase 2 del proyecto de ciencias 137
Unidad I
Evolución
8
Unidad II
Unidad
I
- Genética
Clasificación de los seres vivos 151
Virus 158
Dominio Archaea 167
Dominio Eubacteria 169
Dominio Eukarya 174
Cierre del proyecto de ciencias 193
Unidad III
Clasificación de la
biodiversidad
Competencias genéricas Atributos Criterios de aprendizaje 5. Desarrolla innovaciones y propone
so-luciones a problemas a partir de méto-dos estableciméto-dos.
5.4* Construye hipótesis, diseña y aplica modelos para
probar su validez. • Establece hipótesis en forma clara y co-herente.
6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
6.1 Selecciona, interpreta y reflexiona críticamente sobre la información que obtiene de las diferentes fuentes y medios de comunicación.
• Selecciona e interpreta información de
manera pertinente, clara y precisa.
8. Participa y colabora de manera
efecti-va en equipos diversos. 8.1 Plantea problemas y ofrece alternativas de solución al desarrollar proyectos en equipos de trabajo, y define un
curso de acción con pasos específicos.
• Identifica alternativas de solución a
pro-blemas diversos, mediante una participa-ción efectiva en equipos de trabajo. Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
Competencias disciplinares Contenidos Criterios de aprendizaje
CE-01 Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.
1.1. Inicio de la historia de la Tierra 1.2. Origen de la vida
1.8. Estudio de la evolución en la actualidad
• Describe los beneficios y riesgos que genera el avance de la biología y la tecnología, en la sociedad y el ambiente, de manera crítica.
CE-06 Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos na-turales a partir de evidencias científicas.
1.3. La evolución biológica 1.4. Teorías de la Evolución. 1.5. Microevolución 1.6. Especiación 1.7. Macroevolución
• Obtiene, registra y sistematiza la información
para responder a preguntas de carácter científi-co, relacionados con los fenómenos biológicos, consultando fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes.
CE-3* Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipó-tesis necesarias para responderlas.
1.9 Fase 1 del proyecto de ciencias • Identifica un problema ambiental de su contex-to, para el cual formula preguntas de investi-gación y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
CE-09 Diseña modelos o prototipos para resol-ver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.
Práctica de laboratorio 1: Variabilidad de características de una misma especie.
Práctica de laboratorio 6: Modelo de selección natural.
• Usa modelos para demostrar los principios
científicos de selección natural, variabilidad genética, influencia de factores abióticos en el desarrollo de vida y para el cálculo de la biodi-versidad.
CE-13 Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.
Práctica de laboratorio 3: Modelo de
coevo-lución. • Analiza las características biológicas de orga-nismos animales y vegetales, para determinar
relaciones ecológicas de coevolución.
Nota: Las competencias con * son competencias a desarrollar en la actividad experimental.
Unidad I
Propósito de la unidad
Valora la complejidad del proceso evolutivo de las especies para explicar su posible futuro, con base en las condi-ciones del entorno actual y en teorías evolutivas.
Primer avance del proyecto de ciencias:
Planteamiento del problema:
Trabajando como biólogo
Durante este curso, elaborarás un proyecto de ciencias, el cual está dividido en fases y se evaluará a lo largo de las unidades.
La metodología recomendada para este tipo de proyectos es la de Aprendizaje por Proyectos (ApP), expresada en las orientaciones didácticas generales. El docente te explicará las características y líneas de investigación del proyecto, que será realizado en equipos, en coordinación con las diferentes asignaturas del segundo semestre. Nuestro resultado será un producto multidisciplinario para entregar al final del semestre. Se propone que se tra-bajen en conjunto todas las asignaturas del semestre como se sugiere en el programa del curso, en la página 37.
Además del ejemplo que se sugiere, también están las siguientes temáticas generales relacionadas con el pro-grama. Tenlas muy en cuenta para la elección de alguna de ellas:
Propuestas y promoción de alternativas para la protección y conservación de la biodiversidad de su región, México y/o el mundo.
Explicar las ventajas o desventajas que ha tenido determinados avances y usos de la biotecnología, ya sea en industria, salud o agricultura.
Explicar cuál es el futuro de determinada especie de nuestro país, tomando en cuenta los mecanismos evoluti-vos y la teoría sintética de la evolución, y con base en las actuales actividades económicas de su región.
El docente puede sugerir otras temáticas que también estén relacionadas con los propósitos del programa y las competencias a desarrollar. Del mismo modo, puede proponer trabajar multidisciplinarmente con otras asigna-turas del segundo semestre relacionadas con otros campos de estudio que permitan un mejor análisis y solución de la problemática.
Tu equipo tendrá que ir pensando desde ahora cuál será el objeto de estudio de su proyecto, plantearse el problema y generar su hipótesis.
El docente puede apoyarlos con algunas alternativas situadas en su contexto, para que puedan valorar y re-flexionar con herramientas que les permitan definir mejor la temática de su proyecto de ciencias.
`Contesta las preguntas usando sólo tus conocimientos actuales y sin recurrir a ninguna fuen-te de información.
1. Escribe cinco palabras que vengan a tu mente al pensar en la palabra evolución.
2. ¿Por qué la evolución es considerada una de las características de los seres vivos?
3. ¿Qué es adaptación, y cuál es la diferencia entre ésta y adaptación?
4. Menciona la diferencia entre individuo, población y especie.
5. ¿Cómo puedes explicar las variaciones en una población?
6. ¿Cómo se relacionan la evolución y la diversidad de organismos que existen?
7. ¿Cómo podrías determinar si un organismo está relacionado o no con otro?
8. Una evidencia de evolución sería:
9. Personajes que conozcas que han estudiado la evolución:
10. ¿Qué áreas del conocimiento nos pueden ayudar a explicar el proceso de evolución?
11. Circula el inciso de la opción correcta. Los organismos más evolucionados son: a ) Los peces, los insectos, las bacterias.
b ) El ser humano y los mamíferos. c ) Las plantas y hongos.
12. ¿Por qué es importante conocer en qué consiste la evolución?
Evaluación
Unidad
I
- Evolución
Inicio de la vida en la Tierra
Exploro
mis conocimientos
Observa las siguientes imágenes, y ordénalas cronológicamente. Luego contesta las preguntas que se te presentan.
Archaeopteryx, un ave ancestral
Lucy, un homínido Fósil de una raya,
relacionada con los tiburones
Ptilophyllum, fósil de un helecho
Triceratops, dinosaurio ornitisciano Fósil de un trilobite, un artrópodo
Más antiguo Más reciente
Lycaenops,
reptil antecesor de mamíferos
`Con ayuda de tu docente, contesta en tu cuaderno lo siguiente:
1. ¿Qué criterios utilizaste para saber cuál es el orden correcto?
2. Si estuvieras al aire libre, descubriendo fósiles, ¿qué características del área te ser-virían para determinar la edad de éstos?
Actividad de inicio
`En equipos, indaguen lo necesario para contestar las preguntas. También pueden hacer la lectura que está en el ladillo en el QR:
1. ¿Para qué sirve conocer l a historia de los seres vivos?
2. ¿Conoce alguna teoría que explique el origen de los seres vivos?
3. ¿Qué aplicaciones se podrían generar a partir del conocimiento de los orígenes de los seres vivos?
Escala de cronología geológica
Se estima que el universo se originó hace 14,000 millones de años (Ma), y nuestro sis-tema solar, incluida la Tierra, hace unos 4,600 Ma. Se considera que las características en la formación de la Tierra, así como las condiciones que sucedieron a lo largo de los últimos 3,8000 Ma permitieron el origen y la evolución de la vida. Entre los elementos clave está la formación de rocas (litosfera), el océano (hidrosfera) y la atmósfera. En sus comienzos se formó una corteza sólida, cuando se enfrió, liberando gases que incluía vapor de agua, pero poco oxígeno. 100 Ma después se formaron los océanos, y rápido alcanzaron la salinidad de los actuales. Hace 4000 Ma, probablemente había pequeños protocontinentes, y 1000 Ma después se habrían formado las grandes masas de tierra.
Los primeros organismos existieron hace 3,500 millones de años, y la primera evi-dencia de vida animal es de hace 800 millones de años. Debido a que se trata de pe-riodos de tiempo demasiado grandes, se dificulta su comprensión, y es por ello que se recurre a una escala de tiempo o cronología geológica que, de forma más gráfica, nos ayuda a ubicar ciertos eventos.
La escala de tiempo geológica sirve para ordenar eventos en la formación de la Tierra, desde los prime-ros a los más recientes (tiempo relativo), pero además nos da el tiempo absoluto, es decir, un tiempo medible más aproximado, basado en la datación radiométrica (ra-dioactividad de algunos elementos).
Esta escala se divide en eón, era, sistema o periodo, época o serie, piso o edad, durante los cuales hubo gran-des cambios en la biodiversidad de la Tierra. Hay que señalar que cada límite es un tiempo aproximado, y está sujeto a revisiones, a medida que se acumula nueva in-formación.
El mayor de los periodos es el eón, de los cuales se establecen 4: Hádico, Arcaico, Proterozoico y Fanerozoi-co, de primero a reciente. Los primeros 3 se engloban en el supereón Precámbrico.
542 Ma
Fanerozoico
Formación de la Tierra
¿4550 Ma?
Continentes y océanos
4000 Ma?
Primer fósil
3,500 Ma Hádico
Arcaico
2500 Ma
Proterozoico Actual TIC
Lectura
Unidad
I
- Evolución
En general, esta escala en biología nos sirve para comprender cómo los cambios en la Tierra, tanto de temperaturas, cantidad de superficie terrestre, agua y sus niveles, clima, tipos de organismos influyen en la aparición, adaptación y radiación de los seres vivos.
Observa la siguiente escala del tiempo geológico con algunos de los eventos más importantes que ocurrieron en las eras y periodos:
Eón Era Sistema/periodo Edad (Ma) Eventos importantes
Faner
ozoico
Cenozoico Terciario
Cuaternario 2.58
Continentes en posiciones modernas; repe-tidas glaciaciones y disminución del nivel del mar; cambios en las distribuciones geográfi-cas; extinciones de grandes mamíferos y aves; evolución del Homo erectus a Homo sapiens; nacimiento de la agricultura y civilizaciones.
Ter
ciario
Neógeno 23.03 Continentes acercándose a las posiciones
modernas; clima más fresco y seco; radiación de mamíferos, aves, serpientes, angiosper-mas, insectos polinizadores, peces teleósteos
Paleógeno 66
Mesozoico
Cretácico ~145
La mayoría de los continentes separados; continua la radiación de dinosaurios; diversi-dad en aumento de angiospermas, mamífe-ros, aves; extinción masiva al fin del periodo, incluyendo los últimos amonites y dinosau-rios.
Jurásico 201.3 ± 0.2
Los continentes se separan; diversos dinosau-rios y otros reptiles; primeras aves; mamíferos arcaicos; gimnospermas dominantes; evolu-ción de angiospermas; radiaevolu-ción de ammo-noideos; revolución marina mesozoica.
Triásico 251.902 ± 0.024
Los continentes comienzan a separarse; la di-versidad marina aumenta; los gimnospermas se vuelven dominantes; diversificación de reptiles, incluidos los primeros dinosaurios; primeros mamíferos.
Paleozoico
Pérmico 298.9 ±
0.15
Los continentes forman Pangea; glaciaciones; bajo nivel del mar; aumento de peces “avan-zados”; diversos órdenes de insectos; declive de anfibios; se diversifican los réptiles, inclui-das algunas formas de mamíferos; extinciones masivas importantes, especialmente de vida marina, al final del periodo.
Carbonífero 358.9 ± 0.4
Se forma Gondwana y pequeños continentes del norte; extensos bosques de las primeras plantas vasculares, especialmente licopodios, equisetos y helechos; primeros órdenes de insectos alados; diversos anfibios; primeros reptiles
Devónico 419.2 ± 3.2
Eón Era Sistema/periodo Edad (Ma) Eventos importantes
Faner
ozoico
Paleozoico
Silúrico 443.8 ± 1.5
Diversificación de agnatos; origen de peces con mandíbula (acantodios, placodermos, osteíctios); primeros organismos terrestres: plantas vasculares, artrópodos, insectos.
Ordovícico 485.4 ± 1.9 Diversificación de equinodermos, otros fila de vertebrados, vertebrados agnatos; extinción masiva al final del periodo.
Cámbrico 541 ± 1
La vida marina se diversifica: primer aparición de la mayoría de los fila animales y muchas clases en un intervalo de tiempo relativamen-te corto; primeros verrelativamen-tebrados agnatos (sin mandíbula); algas diversas.
Pr ecámbrico Pr oter ozoico Neoproterozoico Ediacárico ~635
Primeros eucariotas (1900-1700 Ma); origen de los reinos eucarióticos; rastros de fósiles animales (1000 Ma); animales multicelulares (640 Ma), posiblemente cnidarios, anélidos y artrópodos. Criogénico ~720 Tónico 1000 Mesoproterozoi-co Esténico 1200 Ectásico 1400 Calímico 1600 Paleoproterozoi-co Estatérico 1800 Orosírico 2050 Riácico 2300 Sidérico 2500 Ar caico
Neoarcaico 2800 Origen de la vida en el pasado remoto; primer evidencia de fósil (3500 Ma); diversifi-cación de procariotas (bacteria); la fotosíntesis genera oxígeno, remplazando a una previa atmósfera pobre de oxígeno; evolución de la respiración aeróbica.
Mesoarcaico 3200
Paleoarcaico 3600
Eoarcaico 4000
Hádico ~4600
Basado en Tabla cronoestratigráfica internacional y libro “evolution” de Futuyma http://www.stratigraphy.org/ ICSchart/ChronostratChart2018-08Spanish.jpg
Actividad de aprendizaje 5
`Una vez que hayas revisado la escala geológica, podrás corregir la activi-dad de exploro mis conocimientos, basándote en los datos de la columna “eventos importantes”. Reflexiona las siguientes cuestiones:
1. ¿Cuáles son los cambios que tuviste que hacer?
Unidad
I
- Evolución
Origen de la vida
Teorías del origen de la vida
De acuerdo con la escala de tiempo geológico, los primeros indicios de vida sucedieron durante el eón arcaico, alrededor de hace 3500 Ma. Aún no hay certidumbre de cómo fue; sin embargo, hay algunas hipótesis, aunque con muy poca evidencia, y que seguramente se mejorarán o cambiarán con-forme se encuentra nueva información acerca del origen de la vida.
Tomando en cuenta las condiciones en ese eón, y que la vida solo surge de otra vida, como señaló Luis Pasteur en 1864, si se tiene registro que las bacterias fueron los primeros organismos ¿cómo
surgieron los primeros sistemas vivos que pudieron originar a las bacterias? Algunos científicos se han encargado de buscar las formas en que pudo darse la vida.
Teoría quimiosintética de Oparin-Haldane
Los estudios que realizaron Alexander Oparin y John S. Haldane, entre 1924 y 1929, fueron para ayudar a comprender cómo se dio el origen de los sistemas vivos a través de un proceso de químico; considerando que en el arcaico existía elevada temperatu-ra, descargas eléctricas, erupciones volcánicas y radiaciones del Sol más directas, las cuales afectaron las sustancias que existían en los mares primitivos.
Por tanto, la atmósfera carecía de oxigeno libre (atmósfera reductora) y estaba for-mada de gases como el hidrógeno (H2), el metano (CH4), el amoniaco (NH3) y vapor de agua (H2O). Estos compuestos gaseosos reaccionaron entre sí, haciendo posible el proceso de síntesis de compuestos orgánicos o biomoléculas (síntesis prebiológica), a partir de compuestos inorgánicos.
Experimentos de Miller-Urey
La Teoría de Oparin-Haldane influyó en otros científicos, entre ellos Stanley Miller y Harold Urey, cuyo experimento (1953), es una de las evidencias más fuertes de la teoría quimiosintética. Al tratar de simular las condiciones de la Tierra primitiva, mediante una cámara de reacción, en donde colocaron lo gases antes mencionados y vapor de agua, los cuales se mezclaban y llegaban a una sección con electrodos, simulando las tormentas eléctricas; después se pasaba a una cámara de condensación. A los días comenzaron a formarse aminoácidos, que son la unidad estructural de las proteínas. En 1995, otro experimento de Miller produjo citosina y uracilo, dos de las del ARN.
También existen experimentos de otros científicos donde se han producido lípidos, a partir de ácidos grasos y glicerol; otros han producido carbohidratos. Aún no está totalmente descrito, ni comprobado cómo estas moléculas orgánicas se pudieron organizar para formas las primeras formas de vida, o protocélulas, pero es muy pro-bable que se haya dado mediante la evolución química, la cual se basa en la pro-ducción repetitiva. Las protocélulas son sacos membranosos simples que rodearon y protegieron del medio ambiente a las moléculas patrón que contenían información y reacciones del metabolismo.
TIC
Video: Experimento de Miller-Urey. http://bkmrt.com/ Tf3H05
TIC
Video evolución química:
Hipótesis de la Panspermia
Desde el campo de la astrobiología, se está intentando expandir al cosmos las ideas de abiogénesis de Oparin-Haldane; esta hipótesis también es conocida como el big bangbiológico, propuesta por Carl Gibson (1996), Chandra Wickramasinghe y Fred Hoyle, (1977, 1982, 2000), sostiene que el origen de la vida en planetas primordiales que comenzaron su condensación 300,000 años después del big bang. Usan un modelo de cosmología de dinámica hidro-gravitacional (HGD, por sus siglas en inglés), para sugerir que las condiciones de presión ultra-alta en los interiores de los planetas primordiales proporcio-naron condiciones óptimas para el primer origen de la vida. Además, las condiciones físicas y químicas asociadas con los cometas favorecen la hipótesis de que los cometas transportan, amplifican y dispersan la vida por el universo.
Actividad de aprendizaje 5
`Completa el siguiente mapa conceptual acerca de la teoría quimiosintética. Utiliza las palabras del banco de palabras.
1. ¿Cuáles son los cambios que tuviste que hacer?
2. ¿Cuál es la explicación de esos cambios que hiciste?
Oparin Sistemas precelulares 1953 1929 Gases Tormentas eléctricas Sistemas vivos Evolución biológica Evidencia Herrera Oxígeno Metano Teoría quimiosintéticas
se basa en propuesta por Síntesis prebiológica mediante originaron presentes en como Biomoléculas como en en 1924 Haldane Energía su principal Experimento Evolución química Protobiontes
que a través de
derivaron los
Eubiontes
se basa en
en el año
Miley y Urey
de a partir de
como
Atmósfera primitiva
Hidrógeno Amoniaco
Erupciones volcánicas Radiaciones
Unidad
I
- Evolución
Se han encontrad moléculas orgánicas complejas en cometas y meteoritos, y entre es-tos compueses-tos están las unidades estructurales que quizá dieron origen a los sistemas prebióticos, y así al origen de la vida. En esta hipótesis, la supervivencia y transferencia de los aminoácidos desde el espacio hasta los planetas es una condición necesaria para la aparición de la vida, y especialmente su resistencia a la radiación solar ultravio-leta (UV) en hielo, que es un punto clave.
Hace 4300–3800 Ma, en el Hádico, la Tierra sufrió un episodio de un gran bombar-deo de cometas y asteroides. Recientes evaluaciones de polvo de cometas recolectado en la estratósfera y otros estudios de meteoritos carbonosos reafirman la presencia de supuestos fósiles microbianos.
Actividad de aprendizaje 5
`Completa la siguiente tabla y haz una reflexión acerca de las diferentes teorías del origen de la vida.
Característica
Teoría publicaciónFecha de
Condiciones del ambiente del origen de la
vida
Idea principal Evidencias
Oparin-Haldane
Miller-Urey Wickramasinghe-Hoyle
Tiempo biológico
Se considera como tiempo biológico desde el primer registro de alguna forma de vida en la Tierra hasta la actualidad. A continuación, se mencionan cómo posiblemente fue el origen de la vida, en forma de célula.
Origen de las células
Los fósiles más antiguos probablemente pertenecen a organismos procariontes, muy similares a las bacterias existentes, como sacos autorreplicables de ARN, ADN y otras moléculas orgánicas, rodeados por una membrana. En una atmósfera carente de oxí-geno, la energía debió obtenerse por medios anaerobios, como la fermentación. Se considera que algunas de esas poblaciones divergieron en dos nuevos linajes: una originó a las eubacterias, y otra población a las arqueobacterias y células eucariontes. Origen de las células procariotas
Hace aproximadamente 3.5-3.2 mil Ma, evolucionaron unas eubacterias anaerobias, con pigmentos para atrapar luz, sistemas de transferencia de electrones y otros meca-nismos metabólicos, dando así camino a las primeras vías cíclicas de la fotosíntesis, lo que les permitió dominar el planeta por 2 mil Ma. Hay registros de estos organismos, en forma de estromatolitos, que son depósitos de calcio endurecido y forman tapetes. Origen de las células eucariontes
En los inicios del eón Proterozoico, hace 2.5 mil Ma, surgieron otras especies de eu-bacterias con mecanismos fotosintéticos modificados, dando lugar a la vía no cíclica de la fotosíntesis, donde el oxígeno es uno de los subproductos, por lo que comenzó a acumularse, generándose dos efectos irreversibles: una atmósfera rica en oxígeno que detuvo el origen químico de las células vivas, y la respiración aerobia se volvió en la vía liberadora de energía dominante; el utilizar al oxígeno como receptor de electrones, facilitó el surgimiento de eucariontes multicelulares.
Origen de los organelos eucariontes
Entre las hipótesis del origen de los organelos están las mutaciones genéticas, selección natural, pero al-gunos investigadores favorecen la hipótesis de evo-lución por medio de endosimbiosis. En el caso del núcleo y del retículo endoplásmico, se considera que los repliegues internos de los ancestros procariontes dieron lugar a estos componentes de las células eu-cariontes. Aún se pueden observar estos pliegues en bacterias actuales, como en Nitrobacter winogradskyi.
Unidad
I
- Evolución
Se piensa que las bacterias fueron fagocitadas por precursores eucariontes, y las bacterias resistieron la digestión, creciendo protegidas y alimentadas en ese nuevo en-torno, y con el tiempo liberaron un exceso de ATP. Luego los hospederos comenzaron a depender del ATP producido por las bacterias, facilitando el incremento de actividad y ensamblaje de otras estructuras, naciendo así las mitocondrias. Algo muy similar ocu-rrió con los cloroplastos: fueron fagocitadas las bacterias fotosintéticas y productoras de oxígeno, las cuales se alimentaron del material dentro de la célula y a cambio, ésta suministró de oxígeno a su huésped.
Entre las evidencias de la endosimbiosis, tanto las mitocondrias, como los cloro-plastos tienen una forma muy similar a la de las bacterias, cuentan con su propio ADN autorreplicante, y su división es independiente de la división de la célula huésped. Actualmente existen protistas ciliados y babosas marinas que usan los cloroplastos de algas en sus células intestinales.
Posiblemente los primeros eucariontes fueron protistas, a partir de los cuales, gra-cias a sus diversas estrategias metabólicas, se diversificaron y adaptaron a muchos ambientes. En un periodo corto, evolutivamente hablando (400 Ma), sus descendientes dieron lugar a hongos, plantas y animales.
Actividad de aprendizaje 5
Linaje de las ar queob ac terias Ar queob ac terias Halófilos extremos Metanógenos Termófilos extremos Euc ario tes Animales Pro tistas hetero trófic Plantas Pro tistas fo tosintétic Hongos Eub ac terias Eub acterias fo tosintétic de o
xígeno (por ejemplo
cianob acterias). Otras eub acterias fo tosintétic as Eub acterias heterótrofas y quimio autótrofas
En una segunda
divergencia mayor,
los anc
estros de las
arqueob
acterias y
de las células
euc
ariontes
comienzan a seguir
caminos evolutivos
sep
arados.
La primera
divergencia mayor
da lugar a las
eub
acterias y al
anc
estro c
omún de
las arqueob
acterias
y las células
euc ariontes. Orig en de los oc ariontes Anc estr os de los euc ariontes La c
antidad de información
genétic
a aumenta; el tamaño
de la célula aumenta; el
sistema de endomembrana y
la cubierta nuclear evolucio
-nan por modific
ación de las
membranas c
elulares.
La vía cíclic
a de la
fo tosíntesis evoluciona en algunas b acterias anaerobias
La vía no cíclic
a
de la fo
tosíntesis (productora de oxígeno) evoluciona algunos linajes bacterianos. Orig
en de la
mitoc
ondria
por endosimbiosis
Or
íg
enes de los euc
ariontes
los primeros pro
tistas
Or
íg
enes de los animales
Or
íg
enes de los hong
os
Or
íg
enes de las plantas
Las eub acterias fo tosintétic as productoras de
oxígeno y los
primeros euc ariontes se transforman en simbiontes Orig
en de los
clor oplastos por endosimbiosis Linaje de las eub ac terias
Evolución de la
respiración aerobia
en muchos grupos
de b
acterias
Las especies aeróbic
as
se hac
en endosimbióti
-cas junto c
on los
precursores anaerobios
de los euc
ariontes.
e 3.8 miles
Hac
e 3.2 miles de
millones de años
Hac
e 2.5 miles de
millones de años
Hac
e 1.2 miles de
millones de años
Hac
e 900 millones
de años
Hac
e 435 millones
de años Etap a ac tual Atmósf er a anaer obia ric
a en hidróg
eno
Oxíg
eno en la
atmósf
er
a: 10%
Desarr
ollo gr
adual de la
cap
a de o
Unidad
I
- Evolución
Con la orientación de tu docente, analicen el siguiente cronograma de clado de 226 especies de tortugas y contesten las interrogantes.
Exploro
mis conocimientos
Origen y evolución de las tortugas marinas
El origen de los quelonios es incierto, pero se conocen fósiles reconocibles de tortugas desde épocas tan antiguas como el periodo Triásico, hace por lo menos 180 millones de años. En el caso de las tortugas marinas, aparecieron hace 100 millones de años, aproximadamente. Éstas de-sarrollaron una serie de adaptaciones para volver al ambiente mari-no, conservando sus características de reptiles.
El suborden de las tortugas marinas tiene dos familias, la Der-mochelyidae, que apenas tiene una especie, la tortuga laúd ( Der-mochelys coriacea); y la Cheloniidae, que tiene dos subfamilias, cada una con dos géneros y tres especies. La subfamilia Chelonini incluye la tortuga verde o blanca (Chelonia mydas), tortuga plana de Australia o kikila (Natator depressus), y el carey (Eretmochelys imbricata). La subfamilia Carettini incluye la tortuga cabezona, caguama o boba (Caretta caretta), la tortuga lora (Lepidochelys olivacea) y la tortuga golfina (Lepidochelys kempii). Actualmen-te, la mayoría de los científicos reconocen la existencia de una octava especie, la tortuga negra del Pacífico oriental (Chelonia mydas agassizi), al parecer una subespecie de la tortuga verde.
La evolución y su papel en la
diversidad biológica
Linaje de las
ar queob ac terias Ar queob ac terias Halófilos extremos Metanógenos Termófilos extremos Euc ario tes Animales Pro tistas hetero trófic Plantas Pro tistas fo tosintétic Hongos Eub ac terias Eub acterias fo tosintétic de o
xígeno (por ejemplo
cianob acterias). Otras eub acterias fo tosintétic as Eub acterias heterótrofas y quimio autótrofas
En una segunda
divergencia mayor,
los anc
estros de las
arqueob
acterias y
de las células
euc
ariontes
comienzan a seguir
caminos evolutivos
sep
arados.
La primera
divergencia mayor
da lugar a las
eub
acterias y al
anc
estro c
omún de
las arqueob
acterias
y las células
euc ariontes. Orig en de los pr oc ariontes Anc estr os de los euc ariontes La c
antidad de información
genétic
a aumenta; el tamaño
de la célula aumenta; el
sistema de endomembrana y
la cubierta nuclear evolucio
-nan por modific
ación de las
membranas c
elulares.
La vía cíclic
a de la
fo tosíntesis evoluciona en algunas b acterias anaerobias
La vía no cíclic
a
de la fo
tosíntesis (productora de oxígeno) evoluciona algunos linajes bacterianos. Orig
en de la
mitoc
ondria
por endosimbiosis
Or
íg
enes de los euc
ariontes
los primeros pro
tistas
Or
íg
enes de los animales
Or
íg
enes de los hong
os
Or
íg
enes de las plantas
Las eub acterias fo tosintétic as productoras de
oxígeno y los
primeros euc ariontes se transforman en simbiontes Orig
en de los
clor oplastos por endosimbiosis Linaje de las eub ac terias
Evolución de la
respiración aerobia
en muchos grupos
de b
acterias
Las especies aeróbic
as
se hac
en endosimbióti
-cas junto c
on los
precursores anaerobios
de los euc
ariontes.
Hac
e 3.8 miles
de millones de años
Hac
e 3.2 miles de
millones de años
Hac
e 2.5 miles de
millones de años
Hac
e 1.2 miles de
millones de años
Hac
e 900 millones
de años
Hac
e 435 millones
de años Etap a ac tual Atmósf er a anaer obia ric
a en hidróg
eno
Oxíg
eno en la
atmósf
er
a: 10%
Desarr
ollo gr
adual de la
cap
a de o
Ng: Neógeno K: Cretácico Tr:Triásico
Periodos geológicos Ng
Jr
Tr Pg
K
0
50
100
Millones de años
150
200
Jr: Jurásico Pg: Paleógeno
Figura 1.1 Cronograma de clado de máxima credibilidad de 226 especies de
tortugas. Las ramificaciones de colores indican estados de hábitat reconstruidos: agua dulce (azul), marino (verde), continental (rojo), e islas (morado). Se ilustran ejemplos de especies para cada ramificación. La longitud de la ramificación indica el registro de tamaño óptimo.
En palabras de biólogo
Conforme avances en el libro busca las palabras que desconozcas, subráyalas y encuentra su definición en un diccionario científico. Luego, anota la definición al final de la unidad, así irás conformando tu propio glosario de biología.
Unidad
I
- Evolución
Con la orientación de tu docente, analicen el siguiente cronograma de clado de 226 especies de tortugas y contesten las interrogantes.
`En tu cuaderno anota tus inferencias respecto a:
1. ¿Qué tipo de tortugas fueron las originarias?
2. ¿Cuántos años pasaron para que sugieran las tortugas marinas?
3. ¿Cuál es el tipo de tortuga más joven, evolutivamente hablando?
4. ¿Cuántas especies de tortugas marinas aparecen en el clado?
`Comenten y contesten:
1. En general, ¿por qué se da la variedad de especies?
2. ¿Qué conoces al respecto de la situación actual de las tortugas marinas?
Actividad de inicio
`Reúnanse en equipos e indaguen lo necesario para contestar las preguntas.
1. ¿Qué tipo de factores influyen en la evolución biológica? Menciona ejemplos.
2. ¿Cuáles son las bases o fundamentos científicos que la pueden explicar?
Adquiero
mi conocimiento
Evolución biológica
La evolución biológica ha incrementado la complejidad y varie-dad de los organismos que habitan la Tierra, los cuales presentan variaciones en cuanto a tamaño, forma, grado de complejidad y métodos para obtener su alimento. Los diversos organismos que existen y existieron desarrollaron adaptaciones que les permitie-ron sobrevivir en un determinado medio ambiente. Entre esas características existen grados ordenados de semejanza, lo cual ha permitido clasificarlos en reinos, filos, clases, familias, géneros y especies. El estudio de las estructuras, del orden de aparición y extinción de las especies de tiempos pasados, de sus similitu-des y diferencias bioquímicas y fisiológicas, así como de la poza génica de cada una de ellas, nos conduce a la evolución, uno de los conceptos unificadores de la biología. El término evolución
significa algo que se desenvuelve, un cambio ordenado y gra-dual. Así, la evolución orgánica es el proceso mediante el cual los organismos cambian en forma gradual a través del tiempo.
• Entender la evolución nos ayuda a resolver problemas que im-pactan en nuestras vidas. Podemos apreciar ejemplos de ello en el área de la medicina, de la agricultura y de la conservación de especies en su hábitat natural, por nombrar algunas. En el caso de la medicina, ayuda a estar un paso adelante de las en-fermedades infecciosas, cuando se comprenden los patrones de evolución de los organismos causantes; ayuda a controlar enfermedades hereditarias en personas, al estudiar las historias evolutivas de los genes causantes. De esta manera, se pueden mejorar las condiciones de vida.
• En el caso de la agricultura, nos ayuda a comprender cómo la evolución puede afectar el abasto mundial de alimentos; cómo las variaciones genéticas afectan las siembras; cómo influye en los cultivos domesticados, incluso cómo algunas plagas evolu-cionan para resistir a los plaguicidas, o bien, cómo intervenir para desarrollar cultivos resistentes a plagas y al clima.
• Cuando se utiliza este conocimiento para la conservación de especies, ayuda a comprender mejor por qué se dificulta que una población con pocos individuos sobreviva; cómo puede ser útil para revitalizar poblaciones en peligro; cómo el cono-cimiento de la historia evolutiva de una especie ayuda a tomar decisiones de conservación.
Actividad de aprendizaje 1
`En equipos, relacionen con una línea a cada organismo placentario con un marsupial semejante. Poste-riormente, con ayuda de tu docente, analicen y expresen sus puntos de vista.
Unidad
I
- Evolución
1. En qué te basaste para hacer la relación entre una especie de placentario y una de marsupial?
2. ¿En qué región geográfica se encuentran los marsupiales y los placentarios presentados?
3. ¿A qué clase pertenecen estos dos grupos de animales? ¿Qué tienen en común?
4. ¿Cuál es la característica principal que diferencia a los placentarios de los marsupiales?
5. ¿Cómo explicas que comparten características similares, pero pertenecen a diferentes órdenes?
Evidencias directas de la
evolución
La teoría darwiniana de la selección natural se presentó de modo muy racional y la sostenían argumentos tan sólidos que muchos biólogos se inclinaron a su favor. Sin embargo, una de las principales objeciones fue que no explicaba la aparición de muchas estructuras al parecer inútiles en un organismo. John A. Endler explica detalladamente la selección natural, que ahora se concibe como un proceso que requiere el cumplimiento de tres condiciones:
1. Diferencia entre los individuos de una población en algún atributo o característica (variación).
2. Existencia de una relación significativa entre la variación en el atri-buto y la habilidad para aparearse, la fecundidad y/o la sobrevi-vencia (diferencias en adecuación).
3. La variación fenotípica debe tener un componente heredable. Las evidencias de la evolución orgánica son tan contundentes que no se puede dudar de que las especies actuales tengan su origen en otros antecesores por descendencia con modificaciones, lo que signi-fica la prueba categórica de un proceso evolutivo.
Evidencia fósil
El registro fósil es prueba directa de la evolución. Por medio de los fósiles, podemos hacer comparaciones entre los seres de tiempos an-teriores y los actuales.
¿Cómo se forma un fósil?
Para saber
+
¿Sabías que algunos restos de mamut de más de 25 mil años encontrados en Siberia estaban tan bien conservados que su carne podía ser devorada por los perros?
Figura 1.2 Los fósiles
pueden consistir en restos del ser vivo extinto (a y b), un ser vivo completo atrapado en resina de árboles, o huellas de su fisonomía grabadas en lodo (c).
Existen dos procesos principales que generan fósiles.
Por petrificación
1. Los sedimentos cubren a las plantas o animales muertos.
2. Petrificación: las partes duras como los huesos son sustituidos por algún tipo de mineral (sílice, hierro, calcita, etcétera).
3. Los fósiles quedan ocultos en las rocas sedimentarias (moldes).
4. Con el tiempo se erosionan y pueden quedar expuestos para su descubrimiento. Los paleontólogos o aficionados localizan a los fósiles y los extraen con mucho cuidado para no romperlos (vaciado).
Por congelación y conservación en ámbar
1. En este proceso los organismos se pueden preservar congelados como los mamuts, o conservados en ámbar como los insectos o vegetales (el ámbar es una resina de los árboles). Si mueren en cavernas la probabilidad de que se conserven es alta. Los rastros, las huellas de organismos dejadas en el barro pastoso que se endurece con el tiempo, son otra evidencia importante para el estudio de la evolución.
Actividad de aprendizaje 2
`Imagina que eres un paleontólogo y encontraste los siguientes restos fosilizados. Observa las imágenes con atención y contesta estas preguntas en los espacios disponibles.
1. ¿Qué harías para saber qué tipo de organismo es cada uno?
2. ¿Qué características tienen esos procesos de fosilización?
3. ¿De qué organismo imaginas que es el fósil? Explica.
4. En parejas, discutan y argumenten sus respuestas.
Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr. Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr. Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr. Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr. Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr. Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr. Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Elisabeth. Flickr. Ghedoghedo. Wikimedia Commons.
Daniel Thornton. Wikimedia Commons.
Dlloyd. Wikimedia Commons.
H Raab. Wikimedia Commons.
Homologías y analogías
Las pruebas indirectas de la evolución son aquellas ideas provenientes del análisis de los seres vivos que apoyan la teoría de la evolución. Se distinguen las siguientes. Anatomía
La anatomía comparada aporta información de las relaciones evolutivas de los organis-mos, ya que por medio de ésta se pueden observar las similitudes y diferencias entre las estructuras de los distintos organismos:
a ) Estructuras homólogas. Son estructuras que tienen un ancestro común. Son simi-lares, pero con una función diferente. Por ejemplo, las extremidades delanteras de un perro, de un ave y de una ballena son estructuras homólogas. Éstas nos mues-tran un proceso llamado evolución divergente, el cual se da cuando un antecesor común origina nuevas especies.
b ) Estructuras análogas. No tienen un ancestro común. Su función es similar, pero sus estructuras son diferentes. Por ejemplo, las alas de las mariposas y los murciélagos. El aumento de adaptaciones similares debidas a un ambiente semejante da lugar a la evolución convergente, como en el caso del tiburón (un pez), el ictiosauro (un reptil) y el delfín (un mamífero): los tres tienen ancestros diferentes, pero al vivir en un medio acuático, sus extremidades adquirieron una función similar.
c ) Órganos vestigiales. Son estructuras sin función aparente, pero que en algún
mo-Pterosauria Insecto
Murciélago Ave
Ballena Ave
Mono Cerdo
Figura 1.3 Estructuras homólogas. Las
extremidades muestran un ancestro común, pero la función de cada una es diferente.
Figura 1.4 Estructuras análogas. Las alas
mostradas no tienen un ancestro común, pero su función es similar.
Parasaber
+
En las aves, los picos grandes y fuertes sirven para morder y cortar insectos; los pequeños, para hurgar en sitios reducidos y comer insectos grandes; los pequeños y fuertes, para triturar semillas y néctar de cactus; los largos y duros, para buscar y comer semillas pequeñas y duras; y los picos grandes y fuertes sirven para partir semillas grandes y duras.
mento pudieron estar más desarrolladas. En muchos vegetales y animales se des-cubren órganos o estructuras que son inútiles y se encuentran degenerados en comparación con órganos homólogos de otras especies. Por ejemplo, las serpien-tes no tienen patas, pero se puede observar vestigios de ellas en su esqueleto.
Biología del desarrollo o embriología comparada
El desarrollo de los embriones de los vertebrados superiores tiene grandes semejanzas. Esta característica ya fue observada por Darwin y más tarde por Ernest Haeckel en 1866, y hoy en día es objeto de estudio de la embriología comparada. Las etapas iniciales de todos los embriones de vertebrados son notablemente parecidas, hasta el punto que no es sencillo diferenciar un embrión humano del embrión de un pollo o un cerdo.
Todos los vertebrados son cordados, y una característica esencial es la presencia de un notocordio, el cual es una varilla delgada y flexible, que se convierte en la columna vertebral en los vertebrados superiores.
Pez Salamandra Tortuga Gallina Conejo Humano
Periodo
I
II
III
Figura 1.7 Las semejanzas entre los fetos de distintas especies indican que éstas
provienen de un ancestro común. Comparación celular o molecular
Las comparaciones también pueden hacerse a nivel bioquímico o genético. La natura-leza universal del código genético establece relaciones evolutivas de muchas especies. Actualmente, con el estudio del genoma, es posible identificar las relaciones evolutivas a partir de la comparación de segmentos del ADN o por cromosomas.
Coxis
Figura 1.5 El coxis humano es un
órgano vestigial gracias al cual sabemos que nuestros ancestros tuvieron cola.
Figura 1.6 El hueso pélvico de las ballenas muestra indicios de
Biogeografía
Es la disciplina que estudia la distribución de las especies en la Tierra; y también nos brinda evidencia de evolución entre las especies. Un ejemplo que demuestra la contri-bución de esta disciplina como evidencia de evolución es el de Darwin, quien encontró 14 especies de pinzones en las islas Galápagos con diferentes hábitos alimenticios entre ellas, pero con similitudes a los pinzones de América del Sur.
Actividad de aprendizaje 3
`Observa los siguientes esquemas que representan las extremidades anterio-res o delanteras de algunos vertebrados y realiza las actividades.
Húmero Radio
Cúbito Carpo
Metacarpo Falanges
1
2 3 4 5
a b c d e f
1. Identifica los huesos que corresponden a la extremidad para cada organis-mo y colorea su equivalente con la extremidad del humano respetando los colores de ésta.
`Ahora, contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno en un reporte que debes entregar a tu docente.
1. ¿Puedes identificar qué organismo es cada uno y cuál es el propósito de las características de su extremidad?
2. ¿Qué diferencias y similitudes encuentras? ¿Cuáles se parecen más? Argu-menta tu respuesta.
Organizo
mi conocimiento
Actividad de cierre
`Compara los tres cromosomas de cuatro especies distintas y escribe en tu cuaderno las similitudes. Con-testa también allí las preguntas.
1. ¿Qué ocurre entre los cromosomas 1?
2. ¿Qué ocurre entre los cromosomas 2?
3. ¿Qué ocurre entre los cromosomas 3?
4. ¿Cuál par de organismos está más relacionado genéticamente con base en la comparación de los cro-mosomas?
5. ¿Cuál organismo está más alejado genéticamente con base en la comparación de los cromosomas?
6. Escribe un párrafo donde expreses cuál es la relación entre los cuatro primates y en donde contestes las siguientes preguntas:
a ) ¿Consideras que esta técnica comparativa es adecuada para establecer una relación filogenética entre especies?
b ) ¿Con ella se podría determinar de qué organismos descendemos?
c ) Desde tu punto de vista, ¿estos avances en el estudio de las relaciones evolutivas son benéficos o perjudiciales? ¿Por qué?
Cromosomas 1
Inversión Humano
Chimpancé
Gorila
Orangután
Cromosomas 2
Cromosomas 3
Humano
Chimpancé
Orangután
Humano Chimpancé Gorila
Exploro
mis conocimientos
`Lee el texto y contesta las preguntas.
Unidad
I
- Evolución
Teorías de la evolución
El enigma del ornitorrinco
Las características del ornitorrinco son tan especiales y fuera de lo común que cuando fue descubierto en Aus-tralia, en 1797, los científicos creyeron que era un fraude confeccionado por taxidermistas chinos, a causa de su reputación por coser varias partes juntas para crear una variedad inusual de animales.
En la actualidad sigue causando controversia. Los evolucionistas están asombrados por la cantidad de es-tructuras diferentes encontradas en el ornitorrinco. Su pico implicaría una relación cercana con los patos y su cola podría acercarlo a los castores. Su pelaje es similar al de un oso; su membrana interdigital implica que sería una nutria; y sus garras son parecidas
a las de un reptil. La diversidad fisiológi-ca del ornitorrinco es muy intrigante. Los espolones localizados en las patas traseras del ornitorrinco producen veneno, como los reptiles. Este animal alimenta a su cría con leche como un mamífero normal; sin embargo, el ornitorrinco, a diferencia de otros mamíferos, no tiene tetillas para ali-mentar a sus crías, sino que la leche sale de los poros de su piel.
Los evolucionistas no pueden explicar la anatomía del ornitorrinco, ni su fisiolo-gía, ni sus procesos evolutivos. Es eviden-te que el ornitorrinco deja perplejos a los científicos evolucionistas debido a su natu-raleza diversa.
Reptiles Aves Mamíferos
1. ¿Qué es una teoría? De ser necesario investiga y explica.
2. ¿Qué teorías sobre la evolución conoces?
3. ¿Cómo explicarías el origen evolutivo del ornitorrinco?
4. ¿Por qué el ornitorrinco tiene las características de diferentes clases de animales?
5. ¿Qué áreas del conocimiento intervienen en la explicación de la teoría evolutiva del ornitorrinco?
Actividad de inicio
1. En equipos, indaguen cuáles son las teorías que explican el proceso evolutivo de los seres vivos y en qué consiste cada una. Discutan y lleguen a conclusiones sobre la investigación.
2. Elabora en tu cuaderno una línea cronológica para comparar el cambio de ideas de una época a otra.
3. Explica por qué cambian estas ideas conforme pasa el tiempo. TIC
El texto de este enlace te ayudará a contestar las preguntas. http://bkmrt.com/ pt2wLO
La evolución y sus teorías
Existen diferentes teorías que tratan de explicar la evolución y diversidad de los seres vivos que habitan en la Tierra, mismas que han tratado de explicar lo que ocurre, desde hace mucho tiempo y en diferentes partes del mundo:
• El fijismo propone que las diferentes especies que componen la flora y la fauna tienen un origen divino y se caracterizan por la inmutabilidad a través del tiempo.
• Aristóteles (384-322 a.C.) clasificó a los organismos en categorías que posterior-mente llamó Scala naturae, la cual fue considerada permanente, sin cambios. Si acaso ocurría un cambio en la naturaleza, éste se debía a un proceso de perfeccio-namiento ordenado por la divinidad creadora.
• El creacionismo, idea que se basa en la creación de todos los seres vivos por un dios, la cual prevaleció durante casi dos mil años.
• El transformismo argumenta que los organismos sufren cambios en forma gradual a través del tiempo.
• La teoría del catastrofismo, elaborada por Georges Cuvier (1769-1832), paleontó-logo francés, plantea que hubo una serie de cataclismos, tales como inundaciones, terremotos, incendios, erupciones volcánicas, etcétera, que provocaron la extin-ción de muchas especies, las cuales quedaron fosilizadas. También menciona que las especies presentes en esa época fueron las que sobrevivieron a la catástrofe. Esta teoría fue fortalecida por los investigadores de ese momento, que observa-ron en los restos fósiles organismos muy distintos, correspondientes a otras eras
Figura 1.8 El estudio de los estratos geológicos durante el siglo XIX dio impulso a la
teoría del catastrofismo.
Parasaber
+
Los estratos geológicos son las capas en las que se encuentra dividida la Tierra y que fueron formadas por la sedimentación de distintos materiales a lo largo de millones de años. Cada estrato contiene información sobre la época en la cual se formó, como las especies que vivieron en ella y quedaron registradas en forma de fósiles; o la actividad volcánica de ese tiempo.
Parasaber
+
¿Sabías que el libro El origen de las especies por medio de la selección natural conmocionó tanto al mundo que se agotó el primer día de su publicación y se hicieron seis ediciones sucesivas?
Adquiero
mi conocimiento
geológicas, lo cual les hizo suponer que hubo varias creaciones periódicas. Louis Agassiz (1807-1873) creía que después de una catástrofe había una nueva creación de especies, las cuales permanecían inmutables durante un periodo de tiempo.
• La teoría del uniformismo, propuesta por sir Charles Lyell (1797-1875) y plasma-da en su obra Principios de la geología, argumentaba que la superficie actual de nuestro planeta es producto de una serie de procesos geológicos ocurridos a lo largo de miles de años, lo que, según él, era una prueba irrefutable de que la Tie-rra era mucho más antigua de lo que se creía, lo suficiente como para ser escenario de una evolución orgánica. Este autor fue amigo personal de Darwin y tuvo gran influencia en la elaboración de sus conceptos.
Pre-genéticas
LamarckEl naturalista francés, Jean Baptiste Lamarck, comenzó su carrera científica como bo-tánico, pero en 1793 se convirtió en uno de los fundadores del Museo Nacional de Historia Natural, como profesor experto en invertebrados. Realizó trabajos adelanta-dos a su tiempo al clasificar gusanos, arañas, moluscos, y otras criaturas sin vértebras. Gracias a su trabajo, Lamarck pudo darse cuenta de las similitudes de los animales que estudiaba, así como con los fósiles, lo que le hizo pensar que las formas de vida no eran estáticas. Cuando los ambientes cambiaban, los organismos tenían que cambiar su comportamiento para sobrevivir.
En 1809, en su obra Philosophie zoologique(Filosofía zoológica), Lamarck plasmó su idea de forma más sistemática en forma de dos leyes:
Primera ley. En cada animal que no ha alcanzado el término de su desarrollo, entre más frecuente y sostenido sea el uso de un órgano, éste se fortalecerá poco a poco, se desarrollará, agrandará, y le dará un poder proporcional a la duración de su uso; mientras que el constante desuso de dicho órgano insensiblemente lo debilitará y deteriorará progresivamente, disminuyendo sus facultades, y finalmente lo hará desaparecer.
Segunda ley. Todo aquello que en la naturaleza ha originado que los individuos ganen o pierdan, por la influencia de las circunstancias a las que su raza ha estado expuesta por mucho tiempo, y consecuentemente, por la influencia de un uso pre-dominante, o bien un constante desuso, de un órgano o parte, será conservado en la generación de los nuevos individuos que descienden de éstos, siempre y cuando éstos cambios adquiridos sean comunes en los dos organismos reproductores (ma-cho y hembra), o en los que han producido estos nuevos individuos.
Desde el siglo XIX, se ha relacionado a Lamarck con la idea de la transmisión de caracteres adquiridos, pero hay que tener en cuenta que en la época de Lamarck aún no se había descubierto cómo funcionaba la genética. Sin embargo, pudo concebir que los organismos iban cambiando, de formas simples a formas más complejas.
Formas
simples
complejas
Formas
Figura 1.9
Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829).
Parasaber
+
Dicho de otra manera:
(1) La naturaleza produjo
Además, también consideraba que los cambios que propone en su segunda ley sólo ocurrirían al pasar un gran número de generaciones, es decir, una gran cantidad de tiempo. Actualmente, la “herencia epigenética” ha sido representada como una forma de transmisión de caracteres adquiridos y, por tanto, una confirmación aproximada de la famosa idea de Lamarck.
Darwin-Wallace
Es importante señalar que las ideas de evolución del científico británico Charles Darwin influyeron en algunas ideas de la Geología, Paleontología, Embriología, Zoología, Bo-tánica y otras ciencias, como la Economía.
• Darwin tuvo la oportunidad de ser el naturalista del navío inglés Beagle entre 1831 y 1836. Este viaje le permitió hacer observaciones en distintas zonas del mundo, pero fue en las islas Galápagos donde pudo darse cuenta de las variaciones físicas en los pinzones y en las tortugas terrestres gigantes, por lo que trató de darle una explicación científica a estas nuevas formas de vida.
Al regresar de su viaje, una de sus principales hipótesis fue que siempre existe un
ancestro común para las diferentes variedades de un mismo organismo. Pudo docu-mentar la observación de fósiles de gliptodontes (del Pleistoceno) en Argentina, donde actualmente viven los armadillos, cuestionándose cómo era que sólo uno de ellos (de sus descendientes) continuaba vivo. Los gliptodontes habrían sido los ancestros de los armadillos, ya que comparten rasgos que fueron conservados por muchas generacio-nes. Otros rasgos se habrían modificado para dar lugar al armadillo (figura 1.11).
Al tiempo que Darwin concebía la idea del ancestro común, examinó el artículo “Ensayo en el principio de población” (recién publicado por Thomas Malthus, clérigo y economista, en el cual se demostraba una correlación del tamaño de las poblaciones con el hambre, las enfermedades y las guerras. Malthus sostenía que cuando el tamaño de una población aumenta a tal grado que los recursos escaseaban, comenzaría una lu-cha por la supervivencia, donde mulu-chas personas morirían de hambre, otras por enfer-medad, y otras en guerra por los recursos restantes), lo que influyó en su pensamiento. Darwin aplicó estos principios a las poblaciones de otras especies, en un ambiente natural: una sola estrella de mar puede
pro-ducir 2 500 000 huevos al año, sin embargo, el mar no está lleno de éstas, debido a que tiene depredadores a lo largo de su desa-rrollo antes de llegar a la edad reproducti-va. Además, no todos los individuos llegan a esta edad por diferentes causas. ¿Por qué unos individuos sobreviven y otros no? ¿Qué influye en el resultado? Recordando sus ob-servaciones, Darwin se dio cuenta que los individuos presentan algunas variaciones, como tamaño o color. Esto significa que las
variaciones de los rasgos representan una capacidad del individuo para obtener recur-sos del entorno, y poder así sobrevivir y re-producirse.
En las islas Galápagos, a 900 km de la zona costera de América del Sur, Darwin re-colectó algunas de las especies de pinzones, ya que vio similitud con los pinzones de tierra firme, y trató de correlacionar sus variaciones
Figura 1.10 Charles
Robert Darwin (1809-1882).
Figura 1.11 El armadillo y su ancestro el gliptodonte.
