3.- La Selección Natural
Mertxe de Renobales Scheifler
Colaboradora Académica Honorífica
Dpto. Bioquímica y Biología Molecular
Facultad de Farmacia
Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unib.
mertxe.derenobales@ehu.eus
Aulas de la Tercera Edad
Curso 2016-2017
Subtemas
introducción: qué es y qué no es “evolución”?
la cría selectiva o selección artificial
conceptos básicos
Gregor Mendel y las leyes de la herencia
los agentes del cambio en la frecuencia de alelos
la Selección Natural
bibliografía
La Selección Natural - Introducción
evolución:
proceso por el que los organismos que existimos
actualmente descendemos de los que nos precedieron desde el comienzo de la vida.
descendencia con modificaciones a partir de un
antepasado común – C. Darwin.
responsable de
o impresionantes similitudes entre todos los organismos
o enorme diversidad de la vida
la única teoría científica fundamental al alcance de todas
las personas
La Selección Natural - Introducción
variabilidad genética entre los individuos de
una población
caracteres heredables
interacción con el ambiente en el que viven
presiones selectivas
unos individuos se reproducirán más que otros
(eficacia biológica)
adaptación a su entorno
cambio en las características de la población
La Selección Natural - Introducción
aspecto central
variación de los % de los diferentes genes (“variación de
la frecuencia genética”) en una población de individuos sobre la que pueden actuar las fuerzas selectivas
externas
o medio ambiente, alimentos, etc…
examinaremos la evolución tal y como se entiende hoy
aspectos desconocidos para Darwin:
o las leyes de la herencia
o la genética de poblaciones
o la deriva genética
o la biología molecular: estructura de los genes y
genomas
La Selección Natural - Introducción
teoría moderna de la Evolución
la vida en la tierra fue cambiando gradualmente a partir
de una especie primitiva –quizá una molécula
autorreplicativa- que vivió hace más de 3.500 millones de
años; al pasar el tiempo fue dando origen a una diversidad
de especies nuevas; el mecanismo responsable de la
mayoría (pero no todos) de estos cambios evolutivos es la
selección natural
JA Coyne, Why Evolution is true, Oxford Univ. Press, 2009
palabras clave
o cambios graduales
o antepasado común
o nuevas especies
o selección natural y otros mecanismos evolutivos
Qué es y qué No es “Evolución”?
cuál de estas 2 poblaciones de insectos ha evolucionado?
http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/evo_14_sp
A: año de sequía, pocas plantas, poco alimento para los
escarabajos:
escarabajos de menor peso
B: escarabajos con gen “color marrón” (10%) se camuflan
mejor
al cabo de un tiempo
Qué es y qué NO es evolución?
caso A NO hay evolución
todos los escarabajos pesan menos porque tienen menos
comida
no afecta a los de un color más que a los del otro
o las proporciones de unos y otros escarabajos se
mantienen constantes en el tiempo. caso B SÍ hay evolución
como los marrones se camuflan mejor, sobreviven más y
dejan más descendencia
al cabo de un tiempo, la proporción de marrones es mucho
mayor (90%) que la de verdes, y la población ha cambiado
o la frecuencia de los genes que controlan el color ha
cambiado en la población.
La Cría Selectiva o Selección Artificial
mejora genética de animales y/o plantas – inspiración de
Darwin
“si un hombre, con paciencia, puede seleccionar
variaciones que le son útiles, por qué en las
circunstancias complejas y variables de la vida no iban a aparecer variaciones útiles a los seres vivos que sean preservadas y seleccionadas?” El Origen de las Especies
en un grupo de individuos de la misma especie no todos
son idénticos
seleccionamos una característica que nos interesa
cruzamos los individuos que tienen esa característica
o repetimos el cruce entre los descendientes que tienen
esa característica durante varias generaciones
o cómo será la población de individuos al cabo de varias
generaciones???
La Cría Selectiva o Selección Artificial
ejemplo hipotético:
pueblo A: ley obligatoria (bajo pena de muerte)
o sólo las personas que miden más de 1.70 m de altura
pueden tener hijos, durante 10 generaciones
o cómo será al final la altura de los habitantes del
pueblo A?
pueblo B: no existe esa ley obligatoria y las personas
procrean al azar
o cómo será la altura de los habitantes del pueblo B al
cabo de 10 generaciones?
presión selectiva que favorece la reproducción de algunos
individuos pero no de otros: ley obligatoria
La Cría Selectiva o Selección Artificial
todos son la misma especie
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http://www.foodbeast.com/news/kale-broccoli-brussels-sprouts-and-cabbage-are-all-from-the-same-family/
Conceptos Básicos
el ADN: molécula que almacena -codificada- la
información genética de una célula, de un organismo
el código es la secuencia (el orden) de “letras”
la célula usa el ADN para hacer sus proteínas
Conceptos Básicos
las leyes de la herencia - Gregor Mendel (1822 – 1884)
monje agustino, abadía de Brno (Rep. Checa)
o estudió los guisantes
gen del color
o alelos: 2 copias del gen
– del “padre” y de la “madre”
– pueden ser iguales o diferentes
o guisante rosa: RR (1 R del “padre” y 1 R de la “madre”)
o guisante blanco: bb (lo mismo)
Conceptos Básicos
leyes de la herencia (cont.)
1ª ley de Mendel parental parental X R R b b 1ª generación
filial (F1) todas las flores rosas
iguales que el parental
femenino????
Rb
Conceptos Básicos
1ª ley de Mendel (cont) – algunas definiciones
gen dominante: su carácter aparece en la 1ª generación
filial (F1)
o color rosa
gen recesivo: su carácter NO aparece en la F1
o color blanco
genotipo: conjunto de genes (con sus alelos) que tiene un
individuo
o las flores rosas (Rb) NO tienen el mismo genotipo que
las flores rosas (RR)
fenotipo: características que se manifiestan en la F1
o todas las flores rosas tienen = fenotipo y ≠ genotipo
(Rb y RR).
Conceptos Básicos
1ª ley de Mendel (cont.) – cómo podemos saber qué
alelos (genotipo) tienen las flores rosas
principio de la segregación de los alelos
cruzamos entre sí las plantas de F1 (todas rosas):
X F1
Rb Rb
F2
RR Rb Rb bb
Conceptos Básicos
en una población la evolución ocurre de generación en
generación
al ir cambiando la proporción de los alelos
los individuos de la población NO evolucionan durante su
vida
para que haya evolución en una población de individuos,
la frecuencia de los alelos en una población tiene que cambiar
¿cuáles son los agentes de ese cambio?
Los Agentes del Cambio
variabilidad genética en una población
mutaciones heredables
transferencia de genes entre organismos
o “vertical” o reproducción sexual (padres a hijos)
o “horizontal”: transferencia NO sexual
duplicación de genes
duplicación del genoma completo (poliploidía)
fusión de genomas completos (drástico)
flujo de genes: entrada y salida de genes de una
población
deriva genética
apareamiento no al azar
Los Agentes del Cambio
1.- mutaciones cambio en una (o varias) “letras” del ADN
o ocurren “al azar”, ritmo lento en la naturaleza
o el efecto para la célula / organismo puede ser bueno,
malo, letal, o neutro
o en una célula cualquiera del organismo
– piel tumor
o en una célula germinal (óvulo, espermatozoide)
– se transmite a la siguiente generación
Los Agentes del Cambio
cómo ocurren las mutaciones
espontáneas, en la naturaleza (muy lentamente, al azar)
o radiaciones UV
o errores durante la replicación de una célula
– aparece en la célula hija
o errores en el sistema de reparación de errores de las
células
Los Agentes del Cambio
cómo ocurren las mutaciones (cont.)
inducidas artificialmente para la mejora de cultivos / ganado
o muchos procedimientos diferentes
transferencia de genes entre células u organismos
“vertical”, o reproducción sexual: de padres a hijos
o produce nuevas combinaciones de genes (más
adelante)
“horizontal”: la transferencia NO sexual de genes entre
organismos diferentes (más adelante)
o organismos no relacionados
duplicación de genes y/o genomas enteros
más adelante
Los Agentes del Cambio
2.- flujo de genes: entrada o salida de genes (alelos) de
una población
migraciones de individuos en edad reproductiva
oinmigrantes: se mezclan (o no) con la nueva población
o polen de plantas distintas (misma especie)
Los Agentes del Cambio
2.- flujo de genes (cont.)
saca alelos de una población original
o puede quedar distinto % de cada alelo en la población
original
o al mezclarse distintas poblaciones puede disminuir las
diferencias entre ellas
acervo genético: conjunto de todos los genes que tiene
una población
o las migraciones modifican el acervo genético de la
población
Los Agentes del Cambio
3.- deriva genética
cambio en el acervo genético (conjunto de todos los
genes) de una población debido a la casualidad
o algunos individuos, por casualidad, dejan más
descendientes que otros
– los genes de la generación F1 no tienen por qué ser
“mejores” ni más “sanos”
o pesca extractiva
Los Agentes del Cambio
3.- deriva genética (cont.) – efecto del tamaño de la
población
población grande: 1 millón de individuos
o gen de la “altura”: 2 alelos (“alto” y “bajo”)
o 2 millones de alelos (2 alelos / persona)
o en la población: 20.000 copias (1%) del alelo “alto” (NO
es que haya 20.000 personas altas)
o si unas pocas personas que tienen el alelo “alto” no
dejan descendencia, no se notará mucho.
población pequeña: 50 individuos
o 100 copias del gen de la altura (2 alelos / persona)
o en la población sólo hay 1 copia del alelo “alto” (1%)
o si esta persona no deja descendencia, desaparece el
alelo “alto” de la población.
Los Agentes del Cambio
3.- deriva genética (cont.) –
efecto de las migraciones
o el grupo de individuos que se va se lleva sus genes
– se van la mayoría de los que tienen el alelo “alto”
en el grupo que se ha ido, la % del alelo “alto” es
mucho mayor que en el grupo que se queda.
efecto del “cuello de botella”
o el nº de individuos de una población se reduce
drásticamente por una catástrofe
– la peste negra en Europa eliminó más del 30% de la
población
– guerras, terremotos, inundaciones, etc…
la composición genética de la población ha cambiado
Los Agentes del Cambio
4.- apareamiento entre individuos que no ocurre al azar
más frecuente buscar pareja entre las personas del
entorno, generación tras generación
o subpoblaciones de individuos muy homogéneos
genéticamente (es problemático)
– apareamiento entre individuos físicamente
cercanos
favorece la endogamia
autopolinización en algunas plantas
La Selección Natural
el principal agente que cambia las proporciones de genes
en una población principal agente de la evolución
diversidad de caracteres (variabilidad) en una población
unos individuos se reproducen más y dejan más
descendencia que otros cuyas características son
hereditarias
evolución
La Selección Natural
interacción con el entorno: una presión selectiva
externa o “agente de selección”
factores abióticos:
o temperatura (cambio climático), humedad (sequía,
inundación), distintas contaminaciones, salinidad, O2 y
CO2, radiaciones, luz (altitud, latitud), presión (altura,
fondo del océano), zonas intermareales, etc…
o las células/organismos se protegen (adaptan)
factores bióticos
o competencia con otros organismos por alimentos;
depredadores y parásitos; búsqueda de pareja; descendencia vigorosa y fértil; presencia humana
uno o varios a la vez!
La Selección Natural
actúa sobre el fenotipo
el individuo “se adapta” a la presión selectiva y tiene
mayor éxito en la reproducción
o interacción entre el fenotipo (características
externas) y el ambiente
– mayor o menor nº de descendientes
adaptación
carácter(es) que permite a los individuos que los poseen
superar con éxito los agentes de selección
o éxito reproductivo en un ambiente determinado
La Selección Natural
ejemplo de presión selectiva
debida a la contaminación industrial
en Inglaterra, siglo XIX
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http://www.mhhe.com/bio sci/genbio/espv2/data/evol
La Selección Natural
ejemplo de distintos ecotipos debidos a la altitud
Raven et al. Biology of Plantas, 6ª ed, pg 247, Freeman, 1999.
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Nevada California
La Selección Natural
eficacia biológica: la capacidad de un genotipo concreto
(escarabajos de color marrón) , en un ambiente concreto, de dejar descendientes.
mayor “eficacia biológica”, mayor nº de descendientes
individuo “más apto” (en condiciones concretas):
o no es necesariamente el más fuerte, el más sano, el
más grande, el más rápido, etc…
o es el que tiene mayor capacidad de sobrevivir,
reproducirse, y dejar sus genes en la siguiente generación.
interacción del ambiente con el genotipo
La Selección Natural
NO es previsora, NO tiene un plan, NO mira hacia
adelante
o actúa sobre las variaciones existentes en ese
momento y lugar, y según la presión selectiva concreta
– los individuos ya tienen las mutaciones sin saber
qué va a venir en el futuro
o un nuevo carácter no aparece en una población
teniendo en cuenta lo que va a suceder
– el carácter está en la población y según cuál sea la
presión selectiva, será favorable, neutro, o desfavorable.
La Selección Natural
guarda las “huellas” de lo que ha sucedido en el pasado
la investigación trata de interpretar esas “huellas” para
reconstruir el pasado evolutivo
NO produce organismos más perfectos
ninguna población, ningún organismo está perfectamente
adaptado
NO es aleatoria
no actúa al azar
Bibliografía
Mecanismos de la Evolución – Univ. de Berkeley, en español:
http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/evo
_14_sp
M Soler (ed). Evolución – la base de la biología. Capítulo 7: Selección Natural y Adaptación. Proyecto Sur de Ediciones, 2002.
PH Raven, RF Evert, SE Eichhorn. Biology of Plants, 6th ed.
Capítulo 10: Genética y Herencia. Capítulo 12: el Proceso de la Evolución. Freeman, 1999.
