Evolución Biológica: Darwin

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PowerPoint® Lecture Slides are prepared by Dr. Isaac Barjis, Biología Instructor

Biología3° medio

Darwin y Evolución

Chapter 15: pp. 264 - 282

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Dalmatian

Boston terrier

Irish wolfhound

Shih Tzu

Scottish terrier

Bloodhound

Russiansilver fox

Beagle

Red chow Shetland sheepdog ChihuahuaEnglish sheepdog

Wolf

(Wolf): © Gary Milburn/Tom Stack & Associates; (Irish wolfhound): © Ralph Reinhold/Index Stock Imagery; (Boston terrier): © Robert Dowling/Corbis; (Dalmation): © Alexander Lowry/Photo Researchers, Inc.; (Shih tzu): © Bob Shirtz/SuperStock; (Bloodhound): © Mary Bloom/Peter Arnold, Inc.; (Scottish

terrier): © Carolyn A. McKeone/Photo Researchers, Inc.; (Beagle): © Tim Davis/Photo Researchers, Inc.; (Red chow): © Jeanne White/Photo Researchers, Inc.; (Shetland sheepdog): © Ralph Reinhold/Index Stock Imagery; (English sheepdog): © Yann Arthus-Bertrand/Corbis; (Chihuahua): © Kent & Donna

Dannen/Photo Researchers, Inc.; (Fox): © Steven J. Kazlowski/Alamy

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Notas del profesor:

Esta power point ha sido adaptada por GAToledo para que mis alumnos puedan tener acceso a información basada en la ciencia y no en seudociencia religiosa (muy abundante en internet). Por esto he incluido antecedentes obtenidos de la web en las notas del orador para profundizar un poco en cada tópico tratado y facilitar la comprensión de esta apasionante rama de la biología.

La frase, “En biología nada tiene sentido, si no es a la luz de la evolución”, de Theodosius Dobzhansky, resume la importancia de la evolución para todo estudiante con interés en las ciencias biológicas.

¡Disfruten este trabajo y profundicen aún más en el tema!

2

Prof: Gustavo Toledo C./SFC, 2013.

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2.Evidencias de la evolución

Evidencias apoyan a un origen común.Evidencias fósiles Evidencias biogeográficasEvidencias anatómicasEvidencias bioquímicas

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Evidencias de la evolución: Registro fósil

Evidencia fósil Los Fósiles registran la historia de la vida del

pasado Documentan una sucesión de formas de vida desde

la más simple a la más compleja Algunas veces el registro fósil está lo

suficientemente completo para mostrar descendencia de un ancestro

Los Fósiles transicionales son un ancestro común para dos diferentes grupos de organismos Permiten trazar la descendencia de organismos

Fósiles transicionales

5

Orificios nasales en la parte frontal del cráneo

Pakicetus (50 millones de años)

Orificio nasal en La mitad del cráneo

(25 millones de años)

Aetiocetus es un fósil de transición

6



bird characteristics

reptile characteristics

wing

wing

head

tail

feet

claws

teeth

feathers

tail with vertebrae

a. Archaeopteryx fossil

b.

a: © Jean-Claude Carton/Bruce Coleman Inc.; b: © Joe Tucciarone

Ancestro de ballenas

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8

9

Evidencias de la evolución: Biogeográficas

La Distribución de plantas y animals en la tierra

Esa distribución es consistente con esta hipótesis: “cuando las especies están relacionadas ellas se originaron en un lugar y se dispersaron posteriormente a regiones accesibles”.

Por lo tanto, se esperaría una mezcla diferente de plantas y animales cuando la geografía separa continentes, islas, mares, etc.

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Biogeografía

(Sugar glider): © ANT Photo Library/Photo Researchers, Inc.; (Tasmanian wolf): © Tom McHugh/Photo Researchers, Inc.; (Wombat): © Photodisc Blue/Getty; (Dasyurus): © Tom McHugh/Photo Researchers, Inc.; (Kangaroo): © George Holton/Photo Researchers, Inc.

El wombat australiano, Vombatus, es y vida nocturna en madrigueras. Se asemejala marmota placentaria.

Kangaroo, Macropus, es un herbívoro queHabita en planicies y bosques. Se asemeja a lacobaya patagónica placentaria de América del Sur.

Sugar glider, Petaurus breviceps, es un arborícolaY se asemeja a la ardilla placentaria voladora.

El gato nativo australiano, Dasyurus, es un carnívoro y habita en los bosques. Se parece al gato salvaje placentaria.

TEl lobo de Tasmania, Thylacinus, ahora extinto, fue uncarnívoro nocturno que habitaba en desiertos y llanuras .Se asemeja al lobo gris placentado.


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Evidencias de la evolución: Anatómicas

Extremidades anteriores de vertebrados: Homólogos – todos poseen el mismo set de huesos de

una manera similar Sin embargo, están muy modificados lo que puede ser

explicado por variaciones adaptativas Darwin interpretó esto para apoyar la hipótesis de una

descendencia común

Desarrollo Embriológico Todos los vertebrados tienen: Una cola postanal y Pares de Hendiduras branquiales

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Evidencia de evolución: Anatómica

Estructuras homólogas: Anatómicamente similares debido a que estas han

sido heredadas de un ancestro común Pueden tener o no tener funciones similares

Estructuras análogas: Ejecutan la misma función No están “construidos” de manera similar No comparten un ancestro común

Estructuras vestigiales: Estructuras anatómicas completamente desarrolladas Su función está reducida u obsoleta

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Significado de las estructuras Homólogas


humeroulnaradiometacarpos

falanges

Ballena Gato Caballo humano

Murciélago

Ave

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Significado de similitudes durante el desarrollo embrionario

O fromair

Pez

salamandra

tortuga

Ave

humano

Hendiduras faríngeas

Colapostanal

En esta URL hay un cuadro de las estructuras derivadas de los arcos branquialeshttp://escuela.med.puc.cl/paginas/departamentos/anatomia/PortalOdonto/html/embrio_especial/Cuello/GuiaDesCuello.html

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Evidencias bioquímicas

Casi todos los organismos vivos:

Usan las mismas moléculas bioquímicas básicas

Utilizan el mismo código para los tripletes del ADN

Utiliza los mismos 20 amino ácidos en sus proteínas

Diferencias de secuencias de bases del DNA:

Cuando son muy similar, sugieren descendencia común

Mientras más diferencias existan, sugiere un ancestro común más antiguo

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Significado de las diferencias bioquímicas

O from air


Nú

mer

o d

e A

min

o á

cid

os

dif

eren

tes

Co

mp

arad

os

con

el c

ito

cro

mo

c d

e h

um

ano

s

Levadura Polilla Pez tortuga pato cerdo mono humano

Citocromo c es una pequeñaProteína que juega un rol importanteIen la cadena de transporte de Electrones dentro de la mitocondria De todas las células eucariotas.

0

10

20

30

40

50

Evidencias de la evolución

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Con lo aprendido hasta ahora, contesta las siguientes preguntas.Luego, discútelas con un compañero.a. Tanto la especiación como la adaptación son procesos evolutivos, ¿cuál es la diferencia entre ellos?b. Al observar la disposición de los huevos de dinosaurio, ¿es posible que los dinosaurios adultos hayan cuidado de esos huevos? Fundamenta.c. Explica, usando ejemplos, si nuestra especie está mejor adaptada a vivir en ambientes fríos o cálidos.d. Explica los conceptos de convergencia y divergencia evolutiva. Utiliza ejemplos diferentes a los ya señalados.e. ¿Por qué se descartó la idea de Haeckel?f. Si experimentalmente, en las etapas tempranas del desarrollo de un ratón, se elimina el gen Hox encargado de la formación de los ojos y se le reemplaza por el gen Hox correspondiente de una mosca, ¿qué sucederá con el desarrollo de los ojos del ratón?

¿Cómo ocurre la evolución?

Realiza la actividad de la página 152 del libro guía.

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Antecedentes de la teoría de la evolución, de Darwin y Wallace, Mediante la selección natural

La ciencia de la Edad Contemporánea, en la que surge la teoría de la selección natural, es fruto de la Revolución científica ocurrida en la Edad Moderna. En este último período histórico nace el método científico, que establece que solo por medio de la experiencia, la observación y el razonamiento se puede conocer la naturaleza.

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Teoría evolutiva de Darwin

Observaciones Geológicas consistentes con las de Hutton y Lyell

Observaciones Biogeográficas:El estudio de la distribución geográfica de las

formas de vida en la tierraDarwin vió especies similares en hábitats

similares;Especies relacionadas podrían ser

modificadas de acuerdo al ambiente

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Historia del pensamiento evolutivo

Antes de DarwinVisión de la naturaleza determinada por

creencias profundamente arraigadasConsideradas verdades insuperablesPensamiento Biológico había comenzado

lentamente a aceptarDiversas ideas de la evoluciónLas similitudes entre los seres vivos reflejan

ancestro común recienteDiferencias entre los seres vivos reflejan ancestro

común lejano

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Pensamiento evolutivo antes de Darwin


a.

b.a: © Joseph H. Bailey/National Geographic Image Collection; b: © Daryl Balfour/Photo Researchers, Inc.

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Mediados del siglo XVIII

Taxonomía maduró a mediados del siglo XVIIILinnaeus:

Era fijistaPensaba que cada especie:

Tenía una estructura y función ideal y Un lugar en la scala naturae (escale de complejidad)

El desarrolló el sistema de nomenclatura binominal Sistema de clasificación para los seres vivos

Conde Buffon:escribió un catálogo de 44 volúmenes de todas las

plantas y de animales conocidosSugirió la descendencia con modificación

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Finales del siglo XVIII

Cuvier:

El primero en usar la anatomía comparada para desarrollar un sistema de clasificación.

Fundador de la Paleontología

Propuso el Catastrofismo

Catástrofes locales en el pasado habrían causado estratos posteriores que poseen una mezcla de fósiles

Después de cada catástrofe, la región fue repoblada por especies de áreas cercanas

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Finales del siglo XVIII

Lamarck: Primer biólogo en:

Propuso la evolución Relacionar diversidad con adaptación al ambiente

Concluyó que los organismos más complejos son descendientes de los menos complejos

Propuso la herencia de los caracteres adquiridos– Lamarckismo

Charles Lyell: La tierra está sujeta a ciclos de erosión y elevaciones

lentos pero continuos Propuso el uniformitarismo, las tasas y procesos de

cambio son continuos y constantes

Utiliza lo aprendido

¿Cuáles son las ideas centrales del fijismo y del evolucionismo?

Según la ciencia moderna, ¿a qué se debe la biodiversidad?

¿Qué entiendes por evolución de los seres vivos?

A partir de lo estudiado en estas primeras diapositivas y lo expuesto en tu libro, ¿estás de acuerdo con que el pensamiento científico está influido por el contexto cultural en el que se desarrolla? Argumenta.

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Viaje del HMS BeagleCopyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

c d

a.

d

c

b

f,g

e

e f g

NorthAmerica

PACIFICOCEAN

ATLANTICOCEAN

INDIANOCEAN

GreatBritain

Europe

Africa

Australia

Tasmania NewZealand

Tierra del Fuego

SouthAmerica

GalápagosIslands

b

b: © Wolfgang Kaehler/Corbis; c: © Luiz C. Marigo/Peter Arnold; d: © Gary J. James/Biological Photo Service; e: © Charles Benes/Index Stock Imagery; f: © Galen Rowell/Corbis; g: © D. Parer & E. Parer-Cook/Ardea

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Charles Darwin a los 31 años


© Carolina Biological/Visuals Unlimited

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Un Gliptodonte y un perezoso gigante


a. Glyptodon

b. Mylodon

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Biogeografía

Biogeografía es el estudio del rango y distribución de las formas de vida en la tierra.

Darwin comparó animales Sudamericanos con aquellos que estaba familiarizado. En vez de conejos, encontró en la liebre de la patagonia en las

praderas de sudamérica. La liebre de la patagonia tiene largas patas y prejas pero su cara es parecida al cerdo de guinea

¿Puede deberse el parecido entre la liebre de la patagonia con el conejo a que ambos animales están adaptados al mismo tiepo de ambiente? Ambos animales comen pasto, se esconden entre los arbustos y se mueven rápidamente usando sus largas patas traseras. ¿La liebre patagónica tiene la cara de un conejillo de indias por tener un ancestro común con ellos?

Biogeografía

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Liebre Europea (sólo la cara) y la liebre de la Patagonia


(European hare): © WILDLIFE/Peter Arnold, Inc.; (Patagonian hare): © Juan & Carmecita Munoz/Photo Researchers, Inc.

Lepus europaeus

Dolichotis patagonium

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Islas GalápagosTortugas

Darwin observó la variación de la longitud del cuello de tortugas de isla en isla.

Propuso que la especiación en las islas se correlacionaba con una diferencia en la vegetación

PinzonesDarwin observó muchas especies diferentes de

pinzones en varias islasEspeculó que ellos podrían haber descendido de

de un solo par de pinzones continentales.

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Selección Artificial de Animales

Todos los perros son descendientes del lobo gris

Comenzó a ser domesticado hace cerca de about 14.000 años.

El Proceso de diversificación ha sido rápido:

Los lobos bajo domesticación fueron separados otros lobos.

Cada tribu humana seleccionó algún carácter.

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Selección artificial de animalesCopyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

Dalmatian

Boston terrierIrish wolfhound

Shih Tzu

Scottish terrier

Bloodhound

Russiansilver fox

Beagle

Red chow Shetly sheepdog ChihuahuaEnglish sheepdog

Wolf

(Wolf): © Gary Milburn/Tom Stack & Associates; (Irish wolfhound): © Ralph Reinhold/Index Stock Imagery; (Boston terrier): © Robert Dowling/Corbis; (Dalmation): © Alexyer Lowry/Photo Researchers, Inc.; (Shih tzu): © Bob Shirtz/SuperStock; (Bloodhound): © Mary

Bloom/Peter Arnold, Inc.; (Scottish terrier): © Carolyn A. McKeone/Photo Researchers, Inc.; (Beagle): © Tim Davis/Photo Researchers, Inc.; (Red chow): © Jeanne White/Photo Researchers, Inc.; (Shetly sheepdog): © Ralph Reinhold/Index Stock Imagery; (English sheepdog): © Yann Arthus-Bertry/Corbis; (Chihuahua): © Kent & Donna Dannen/Photo Researchers, Inc.; (Fox): © Steven J.

Kazlowski/Alamy

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Selección Artificial de Plantas

Los siguientes vegetales se derivan de una especie:

Repollo,

Repollo de bruselas y

Col.

Darwin describió la selección artificial como un modelo que le ayudó a entender la selección natural .

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Selección artificial de plantas


Col china,Grupo Chinensis

Coles de Brusela,Grupo Gemmifera

Mostaza silvestre

Colinabo,Grupo Gongylodes

(Cabbage, Brussel sprouts, kohlrabi): Courtesy W. Atlee Burpee Company; (Mustard): © Jack Wilburn/Animals Animals/Earth Scenes;

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Selección natural

La hipótesis de Darwin sobre la selección natural estaba basada en: observaciones de tortugas y…de pinzones en las islas Galápagos.

40

Selección Natural y Adaptación

Los Individuos tienen variaciones heredables Se producen más individuos en cada generación

que el ambiente puede soportar Algunos individuos tienen caracteres adaptativos.

Estos caracteres: Posibilitan el aumento de la supervivencia y la

reproducción Aumentan la proporción en los individuos de las

generaciones venideras con esos caracteres Las poblaciones llegan a adaptarse a su ambiente

local a través de cambios en los individuos

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Los Organismo tienen variaciones heredables

Darwin enfatizó que los individuos de una población varían en sus:

Características Funcionales

Características físicas

Características etológicas

Propuso que estas variaciones:

Son esenciales

Con el tiempo, permiten la adaptación al ambiente

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Selección natural

13 especies de pinzones tienen un pico adaptado a un particular modo de vida. Un pico fuerte, adaptado a una dieta de semillas grandes (a)

Pinzon curruca, pico delgado adaptado para comer insectos (b)

Picos largos, algo doblado hacia abajo y la lengua dividida adaptada para sondear semillas de cactus (c)


a. Geospiza magnirostris b. Certhidea olivacea c. Cactornis scyens

a: © Adrienne T. Gibson/Animals Animals/Earth Scenes; b: © Joe McDonald/Animals Animals/Earth Scenes; c: © Leonard Lee Rue/Animals Animals/Earth Scenes;

Profundidad del pico

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año seco año seco año seco

Pinzón terrestre mediano

Geospiza fortis

Año húmedo

1984198219801977

Pro

fun

did

ad d

el p

ico

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Los Organismos se diferencian en su aptitud

La aptitud es el éxito reproductivo relativo de un individuo Los individuos más aptos en una población

capturan una desproporcionada parte de los recursos compartidos

Las Interacciones con el ambiente determinan cuáles individuos se reproducen más

Adaptación Los cambios pueden ayudar a las especies a

estar más adaptadas a su ambiente Producto de la Selección natural

http://www.cneq.unam.mx/programas/actuales/especial_maest/especializa/ff_cn_2aE/00/02_material/01_tacuba/03_cono_bloII/archivos/seleccion_natural1%20portal.pdf

Próxima clase: Lab. Selección natural

Debe bajar la guía denominada “Cómo cambian las poblaciones a través de tiempo” en la siguiente URL:

http://www.slideshare.net/gustavotoledo/cmo-poblac-cambiantiempoaves-ok

“su profesor le indicará los materiales que debe traer para la salida a terreno” los cuales están enumerados en la guía.

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Sugiero estas URL:

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http://www.sesbe.org/evosite/evohome.html http://www.conocimientosfundamentales.unam.mx/vol2/biologia/m04/intro04.htmlhttp://www.sesbe.org/sites/sesbe.org/files/recursos-sesbe/evidencias.pdf El legado de Charles Darwin. Por Tim M. Berrahttp://www.actionbioscience.org/esp/evolucion/berra.html

La selección natural: cómo funciona la evolución: Por Douglas Futuymahttp://www.actionbioscience.org/esp/entrevista/futuyma.html

Evidencia de las transiciones evolucionarias. Por Michael Bentonhttp://www.actionbioscience.org/esp/evolucion/benton2.html

Evolución: Hecho y Teoría. Por Richard E. Lenskihttp://www.actionbioscience.org/esp/evolucion/lenski.html

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Education

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