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ECOLOGÍA IECOLOGÍA I

ECOLOGÍA Y EVOLUCIÓNECOLOGÍA Y EVOLUCIÓN

Repaso de evolución 2Repaso de evolución 2

Trimestre 12-O

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Darwin no contaba con una adecuada teoría de la herencia, pero alguien más en el mundo, en ese momento, sí.

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Gregor Johann Mendel (1822- 1884)

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¿Recuerdan sus experimentos con chícharos y sus resultados, conocidos como “las leyes de Mendel”?

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Semillas amarillas

Semillas verdes

Semillas amarillas

AA aa

Aa

Fenotipos

XX

GenotiposP

F1

Semillas amarillasSemillas verdes aaAaAaAAF2

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Semillas verdes

Semillas amarillas

Aa aa

Aa

X

F1 P

aa

Retrocruza

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¿Recordaron también el tablero de Punnett?

Pero en tiempos de Darwin, ya había evidencia de que su teoría funcionaba. ¿Recuerdan el caso del melanismo industrial?

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Darwin's Missing Evidence: Changes in Moths ObservedIn his time certain species of moths were light in color. Today in many areas these species are largely dark. If he had noticed the change occurring, he would have observed evolution in action

By H. B. D. Kettlewell  | February 20, 2009 | 22Henry Bernard Davis Kettlewell (1907-1979)

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Aquí la evolución parece un simple cambio de color. ¿Pero hay alguna definición bajo la que se pueda considerar este caso como evolución? He aquí una.

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Evolution. Evolution. The statistical transformation of populations.

Wright (1942), citado por Dobzhansky, Ayala, Stebbins y Valentine (1977 Evolution, p. 8.

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Esta definición es reduccionista. En contraste, hay otras, como la siguiente, que sólo se refieren a la dimensión transespecífica, o macro, del proceso.

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Evolution. Evolution. Series of successive transformations, in particular those which living beings have undergone during geological times.

Petit Larousse, citado por Dobzhansky, Ayala, Stebbins y Valentine (1977 Evolution, p.7.

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La anterior definición poco tiene que hacer en este curso. La siguiente es una definición estándar, más cercana a la reduccionista, de más utilidad en ecología.

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evolution evolution 1: Any gradual directional change; unfolding. 2: Any cumulative change in the characteristics of organisms or populations from generation to generation; descent or development with modification; evolve

Lincoln et al. (1982) A Dictionary of Ecology, Evolution and Systematics.

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Algo importante de la teoría de Darwin es que, a la vez que explica el cambio en poblaciones, especies y grupos superiores, explica la “adaptación”. ¿Pero qué es adaptación?

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adaptation adaptation 1: The process of adjusting of an individual organism to environmental stress; adaptability. 2: Process of evolutionary modification which results in improved survival and reproductive efficiency. 3: Any morphological, physiological, developmental or behavioural character that enhances survival and reproductive success of an organism; adaption; adaptive.

Lincoln et al. (1982) A Dictionary of Ecology, Evolution and Systematics.

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Pero hay otro concepto relacionado, la aptitud o fitness, de la cual un autor que mencionaré más adelante, considera que hay unos cinco significados. Para los ecólogos este es un buen esquema de su significado.

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CrecimientoSobrevivencia

Reproducción

Aptitud(Fitness)

Relaciones entre los componentes mayores de la aptitud

Cuidadopaterno

Componentes mayores del

fitness afectados por

la competencia

Un componente menor por que puede

considerarse parte de la

reproducción y porque no se presenta en todos los organismos

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¿Pero qué es el fitness?

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fitness fitness The relative competitive ability of a given genotype conferred by adaptive morphological, physiological or behavioural characters, expressed and usually quantified as the average number of surviving progeny of one genotype compared with the average number of surviving progeny of competing genotypes; a measure of the contribution of a given genotype to the subsequent generation relative to that of other genotypes.

Lincoln et al. (1982) A Dictionary of Ecology, Evolution and Systematics.

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Otro asunto importantes en evolución es responder a la siguiente pregunta. ¿A qué nivel opera la selección natural? Esto es, ¿cuál es la unidad de selección?

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Posibles a unidades de selección

1. Individuos2. Genotipos3. Alelos4. Poblaciones5. Grupos familiares6. Especies7. Otros

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He aquí el autor antes referido quien sostiene, a partir de su libro The Selfish Gene (El gene egoísta) que la unidad de selección es gene.

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Richard Richard Dawkins Dawkins (1941- ).

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En su libro, The Extended Phenotype (1982), Dawkins describe y analiza cinco conceptos de fitness en el capítulo titulado “An agony in five fits.”

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El primer concepto de fitness, el de Darwin y Wallace, es el más simple. Los organismos con más aptitud o fitness son los más fuertes, los más ágiles, aquellos con los mejores músculos u otras estructuras.

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El segundo concepto de fitness es el de la genética de poblaciones. Este es el que se ilustra fácilmente con el modelo “un locus-dos alelos.”

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En dicho modelo, las cruzas son al azar y las frecuencias fenotípicas, genotípicas y alélicas dependen de las violaciones a la Ley de Hardy y Weinberg.

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Evolución: “cambio en las frecuencias génicas de las poblaciones”. Este es el paradigma de la genética de poblaciones. Caso de la anemia falciforme, ejemplo de selección balanceadora, heterosis o vigor híbrido.

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¿Queda claro que se ilustra en la anterior gráfica?

Por cierto, ¿recuerdan en qué consiste la Ley de Hardy y Weinberg?

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A continuación volveré a dar la definición de fitness. Esta parece una mezcla entre el concepto de los gentistas de poblaciones y el de ecólogos y etólogos, que es tercer concepto de fitness analizado por Dawkins.

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fitness fitness The relative competitive ability of a given genotype conferred by adaptive morphological, physiological or behavioural characters, expressed and usually quantified as the average number of surviving progeny of one genotype compared with the average number of surviving progeny of competing genotypes; a measure of the contribution of a given genotype to the subsequent generation relative to that of other genotypes.

Lincoln et al. (1982) A Dictionary of Ecology, Evolution and Systematics.

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Un problema con una definición como la anterior es que el fitness de un genotipo o individuo sólo se puede medir en retrospectiva (a toro pasado).

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Y la ciencia es un poco pretenciosa, en el sentido de que trata de predecir o pronosticar resultados

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Evolución fenotípica. Uno más de los enfoques requeridos para el análisis de la comportamiento animal desde el punto de vista ecológico y evolutivo.

Modelo Halcón-Paloma de John Maynard Smith para investigar el combate ritualizado en los conflictos animales.

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Si J es mutante raro e I es una ESS, w(I) > w(J) por definición.

ESS

Estrategia mutante

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A continuación volveré a dar la definición de fitness. Esta parece una mezcla entre el concepto de los gentistas de poblaciones y el de ecólogos y etólogos, que es tercer concepto de fitness analizado por Dawkins.

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GenotipoGenotipo

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FenotipoFenotipo

FenotipoFenotipo

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Las abejas higiénicas detectan, destapan y eliminan larvas selladas en 5ª etapa, infectadas con la enfermedad american foulbrood o la enfermedad chalkbrood. Las abejas higiénicas son capaces de detectar las larvas enfermas antes de que alcancen la etapa infecciosa; de este modo, eliminan el patógeno y evitan la transmisión de la enfermedad por toda la colonia.

Hygienic bees detect, uncap and remove a sealed, 5th instar larva that is infected with either American foulbrood or chalkbrood disease. Hygienic bees are able to detect that the larva is diseased before it reaches the infectious stage; in this way, hygienic bees eliminate the pathogen and avoid further disease transmission through the colony.//Hygienic bees; honey bees; honey bee larva; american foulbrood disease; chalkbrood disease; breeding for resistance

http://www.northcentralsare.org/Media/Images/Outreach-Images/Ag-Innovations/03AGI2005/Photo-A

Paenibacillus larvae

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El experimento de W. C. Rothenbuhler

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Hembra: reina Macho: zángano

Progenie: obrera

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Cepa no higiénica

Cepa higiénica

Cepa no higiénica

HH hh

Hh

Fenotipos

XX

GenotiposP

F1

Primer modelo a probar

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Cepa higiénica

Cepa no higiénica

Hh hh

Hh

X

F1 P

hh

Retrocruza

Cepa no higiénica

Cepa higiénica

Cepa intermedia

?

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Cepa no higiénica

Cepa higiénica

Cepa no higiénica

HH hh

Hh

Fenotipos

XX

GenotiposP

F1

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Cepa no higiénica

Cepa higiénica

Cepa no higiénica

AATT

aatt

AaTt

Fenotipos

XX

GenotiposP

F1

Nuevo modelo a probar

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AaTt aatt

Aatt

X

F1 P

aaTt

Retrocruza

AaTt aattCepa no higiénica

Cepa higiénica

Cepa intermedia

Cepa no higiénica AaTt

Cepa no higiénica Aatt

Cepa intermedia aaTt Abren la celdilla, pero no

tiran la larva enferma

Cepa higiénica aatt

Tirarían la larva pero las celdillas están cerradas

Cepa intermedia

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Esta presentación concluirá con un llamado a que reflexionen sobre el paradigma que emplean para explicarse el por qué de las cosas en el mundo biológico y, por qué no, hasta en el mundo social.

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Supongo que nadie de Uds. emplea el término “creación” para referirse a las plantas y animales (y el mundo natural en genera) y explicarse su origen o la razón por la que las cosas son como son.

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Pero quizá muchos de Uds. si se refieren a “la naturaleza” como un todo en el las plantas y animales simplemente se relacionan entre sí y con otras entidades, como el medio abiótico. En este caso, no sería difícil que personalicen inconscientemente

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It may be said that natural selection is daily and hourly scrutinising, throughout the world, every variation, even the slightest; rejecting that which is bad, preserving and adding up all that is good; silently and insensibly working, whenever and wherever opportunity offers, at the improvement of each organic being in relation to its organic and inorganic conditions of life. We see nothing of these slow changes in progress, until the hand of time has marked the long lapse of ages, and then so imperfect is our view into long past geological ages, that we only see that the forms of life are now different from what they formerly were.

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Se puede decir que la selección natural está diariamente, y a toda hora, escrutinando, por todo el mundo, cada variación, aún la más ligera; rechazando la que es mala, preservando y acumulando toda la que sea buena; trabajando silencios e incansablemente, dondequiera y cuandoquiera que la oportunidad se ofrece, para el mejoramiento de cada organismo en relación a sus condiciones de vida, orgánicas o inorgánicas. Nostros no vemos cómo se dan estos cambios sino hasta que la mano del tiempo ha dejado su huella en la larga duración de las eras, y tan imperfecta es nuestra visión dentro las largas eras geológicas, que sólo vemos formas de vida que ahora son diferentes a lo que primeramente fueron.