Informe 2 Alvaro Chacon Viernes PDF

Preview

Summary

PRÁCTICA No 2PRUEBAS DE LA EVOLUCIONINTRODUCCIÓNEn la década de 1820, la explicación admitida en Europa sobre el origen de las especies era la teoría creacionista, esta sostenía tres postulados:a) Las especies fueron creadas independientemente unas de otras. b) La inmutabilidad de las especies. c) C...

Description

Curso: Evolución

Sección genética

PRÁCTICA No 2 PRUEBAS DE LA EVOLUCION INTRODUCCIÓN En la década de 1820, la explicación admitida en Europa sobre el origen de las especies era la teoría creacionista, esta sostenía tres postulados: a) Las especies fueron creadas independientemente unas de otras. b) La inmutabilidad de las especies. c) Creación reciente. Haca el año de 1831, Darwin inicia su viaje en el Beagle, durante 5 años observa y colecta diferente especímenes de vida actual y aquellos que dejaron rastros de vida del pasado (fósiles), a su llegada a las islas Galápagos en América del sur, despierta su curiosidad por la gran variación en los pinzones, en el año de 1859, publica su obra “El origen de las especies” en donde escribe “Un naturalista al reflexionar sobre las afinidades mutuas de los seres orgánicos, en sus relaciones embriológicas, en su distribución geográfica, en la sucesión geológicas y en otros hecho similares, podría llegar a la conclusión de que cada especie no ha sido creada independientemente, sino que desciende de otra especie. No obstante, tal conclusión, aunque este bien fundamentada, seria insatisfactoria a no ser que se pudiera demostrar de que manera han sido modificadas las innumerables especies que habitan en este mundo” Las evidencias que acumulo Darwin para apoyar su hipótesis, fue lo bastante convincente, para cambiar el pensamiento y los conceptos sobre el origen de las especies. Las pruebas que demuestran que las especies han pasado por un proceso de cambio a través del tiempo o han evolucionado a partir de un antecesor son: a) El parentesco entre las formas de vida (pruebas de homología). b) Los cambios a través del tiempo (Pruebas en especies actuales y el registro fósil). c) La edad de la tierra. En la actualidad las pruebas de homología han cobrado mucha importancia, ya que diferentes biólogos sistemáticos utilizan rasgos morfológicos y moleculares para realizar la clasificación de las especies, los biólogos en salud experimentan diferentes medicamentos en especies modelos, los genetistas del desarrollo estudian genes de Drosophila melanogaster homólogos al ser humano y comprender el origen y efectos de diferentes enfermedades genéticas. OBJETIVO: -

Construir esqueletos y demostrar que las estructuras óseas de diferentes especies presentan homología. Analizar secuencias de aminoácidos del gen PAX-6 de diferentes especies y demostrar que existe homología. Analizar datos obtenidos y comprender que las especies siguen cambiando a través del tiempo. Analizar datos del registro fósil y comprender que el caballo se originó a partir de un antecesor.

1

Curso: Evolución

Sección genética

MATERIALES Y MÉTODOS MATERIALES -

Huesos de la cintura escapular y pélvica de un ave, mamífero, reptil y pez. Cámara fotográfica. Lápiz

MÉTODO 1: PRUEBAS DE HOMOLOGÍA MORFOLÓGICA -

En los huesos de cada uno de los especímenes, identifique las partes, esquematice y rotule. Compare las estructuras del cinturón escapular y pélvico entres las especies, analice si existe algún tipo de patrón. Compare las estructuras de las extremidades anteriores y posteriores entres las especies, analice si existe algún tipo de patrón.

Resultados Esquematice y rotule las estructuras del cinturón escapular y pélvico y las extremidades de: Pez (Cinturón escapular)

Pez (cinturón apendicular)

Cintura escapular Cintura apendicular

2

Curso: Evolución

Sección genética

Anfibio (Cinturón escapular)

Anfibio (cinturón apendicular)

Reptil (Cinturón escapular)

Reptil (cinturón apendicular)

3

Curso: Evolución

Sección genética

Ave (Cinturón escapular)

Ave (cinturón apendicular)

Humano (Cinturón escapular)

Humano (cinturón apendicular)

4

Curso: Evolución

Sección genética

1. ¿Existe algún patrón en las estructuras óseas comparadas en las diferentes especies? El padrón de expresiones de genes HOX en vertebrados, es quien determina cuál es el tipo de estructura vertebral, tales como el esqueleto apendicular quien sostiene a la cintura pélvica. Así mismo, en los tetrápodos, también está constituido bajo el mismo padrón, diferenciándose tres regiones (Autopodio, Zigopodio y Estilopodio) (1). El orden por la homología: Primer orden: Húmero o fémur Segundo orden: Radio y cubito (Ext. Superior) Tibia y peroné (Ext. Inferior) Tercer orden: Carpos y Tarsos Cuarto orden: Falanges 2. ¿Las especies fueron creadas de forma independiente una de otra? Argumente su respuesta. No, según en la Teoría de Darwin, afirma que, toda diversidad de seres vivos se originó a partir de un ancestro común que, evolucionó en diferentes especies, es por ello que se logra observar ciertos huesos, en las cuatro especies, como homólogos. 3. ¿En función a sus observaciones, genere una hipótesis en cuanto al origen de las extremidades de los tetrápodos? Existen bastantes hipótesis pero lo más seguro es que fue por alguna presión selectiva por alimento o las especies diminutas que eran amenazadas por depredadores enormes del Devónico. La principal teoría es que los Crosopterigios del Devónico con sus alas carnosas permitieron la formación de brazos. En otras palabras las extremidades de tetrápodos surgieron por la evolución del DNA en los peces. 4. ¿Qué significa la palabra adaptación, cree usted que las diferentes formas estructurales de las extremidades son adaptaciones?, ¿Justifique su respuesta? La adaptación es una característica que es común en una población porque proporciona alguna función necesaria para poder vivir, a su vez son caracteres morfológicos de una explicación poblacional (2), pero la selección natural no conduce inevitablemente a la adaptación, y, en no pocas ocasiones, resulta bastante difícil definir cuál se está . Desde mi punto de vista, si considero que las formas estructurales de las extremidades son adaptaciones que se formaron de acuerdo a que les convenía dependiendo de en qué hábitat se encontraban para ayudarse a alimentarse, moverse o mantenerse con vida.

5

Curso: Evolución

Sección genética

MÉTODO 2: CAMBIOS EN EL TIEMPO -

-

Antecedentes: Hasta el año de 1920 en el sur de Florida de los USA, los chinches del jaboncillo se alimentaban de un árbol nativo llamado el ‘Farolillo’, cuyos frutos eran grandes, sin embargo, hacia finales de 1920 se introdujo el árbol del género Koelreuteria nativo del Asia, este árbol tiene frutos más pequeños que el ‘Farolillo’. Desde 1880 se tomaron medidas a partir del 20 espécimen entre. machos y hembras del labio picador chupador del chinche del jaboncillo con el cual se armó una matriz de datos (Tabla 1). Con los datos obtenidos realice una gráfica Longitud del labio versus tiempo.

Tabla 1. Observación de cambio en el tiempo 1880 3,10 2,94 2,87 2,72 2,62 2,50 2,48 2,48 2,40 2,40 2,37 2,33 2,30 2,30 2,27 2,21 2,12 2,10 2,10 1,91

1900 3,15 2,91 2,99 2,89 2,88 2,69 2,68 2,57 2,55 2,50 2,48 2,47 2,46 2,46 2,45 2,37 2,36 2,36 2,31 2,28

Longitud del labio (mm) 1920 1940 1960 2,99 2,65 2,39 2,90 2,62 2,37 2,80 2,67 2,35 2,77 2,65 2,35 2,87 2,64 2,56 2,66 2,61 2,44 2,65 2,41 2,51 2,64 2,61 2,46 2,62 2,60 2,45 2,60 2,58 2,42 2,58 2,56 2,40 2,56 2,53 2,37 2,53 2,50 2,34 2,50 2,47 2,33 2,48 2,46 2,32 2,47 2,46 2,29 2,46 2,44 2,24 2,45 2,41 2,19 2,33 2,38 2,15 2,32 2,19 2,12

6

1980 2,41 2,37 2,35 2,35 2,33 2,27 2,26 2,25 2,23 2,21 2,20 2,19 2,19 2,17 2,15 2,15 2,13 2,13 2,12 2,09

2000 2,28 2,19 2,19 2,17 2,16 2,13 2,13 2,13 2,12 2,10 2,09 2,05 2,05 2,05 2,05 2,02 1,99 1,97 1,95 1,94

Curso: Evolución

Sección genética

Resultados Gráfica del tamaño del labio del chinche del jaboncillo a través del tiempo.

1. ¿Se evidencia cambios en el tiempo, para el carácter analizado?, ¿Por qué? Si, se evidencia cambios en el tiempo, porque en el año 1880 el labio picador chupador del chinche, creció más en comparación del año 2000, puesto que en el primero alcanzó a 3.10 mm y en segundo se redujo a 2.28, debido a mecanismo de presión natural, que hizo que los seres orgánicos con labio pequeño, sean los más adaptados al nuevo ambiente. 2. ¿La formación del labio pequeño se explicaría por la teoría de los caracteres adquiridos propuesto por Lamark?, justifique su respuesta. No, según el Lamarckismo afirma que los rasgos adaptativos aparecen o desaparecen, como explica en el ejemplo de las Jirafas. En este caso, por ejemplo, el labio del chinche del jaboncillo desde un principio se observa variabilidad de tamaño, que apareció por la recombinación y la variabilidad las hizo aparecer y mantenerse, desde este punto de vista, este caso se explicaría mejor con la selección natural. 3. Del grafico ¿Qué características pude describir a la población de 1880 y en qué se diferencia de la población de 1980? Del gráfico se puede apreciar una reducción de la variabilidad, porque en el año 1880 la mayor medida del labio es 3.10 y la menor es 1.91, y en el año1980 la mayor medida de pico tiene un calor de 2.41 y la menor medida es 2.09. 4. ¿Si para el 2020 se talarían todos los árboles de Koelreuteria de Florida, que pasaría con el chinche del jaboncillo? ¿Por qué? En este escenario los chinches cuyo labio sea pequeño tendrían que adaptarse nuevamente al nuevo ambiente o buscar otro alimento semejante, para que su nueva adaptación no le cause desventajas con otras especio o migrar a un nuevo lugar. El peor escenario para la especie, sería la desaparición del rasgo.

7

Curso: Evolución

Sección genética

MÉTODO 3: PRUEBAS MOLECULARES -

Obtenga los dominios PAX-6 a partir de los genes Homeo-box, implicados en la formación del ojo. Alinee las secuencias y observe las diferencias, y calcule el porcentaje de similitud con respecto a Homo sapiens.

Resultados Figura 1. Alineamiento de la secuencia PAX-6

Leyenda: Zona no conservada Zona conservada

Porcentaje de similitud:

Homo sapiens

Especie Mus musculus Rattus norvegicus Danio rerio Drosophila melanogaster

8

Similitud (%) 100 100 100 95.2

Curso: Evolución

Sección genética

1. ¿Por qué existe una alta similitud entre los genes PAX-6 entre el Homo sapiens y los demás vertebrados? El gen PAX-6 tiene la función de control maestro regulador de la expresión de varios genes, que influye en el desarrollo de los ojos, se aproxima que es a partir de la versión ancestral de este gen que formo un ojo primitivo de dos células, como, fotorreceptoras y pigmentabas, que posteriormente a la par de la evolución divergente los seres orgánicos conservaron el gen como homólogos. 2. A nivel estructural los ojos de la D. melanogaster presenta diferente estructura que H. sapiens, ¿Cuál es el porcentaje de similitud que existe entre ellos?, ¿y por qué? El porcentaje de disimilitud de estas dos especies es 4.8%, lo que significaría que las dos especies tiene un porcentaje de similitud de 95.2%. Esto es debido a él gen PAX-6 ciertas especies conservaron el gen homólogo, dividiendo en dos tipos de fotorreceptores. 3. Haga un esquema del proceso del desarrollo del ojo a nivel genético (Humano)

OJO El PAX-6 y el SHH inducen a la diferenciación de los ojos

El SHH inhibe la expresión de PAX-6 e induce a PAX-2 para la formación del Nervio óptico.

Se origina del -Pared del diencéfalo - Ectodermo superficial -Mesénquima

El proceso de inducción del cristalino, la cara externa de la vesícula óptica comienza a aplanarse y por último se vuelve cóncava.

La formación del cristalino depende del PAX-6, que induce a la expresión de SOX-2

Copa ótica

Desarrollo de la cornea SOX y MAF inducen a la diferenciación de las células epiteliales del cristalino en células alargadas.

Transparencia de la cornea se consigue gracias a la deshidratación corneal, mediado por la TIROXINA. 9

Curso: Evolución

Sección genética

MÉTODO 4. PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS -

El espacio que ocupan los molares ha sido medido en muchos especímenes fósiles de caballos. Los datos para el género considerado en esta práctica se presentan a continuación.

Tabla 2. Espacio ocupado por los molares, medidas tomadas a partir del registro fósil de los antecesores del caballo. Géneros de Equidae 1. Hyracotherium 2. Orohippus 3. Epihippus 4. Mesohippus 5. Miohippus 6. Parahippus 7. Anchiterium 8. Archaeohippus 9. Merychippus 10. Hypohippus 11. Megahippus 12. Pliohippus 13. Nannippus 14. Calippus 15. Neohipparion 16. Astrohippus 17. Equus

-

Tiempo de existencia

Espacio ocupado por molares en cm

Principios del Eoceno Mediados del Eoceno Fines del Eoceno Principios del Oligoceno Mediados del Oligoceno Fines del Oligoceno Principios del Mioceno Principios del Mioceno Principios del Mioceno Mediados del Mioceno Mediados del Mioceno Fines del Mioceno Fines del Mioceno Principios del Plioceno Mediados del Plioceno Principios del Plioceno Principios del Plioceno Fines del Plioceno Principios del Plioceno Mediados del Plioceno Mediados del Plioceno Fines del Plioceno Fines del Plioceno Pleistoceno

4.30 4.30 4.70 7.20 7.30 8.40 8.30 10.00 11.30 6.50 10.20 12.50 14.20 21.50 15.50 15.60 11.00 10.70 9.30 13.10 11.80 11.80 18.80 17.60

Realice una gráfica del espacio de los dientes versus el tiempo geológico como señala la figura 2.

10

Curso: Evolución

Sección genética

Figura 2. Modelo del grafico para el análisis paleontológico de los antecesores del caballo.

11

Curso: Evolución

Sección genética

Resultados

12

Curso: Evolución

Sección genética

Una los puntos que representan los géneros Hyracotherium, Orohippus , Epihippus, Mesohippus y Miohippus, responda: 1.- ¿Cuál parece haber sido la tendencia de la evolución en el espacio ocupado por los molares en la familia Equidae durante los periodos Eoceno y Oligoceno? Al parecer la tendencia evolutiva se centró en generar cada vez más grande los dientes para que esta sea de mayor eficiencia en la dieta de los vertebrados, para triturar material vegetal. 2.- ¿Es posible continuar una sola línea más hacia la derecha en el gráfico?, ¿Por qué? No, esto es debido porque a partir de un antecesor común se genera radiaciones hasta el género Equus. 3.- Sin dibujar tal línea describa la tendencia de la evolución en el espacio ocupado por los molares durante el Mioceno, Plioceno y Pleistoceno. A partir del mioceno se observa un aumento gradual del espacio de los molares, hasta que en el plioceno se observa el espacio más grande, después disminuyeron y se adaptó a una medida de 17cm como el rasgo más ventajoso y exitoso. Ahora, necesita averiguar si los datos sobre el espacio ocupado por los molares están de acuerdo con las relaciones entre los géneros de Equidae (relaciones elaboradas por los paleontólogos con las pruebas suministradas por otros caracteres estructurales). Para hacer esto, dibuje líneas entre los puntos del gráfico de modo que correspondan a las flechas del cuadro 1. Por ejemplo, dibuje una línea desde el punto de Miohippus hasta el de Anchiterium continuando a través del Hypohippus hasta el Megahippus, dibuje otra línea desde el punto del Miohippus hasta el Archaeohippus; trace una línea desde Miohippus a Parahippus, etc. CONCLUSIONES -

Se ha demostrado que existe homología entre las especies a partir de su morfología, debido a la presencia de un antecesor. Se logró demostrar que existe cambios a través del tiempo por influencia de la selección natural. Se ha demostrado que hay homología en el gen PAX-6 a nivel molecular explicando que el desarrollo del ojo se originó a partir de un antecesor. Y por último el aporte de la paleontología, y mediante esta, se ha demostrado que existe cambios a través del tiempo explicando que los caballos se originaron a partir de un antecesor.

13

Curso: Evolución

Sección genética

PROBLEMAS 1. Realice un análisis paleontológico de manera similar al de la presente práctica sobre los cetáceos.

Las formas primitivas del linaje Cactácea comparten muchas características con los mamíferos terrestres, especialmente con Hippopotamidae. La mayor parte de los estudios basados en datos morfológicos de taxones extinguidos y datos moleculares de distintas especies actuales concluyen que el grupo hermano de Cetacea es Hippopotamidae. Ambos forman el clado cetancodonta. Incluido en los artiodáctilos. En lo referente a los órganos sensoriales, los cambios más importantes se produjeron en el oído. Gradualmente se perdió el conducto auditivo externo y fue sustituido por una almohadilla adiposa. Además, se desarrollaron senos aéreos para aislar el oído del cráneo Debido al cambio de vida del medio terrestre al medio acuático, tuvieron lugar gran cantidad de cambios relacionados con el sistema esquelético, la locomoción, los órganos sensoriales, la dentición y la reproducción. Algunos de estos caracteres se observan en el registro fósil y permiten estudiar su evolución. Estos, están relacionados con el sistema esquelético, los órganos sensoriales y la dentición. Respecto al sistema esquelético, gradualmente se produjo una reducción de las extremidades (especialmente de las posteriores) y un alargamiento del cráneo. Además, las vértebras dejaron de fusionarse, y las caudales dieron lugar a la aleta caudal. 14

Curso: Evolución

Sección genética

2. Analogía y homología son conceptos importantes, utilizados en la comparación de especies. Los caracteres son homólogos si tienen, desde el punto de vista evolutivo y de desarrollo, el mismo origen estructural. Los caracteres son análogos si tienen funciones similares, pero derivan, desde el punto de vista evolutivo y de desarrollo, de diferente origen estructural. Un ejemplo clásico de estructuras análogas son las alas de los insectos y de los murciélagos. ¿Cuáles de las siguientes parejas de estructuras son análogas y cuáles homólogas? ANALOGÍA: Cuyos caracteres de orígenes evolutivos son independientes, pero se parecen superficialmente porque evolucionaron para realizar la misma función, están son resultados de una evolución convergente. HOMOLOGÍA: Que son caracteres de diferentes organismos que se parecen o tiene semejanza porque fueron heredados pro un antepasado en común que también poseía ese carácter. a) Las aletas dorsales de una marsopa y de un salmón. Analogía b) La articulación de la pata de una mariquita y de un petirrojo. Analogía c) La cola de una siamang y el cóccix humano. Homología d) Las brácteas rojas y brillantes (hojas modificadas) de una Poinsettia y las hojas verdes de una rosa. Homología e) Las brácteas rojas y brillantes de una poinsettia y los pétalos de una rosa. Homología 3. Basándose en la suposición de que las extinciones fueran ocasionadas por diluvios universales catastróficos del tipo descrito en la Biblia, ¿qué predicciones hace la Teoría Creacionista acerca de la naturaleza del registro fósil? ¿Qué predicciones hace la Teoría de la Evolución acerca de la naturaleza del registro fósil? La teoría creacionista niega la teoría de la evolución biológica, tales como la evolución de los homínidos hasta llegar a un ser como el H. sapiens. Es por ello que rechazan todas las evidencias científicas, como, fósiles, geológicas, genéticas, etc. (3).

15

Curso: Evolución

Sección genética

4. Lea y analice y realice un resumen esquemático sobre evolución de los genitales masculinos en el grupo necrófago principal de moscas de la carne en descomposición (Díptera: Sarcophagidae): https://link.springer.com/article/...