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Tema 1.- Zoología: objetivos y aplicaciones. Metazoos: concepto y características de los animales.

TEMA 1.- Zoología: objetivos y aplicaciones. Metazoos: concepto y características de los animales. Objetivos y disciplinas básicas en la zoología Zoología: estudia los animales en todos sus aspectos Describir y explicar la diversidad animal: anatomía y morfología Indagar, valorar, estudiar el ajuste y adaptación de cada especie animal: sistemática y taxonomía Consideración de los aspectos históricos del reino animal: filogenia y evolución

Hay que tener en cuenta que los animales son una proporción pequeña. Se han descrito unos 1.3 millones. Se estima que existe entre 2 y 2.5 millones y otros afirman entre 9 y 10 millones. Páginas web para visitar: animal diversity web; tree of live web Project.

Criterios para definir a un animal Ejemplos: entre encina-lince // Sertularella rugosa (cnidaria) - Laurencia papillosa (alga roja) // Cniscus asellus (crustacea) - Antedon bífida (Crinoidea) Para saber cuál es un animal podemos seguir 5 criterios: 1. Multicelulares y heterótrofos 2. Las células carecen de pared celular 3. Tipos únicos de células: células nerviosas y células musculares 4. Se reproducen sexualmente, etapa dominante en la etapa diploide es el ciclo vital 5. Genes únicos (homeobox) conocidos como genes de Hox 1.Multicelulares y heterótrofos Comen por ingestión: moléculas orgánicas, otros organismos, materias descompuestas. 2.Carecen de pared celular Los cuerpos multicelulares carecen de PC por lo que sus células se unen por proteínas estructurales extracelulares sobretodo colágeno y elastina. El colágeno es la proteína más abundante de la matriz extracelular. Se organiza en fibras. Resiste tensiones mecánicas sin deformarse. La elastina está en las fibras elásticas. Vuelve a su forma tras distención mecánica. Existen tres tipos únicos de ensamblaje: ¯ Uniones cerradas (tight junctions): función de prevención; difusión moléculas adyacentes; migración lateral de proteínas especializadas de membrana. 1

Tema 1.- Zoología: objetivos y aplicaciones. Metazoos: concepto y características de los animales. ¯ ¯

Uniones de anclaje (desmosomas): unir citoesqueletos por filamentos intermedios; cohesion; estabilidad mecánica. Uniones abiertas (gap junctions): facilitan intercambios de sustancias; difusión selectiva de moléculas entre células adyacentes; comunicación directa entre células.

3.Dos tipos de células Células nerviosas para la conducción de impulsos nerviosos y las células musculares, se utilizan para el movimiento. 4.Reproduccion sexual, en etapa diploide predomina el ciclo vital. Después de que el espermatozoide se una con el huevo: el cigoto se convierte en blástula, después la blástula sufre una gastrulación en la que tiene ya tres tejidos embrionarios.

¿Y… cómo llegamos a ser animales? Partiendo de los protistas flagelados. (Hipótesis de los protistas flagelados)

Algunos animales pasan a ser adultos y otros sufren etapas larvales. Una larva tiene una etapa sexual inmadura, distinta a los adultos y con distinto alimento. Por ello puede incluso vivir las larvas en la misma zona que los adultos sin que haya competencia. Metamorfosis: Transformación que experimentan determinados animales en su desarrollo biológico y que afecta no solo a su forma sino también a sus funciones y su modo de vida; es típica de los poliquetos, equinodermos, insectos, crustáceos y anfibios. 5.Los animales poseen genes únicos: la familia Homeobox conocidos como genes de Hox que se encargan de la regulación de la morfogénesis y diferenciación celular durante el desarrollo embrionario temprano. Son los genes que forman el cuerpo, determinan que se formen y sean cosas distintas. Todos los animales poseen genes Hox Regulan el desarrollo de la forma del cuerpo Son altamente conservados Pueden producir diversas morfologías

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Tema 2.- Clasificación sistemática, taxonomía y filogenia. Categorías taxonómicas. Concepto de especie

TEMA 2.- Clasificación sistemática, taxonomía y filogenia. Categorías taxonómicas. Concepto de especie Sistemática Se encarga de la clasificación de las especies dándoles nombre a los organismos sobre la base de sus relaciones evolutivas. Es construir un árbol filogenético que muestre las relaciones evolutivas en base a los ancestros comunes. Sistemática (estudio de la diversidad desde un punto evolutivo) Taxonomía (clasificar) Filogenia (relaciones de parentesco)

Estudio de la diversidad biológica 1. Taxonomía Linnaeus (1707-1778) creo el sistema jerárquico: cada taxón tenía un rango jerarquizado y cada nivel incluye los que están por debajo. De mayor a menor: reino, filo, clase, orden, familia, género y especie. Debe existir como mino estos 7 rangos obligados. Cuando se desciende en grupo menores tienen un ancestro común más reciente. Existe hasta unos 30 rangos. Ejemplo: dominio EUKARYA, animalia, chordata, mammalia, carnívora, felidae, Lynx, pardina. Nombre científico: género y especie. Se suele añadir quien ha descrito a la especie. Puede haber subgrados. Históricamente las características más importantes para la taxonomía habían sido anatómicas y funcionales. En textos anteriores podemos encontrar: “Primera parte Historia natural y moral de las aves”. En este libro el grupo 86 son los murciélagos. Lo considera funcionalmente aves aunque anatómicamente no. Obviamente una clasificación no puede ser así, por ello se profundiza y se desarrollaron conceptos como homologías…

2. Filogenia Reconstrucción de la historia evolutiva de un grupo basado en las relaciones de parentesco. ¿Cómo agrupar las especies?  Por aproximación tradicional. ¯ En similitudes y en diferencias morfológicas y ecológicas (aspecto subjetivo). ¯ Caracteres homólogos: tienen un mismo origen. Modificaciones (carácter derivado) del ancestro común (carácter ancestral).  Cladística. ¯ Basado solo en caracteres homólogos (estricto y objetivo). ¯ Solo permite grupos monofiléticos (ancestro común). ¯ Reagrupa todos los descendientes de un ancestro común para formar un clado.

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Tema 2.- Clasificación sistemática, taxonomía y filogenia. Categorías taxonómicas. Concepto de especie

 Filogenia: tipos de caracteres Carácter primario: plesiomorfia Carácter derivado: apomorfia Otro: sinapomorfia: apomorfico compartido por dos o más taxones.

 a) b) c)

Tipos de taxas Monofilético: una especie ancestral y todos los derivados de ella Parafilético: especie ancestral pero no todos los descendientes Polifilético: taxas descendientes de más de una especie ancestral.

Herramientas para el análisis filogenético varie entre especies Cualquier carácter que de ancestros a descendientes morfología comparada caracteres obtenidos de bioquímica comparada citología comparada Inferencias bayesiana y Máxima verosimilitud: estadística para arboles filogenéticos -

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Anatomía comparada. Homologia: dos caracteres son homologos cuando tienen una ascendencia común, Analogia: dos caracteres sn análogos cuando tienen similar función pero sin ascendencia, Homoplastia: apariencia común pero sin origen común (convergencia adaptitava). Bioquímica comparada: semajanzas moleculares, parecidos entre estructuras moleculares en general como nucleótidos… Las comparaciones moleculares, las genéticas son de 1980, una revolución en los estudios. Usan la secuencia de los nucleótidos del ADN para investigar el parentesco entre diferentes organismos. Desarrollo comparado: citología comparada

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Tema 2.- Clasificación sistemática, taxonomía y filogenia. Categorías taxonómicas. Concepto de especie

Concepto de especie 1. Tipológico: se reconocían mediante un ejemplar tipo, registrado y depositado en un museo. Representaba la forma o morfología ideal. Es un criterio conceptual rechazado pero que se sigue utilizando para la denominación de los tipos en muestras biológicas. La descripción de una especie se hace sobre una serie de individuos de una población. Se asocia a un ejemplar tipo (holotipo), de la localidad de procedencia del holotipo y es depositado en un museo. 2. Biológico: comunidad reproductora de poblaciones (aisladas desde el punto de vista reproductor) que ocupa un nicho especifico en la naturaleza. Sus principales objeciones basadas en: - Animales de reproducción vegetativa o asexual o animales hermafroditas autosuficientes y constantes. - Las consideraciones de aislamiento reproductivo. - Existente de híbridos fértiles entre especies distintas. 3. Evolutivo: único linaje de poblaciones ancestro-dependientes que mantienen su identidad frente a otros linajes y que posee sus propias tendencias evolutivas y su destino histórico. - Se agrupa los organismos usando relación ancestro/descendiente de los que se pueden seguir un registro fósil. - Se centra en las características morfológicas de organismos cercanamente relacionados. 4. Filogenético: grupo basal, distinguible de otros semejantes y dentro del cual existe un patrón parental de ascendencia y descendencia. Principal objeción: poblaciones fenotípicamente distintas, pero con flujo genético entre ellos (especies anillos), las considera como especies distintas. - Se separa especies si se encuentra diferencia fenotípica o genotípica. - Implica incremento de nº de especies. - No permite que la variación natural dentro de poblaciones se utilice para separar especies.

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Tema 3.- Evolución biológica: reproducción diferencial y especiación. Extinción y radiación adaptativa. Convergencia y divergencia evolutiva.

TEMA 3.- Evolución biológica: reproducción diferencial y especiación. Extinción y radiación adaptativa. Convergencia y divergencia evolutiva. ¿Qué se puede entender por evolución? Acción y efecto de evolucionar. ¿Qué se entiende por evolucionar? RAE: ¯ Dicho de un organismo o de otra cosa: desenvolverse, desarrollarse, pasando de un estado a otro. ¯ Mudar de conducta, de propósito o de actitud. ¯ Dicho de una persona, de un animal o de una cosa: desplazarse describiendo líneas curvas. ¯ Dicho de la tropa o de un buque: hacer evoluciones.

¿Qué entendemos por evolución biológica? Cambio en las características de las poblaciones de organismos, o grupos de tales poblaciones, a través del curso de sucesivas generaciones (Futuyma 1998). Proceso histórico de transformación de unas especies en otras descendientes, e incluye la extinción de la gran mayoría que han existido. Procesos caracterizados por cambios biológicos y orgánicos de los organismos por los que los descendientes llegan a diferenciarse de sus antecesores.

¿Cómo se había resuelto históricamente el problema de la aparición de nuevas especies con características distintas? Filósofos griegos: especies no cambian. Aristóteles (384 a 322a.C) de los más sencillos a los más complejos (que somos nosotros). Creacionismo: 1700 cada especie había sido creada por Dios, la tierra era el centro del universo y el hombre era la cima de la creación. Buffon: 1749 creación solo de pocas que formas que cambiaron. Cuvier: 1798 Catastrofismo. Después de cada catástrofe (hasta 50) se producía una nueva creación. Los fósiles representaban los restos de los fósiles. Lamarck: 1809 Transformismo. Se heredan los caracteres adquiridos. Lamarck: 1809. Si un órgano se desarrolla por el uso aumenta la importancia; los que no se utilizan desciende su importancia; el macho y hembra tienen que tener los caracteres para que se hereden. Lamarck ya en su tiempo aportó el concepto de herencia. “En todo animal el empleo frecuente y continuo de un órgano cualquiera fortifica poco a poco dicho órgano, lo desarrolla y lo agranda, confiriéndole una potencia proporcional a la duración de su uso, de igual modo la ausencia constante de uso lo debilita, lo deteriora y lo disminuye progresivamente en sus facultades hasta hacerlo desaparecer”. “Todo cuanto la naturaleza ha hecho perder o ganar a los individuos por influencia de las circunstancias alas que, desde hace tanto tiempo, se halla expuesta una raza se conserva a 1

Tema 3.- Evolución biológica: reproducción diferencial y especiación. Extinción y radiación adaptativa. Convergencia y divergencia evolutiva. través de las generaciones transmitiéndose a los nuevos individuos derivados de él, con tal que los cambios adquiridos sean comunes a ambos sexos”.

Darwin: 1859 Selección natural. Los individuos de una población son diferentes, las especies surgen a través de procesos de selección natural. Sus bases: - Los organismos suelen producir más descendientes que los que pueden sobrevivir y reproducirse. al cabo de muchas - Los descendientes que sobreviven tienden a ser los mejores adaptados. - Los descendientes heredan los caracteres de los padres. - Como consecuencia de las anteriores premisas, al cabo de muchas generaciones, las estirpes mejor adaptadas se impondrán a los mas débiles o menos aptas. Desarrollo de la selección natural: Darwin embarcó en Beagle, casi 3 años duró su expedición. De Londres por Sudamérica, Australia, Suráfrica y otra vez Gran Bretaña. Su libro: “El origen de las especies”. Teoría sintética de la evolución: 1940 Los fenómenos evolutivos se explican por la acción conjunta de pequeñas interacciones fortuitas, recombinación de genes, selección natural y aislamiento reproductivo.

Evidencias de la evolución. 1. Existencia de fósiles

Permitió hacer una separación, un estudio de cómo evolucionó, trazando una historia. Se vio que algunos cambios estaban relacionados con la forma de andar, según los depredadores, el alimento… Nos permite decir que hay cambios y especiación.

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Tema 3.- Evolución biológica: reproducción diferencial y especiación. Extinción y radiación adaptativa. Convergencia y divergencia evolutiva. 2. Distribución geográfica de las especies Cuando se fue separando fue quedando representantes en los distintos lugares. Debido a una separación geográfica existe una separación de las especies.

En este caso la especialización es según la altura del nivel del mar. Cuando subía no dejaba pasar las especies, y cuando bajaban si se dejaban pasar.

3. Anatomía comparada: estructuras homologas Las estructuras homologas son aquellas estructuras que se parecen. Ej.: mano murciélago, ratón y humano. Por ejemplo la mano de un murciélago, de un ratón y un humano. Las estructuras análogas son aquellas que son distintas. Por ejemplo: alas murciélago, mariposa y ave. Todos los tetrápodos surgen de una misma especia de peces. 4. Similitudes embriologías Ejemplo: pez-anfibio y ave-mamífero.

5. Evolución artificial (cruzar para tener unas características morfológicas mejores) La selección artificial ha producido numerosas razas de perro, las cuales descienden del lobo de hace 15000 años.

6. Genética: bioquímica comparada Se compran las secuencias de una misma región de ADN. Se pueden observar las diferencias y similitudes entre especies, lo que permite dar una secuencia evolutiva de los códigos genéticos comparados.

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Tema 3.- Evolución biológica: reproducción diferencial y especiación. Extinción y radiación adaptativa. Convergencia y divergencia evolutiva.

Teoría sintética de la evolución Realizada independientemente por biólogos: Dobzhansky, Huixley, Mayr y Simpson, cuyas conclusiones convergen en la explicación unitaria del proceso evolutivo. Es una revisión de la teoría de Darwin: “teoría sintética de la evolución” o “neodarwinismo”. Los fenómenos evolutivos se explican por: pequeñas mutaciones fortuitas, recombinación de genes, selección natural y aislamiento reproductivo. Hoy la evolución significa: cambio de frecuencia de alelos en el acervo genético de una población, atribuida a la reproducción desigual de los individuos. Acervo genético: acumulación de genes. -¿Cuáles son los agente que determinan las frecuencias de los alelos en una población? -> ¿Cómo se produce la Evolución? A través de la actuación de una o más formas de las siguientes: mutación, apareamiento no aleatorio, deriva genética, flujo de genes, selección natural. 1. Mutación Cambio en el ADN. Fuente de todas las variaciones. - Alteración de una secuencia de nucleótidos (mutaciones génicas). - Alteración numero de cromosomas, estructura o configuración (mutaciones cromosómicas). Generalmente dañina o neutra, si la selección natural selecciona ese rasgo, puede que aumente su fitness (aptitud o eficacia biológica). La evolución no depende de las mutaciones surgidas en cada generación sino de la acumulación de la variabilidad. Concepto de eficacia biológica (“fitness”) es básico para entender el proceso evolutivo: describe cuan eficaz es un genotipo en dejar sus genes en la generación futura. Es relativa ya que depende del ambiente y el momento. Ejemplo: (ambiente) un conejo de color críptico con el medio sobrevive, pero si este es llevado a un terreno blanco no tendría existo, su fitness seria 0. (Comportamiento) si un conejo huye de un depredador en su ambiente habrá cobertura para refugiarse y sobrevivirá, pero si se lleva a un ambiente que no hay no sobrevivirá. Agrupa aspectos importantes relativos a: selección natural, supervivencia, búsqueda y selección de pareja, reproducción o fecundidad. 2. Apareamiento no aleatorio. Los individuos eligen a otros para a parearse en función de los caracteres que portan, según sus preferencias. 3. Flujo genético. Es el intercambio genético debido a la migración de individuos fértiles entre poblaciones, lo que determina la reducción de diferencias entre éstas. 4. Deriva genética. Es la eliminación de algunos alelos de la población original. Puede ocurrir por diferentes causas: - Aislamiento de un parte de una población - Intervención humana que reduzca la población - Desaparición de alimento 4

Tema 3.- Evolución biológica: reproducción diferencial y especiación. Extinción y radiación adaptativa. Convergencia y divergencia evolutiva. -

Cambio al azar en la frecuencia.

Ejemplo: Cheetah La población original tenía 25 alelos diferentes de genes particulares. La población fue afectada por cambios de hábitats y masacre por cazadores. Al recuperarse la población sólo permanecieron 4 alelos diferentes de genes.

5. Selección natural. “Aquellos individuos que consigan más comida, estarán en mejores condiciones físicas por lo que tendrán más posibilidades para reproducirse y dejar descendencia, transmitiendo así, sus genes.” En la obra maestra, El origen de las especies (1859), Darwin propone que la selección natural opera como consecuencia de las diferencias en el éxito de distintos fenotipos, lo que genera un proceso continuo de ajuste a las condiciones ambientales locales. Las estrategias (fenotipos, comportamientos, etc.) que confieran ventajas competitivas terminan por invadir la población. El origen de una nueva especie implica la existencia de mecanismos o barreras que impidan el entrecruzamiento con otras especies (mecanismos de aislamiento reproductivo). Éstos pueden ser: Precigóticos: impiden la fecundación del óvulo. Pueden estar motivados por: a) Aislamiento ecológico (uso de distintos hábitats). b) Aislamiento estacional (uso de distintos momentos). c) Aislamiento conductual (comportamientos no compatibles). d) Aislamiento mecánico (estructuras no compatibles). e) Aislamiento gamético (fecundación inviable). Postcigóticos: impiden el desarrollo de la descendencia o ésta es estéril. Recordemos que la selección natural… (Cambios en las frecuencias de los rasgos genéticos en una población a través de la supervivencia y la reproducción diferenciales de los individuos que portan los mejores rasgos en ese momento) No ocurre al azar (es más probable que los genes que produzcan variantes favorables, sean más comunes). 5

Tema 3.- Evolución biológica: reproducción diferencial y especiación. Extinción y radiación adaptativa. Convergencia y divergencia evolutiva. Con el tiempo, las variaciones favorables se distribuirán a través de la población. La acumulación de estos cambios conducirán a la producción de nuevos caracteres y ...