Evolución biológica: Teorías y evidencias

¿Qué es la biodiversidad?

• Se define como la variedad biológica presente en el planeta.
• Incluye la variedad de especies y su abundancia.
• Considera la variabilidad de genomas en los individuos de una especie.
• Engloba la variedad de ecosistemas en el planeta.

Ideas Preevolucionistas

• El fijismo es la creencia de que las especies permanecen inalterables a lo largo del tiempo.
• El creacionismo postula que Dios creó las especies tal como son hoy.
• El catastrofismo explica la existencia de fósiles mediante eventos catastróficos que renuevan las especies.

Evolución

• Es el conjunto de cambios lentos y graduales que experimentan los seres vivos, lo que da como resultado la biodiversidad.

Pruebas de la Evolución

Pruebas paleontológicas

• Las series filogenéticas son conjuntos de fósiles que se ordenan por antigüedad y muestran cambios progresivos en una característica a lo largo del tiempo.
• Las formas intermedias son especies con características de dos grupos taxonómicos distintos, lo que sugiere un proceso de cambio.

Biogeográficas

• La distribución geográfica de seres vivos actuales revela que especies de un mismo género se diferenciaron al separarse las poblaciones de su centro común.

Órganos

• Los órganos homólogos tienen el mismo ancestro, pero divergen en evolución.
• Los órganos análogos tienen diferente ancestro, pero cumplen la misma función.

Similitudes embriológicas.

• Las pruebas bioquímicas, genéticas y citológicas muestran que los seres vivos comparten la composición química y las rutas metabólicas.

Lamarckismo

• Se defiende la formación gradual de las especies como resultado de la adaptación de los organismos a los cambios del entorno.
• Los organismos tienen una tendencia natural hacia el perfeccionismo.
• La función crea o anula el órgano.
• Los caracteres adquiridos se transmiten a la descendencia.

Darwin

• Observación 1: En condiciones sin presión ambiental, las poblaciones crecen en proporción geométrica.
• Observación 2: Las poblaciones permanecen constantes en el tiempo.
• Conclusión 1: Existe una presión ambiental que genera una lucha por la supervivencia.
• Observación 3: En toda población existe variabilidad específica.
• Conclusión 2: En la lucha por la supervivencia, los más aptos son los que sobreviven y dan ascendencia.

Neodarwinismo

• También llamada teoría sintética de la evolución.
• Se postula la existencia de variabilidad genética en la población.
• Las mutaciones pueden generar cambios en el genoma del individuo, así como recombinación genética.
• La unidad evolutiva no es el individuo, sino la población.
• Los alelos que producen un fenotipo ventajoso aumentan su frecuencia, mientras que los alelos desventajosos disminuyen.

Preguntas sin respuesta del Neodarwinismo

• Existe escasez de formas intermedias en el registro fósil.
• Se encuentra la presencia de especies con características que no parecen ventajosas.
• La selección natural no es el único mecanismo que causa la evolución.

Ideas sobre la evolución

• El puntualismo indica que los cambios morfológicos coinciden con cambios genéticos y se heredan.
• El gradualismo explica los vacíos del registro fósil alegando que dicho registro es discontinuo y no contiene la mayor parte de las formas intermedias.

Neutralismo / Deriva Genética

• Todos los cambios son fruto del azar.
• Las mutaciones pueden ser positivas, neutras o negativas.
• La selección natural solo actúa en las mutaciones positivas o negativas.
• Los cambios se producen por un desastre natural o migración, lo que reduce la población.

Mecanismos de la evolución

• La simbiosis es un mecanismo fundamental para la evolución en la vida de la Tierra, y refiere a la colaboración de dos seres vivos para la supervivencia mutua.
• La transferencia horizontal de ADN es la transmisión de material genético entre individuos sin relación de descendencia, como en el caso de las bacterias.
• La coevolución se produce como consecuencia de las relaciones bióticas entre especies, como la competencia, el parasitismo o la depredación.
• La epigénica comprende un conjunto de mecanismos de regulación de la expresión génica que no reside en los genes, sino en otras regiones del material genético.

Mecanismos no aleatorios en la evolución

• El apareamiento no aleatorio no se produce al azar, sino que depende de ciertas características.
• La homogamia es la tendencia a aparearse con individuos que tienen características fenotípicas semejantes, como el color o el tamaño.
• La endogamia es el apareamiento entre individuos emparentados, lo cual disminuye la variabilidad genética de la población.
• La heterogamia es el apareamiento entre individuos de la población que tienen diferencias fenotípicas.
• El flujo genético es la transferencia de genes de una población a otra por migración.

Especiación

• La especiación alopátrida ocurre cuando una población se divide por una barrera geográfica, lo que lleva a la divergencia genética y a la formación de nuevas especies.
• La especiación simpátrida tiene lugar sin una barrera geográfica, y nuevas especies se forman a partir de una población ancestral que ocupa el mismo espacio geográfico.
• La especiación peripátrica es un tipo de especiación alopátrida en la que una pequeña población aislada en el borde de una población más grande evoluciona para formar una nueva especie.

Origen de la vida

• La panspermia plantea el transporte de compuestos orgánicos sencillos de un meteorito hacia la Tierra.
• La vida se originó en la profundidad oceánica, en las fuentes hidrotermales.
• El ARN fue la primera molécula clave, capaz de almacenar información genética y actuar como catalizador.

La primera célula (Progenota)

• Carbonos, ácidos grasos, grupos fosfatos y otras biomoléculas se unieron para formar una membrana con características hidrosolubles e hidrofóbicas.
• La primera célula contenía una membrana plasmática, citoplasma, ADN, ARN, proteínas y enzimas para el metabolismo.
• Se utilizaba el ATP y tenía la capacidad de reproducirse por fisión binaria, así como de disponer de canales iónicos.

Endosimbiosis

• Las mitocondrias se originaron cuando una arqueobacteria anaerobia fagocitó a una bacteria anaerobia, estableciendo una relación endiosimbiótica que permitía más energía con menos esfuerzo.
• Los cloroplastos se originaron tras un suceso de endosimbiosis con una bacteria fotosintética.
• Los flagelos se originaron por endosimbiosis de espiroquetas, y el núcleo por un virus proveniente de ADN.

Elementos comunes

• El tamaño de los orgánulos es parecido al de las bacterias, y presentan ADN circular y ribosomas en su interior.

Composición química de la vida

• Los seres vivos tienen en común una composición química similar, están formados por células, y cumplen funciones vitales.
• Los seres vivos se forman por bioelementos que se clasifican según su abundancia en: primarios, secundarios y terciarios.
• Los bioelementos primarios son el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).

Biomoléculas exclusivas de la materia viva

• Las biomoléculas orgánicas exclusivas de la materia viva son los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.

Isomería

• Los isómeros son sustancias químicas diferentes que tienen la misma forma, pero distinta estructura.
• En la isomería espacial, se producen diferentes orientaciones de grupos con carbonos asimétricos.
• En la isomería estructural, los mismos átomos constituyen diferentes moléculas con diferentes posiciones de la cadena.

Agua

• El agua y las sales minerales son los compuestos inorgánicos que componen la materia viva.
• El agua es una molécula dipolar con una parte electronegativa cerca del oxígeno y una parte positiva sobre los hidrógenos.
  • Permite establecer enlaces por puentes de hidrógeno.
  • Es una molécula polar, con elevado calor específico y latente de vaporización.
  • Presenta menor densidad en estado sólido y elevada fuerza de cohesión.

Sales minerales

• Son compuestos inorgánicos que realizan diversas funciones de dos tipos: Precipitadas y disueltas en agua.
• Las sales minerales precipitadas tienen función estructural.
• Las sales minerales disueltas en agua se disocian en aniones y cationes.
  • Regulan la salinidad y el PH.
  • Impactan la actividad enzimática, la presión osmótica y el volumen cellular.
  • Son específicas para la contracción muscular, la coagulación sanguínea.

Osmosis

• La ósmosis es la fuerza que ejerce una membrana para evitar el paso del sólido.

Tipos de osmosis

• Isotónico: Misma cantidad fuera y dentro de la célula..
• Hipertónico: Mayor cantidad fuera que dentro, por lo que se busca el equilibrio sacando agua.
• Hipotónico: Menor cantidad afuera que dentro, y por consiguiente, absorbe agua y se expande hasta explotar la célula.

Glúcidos

• Son biomoléculas orgánicas formadas fundamentalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno.
• Se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos, según su tamaño y estructura.
• Los monosacáridos son los glúcidos más sencillos, formados por de 3 a 7 carbonos.
• Los disacáridos están formados por dos monosacáridos unidos por un enlace o-glucosídico.
• Los polisacáridos son glúcidos complejos formados por cientos o miles de moléculas de monosacáridos.
• Los glúcidos tienen una función energetica con glucosa.
• También función estructural con celulosa, ribosa.

Lípidos

• Son grupos de biomoléculas diversas, solubles en disolventes orgánicos como el éter, y formados por carbono, hidrógeno y oxígeno.
• Se clasifican en lípidos saponificables (con ácidos grasos) y no saponificables (sin ácidos grasos).
• Los ácidos grasos están formados por una cadena hidrocarbonada con un grupo carboxilo.
• Pueden ser grasas saturadas (con enlaces simples) o insaturadas (con enlaces dobles).
• Las grasas están formadas por una molécula de glicerina, y tienen como función almacenar, aislar y proteger.
• Los fosfolípidos tienen un grupo fosfato y entran a formar parte de la molécula en la membrana celular.
• Los glucolípidos están formados por un esfingolípido que lleva un glúcido de cadena corta, componente de la membrana celular.
• Los esteroides están formados por un derivado de una molécula cíclica denominada esterano y regulan procesos como la reproducción sexual y el metabolismo del calcio.
• Los terpenos formados por derivados de una molécula llamada sopreno participan en la fotosíntesis y regulan procesos celulares.

Proteínas Aminoácidos

• Están formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, con menor cantidad de azufre y fósforo.
• Son macromoléculas formadas por aminoácidos, creando polipéptidos.
• Los aminoácidos son moléculas orgánicas tienen un grupo amino y un grupo carboxilo unido a una cadena lateral.
• En sus características sobresalen que pueden comportarse como ácido o como base.
• El grupo amino de un aminoácido puede unirse al grupo carboxiloxilo de otro mediante un enlace peptídico.
• La secuencia de aminoácidos de la estructura de proteínas puede desnaturalizarse.
• En la estructura secundariza existe plegamiento de la cadena polipeptídica, con interacciones que mantienen la estructura gracias a puentes de hidrógeno.
• La estructura terciaria adopta una forma globular, y suele ser soluble en agua.
• En la estructura cuaternaria, las cadenas proteicas se unen formando dímeros o trímeros.
• Las proteínas con estructura tienen en la mayoría de los casos glucoproteínas.

Proteínas funciones

• Las proteínas tienen diversas funciones: Estructural, de Reserva, de Transporte, de Defensa, Contráctiles, Hormonal, etc.
• Estructural: glucoproteínas Colágeno queratina histonas.
• Reserva ovoalbumina, caseína.
• De transporte la hemoglobina.
• De defensa encontramos fibrinógeno y trombina.
• Como Contráctil la actina y miosina.
• Hormonal: insulina y glucagón; enzimática amilasa.
• Las enzimas son proteínas que aceleran y posibilitan (catalizan) las reacciones químicas del metabolismo.
• Son catalizadoras en pequeña cantidad y actúan disminuyendo la energía de activación de una reaccion.

Ácidos Nucléicos

• El ADN y el ARN macromoléculos son los encargados almacenar y transmitir información genética, son unidos por subunidades llamadas nucleótidos.
• Los nucleótidos están formados por una pentosa (ribosa o desoxirribosa), una base nitrogenada (purina o pirimidina) y un grupo fosfato.

Estructura de las cadenas de ADN

• La estructura primaria es la secuencia de la cadena.
• La estructura secundaria es la disposición espacial de las dos cadenas.
• Las cadenas se organizan en doble hélice y son antiparalelas.
• Las bases púricas y pirimidínicas se complementan, y se unen por puentes de hidrógeno. Las bases nitrogenadas van en el interior y las pentosas y fosfato van por fuera.
• La estructura terciaria es el empaquetamiento del ADN, que al enrollarse forma fibra de cromatina y cromosomas.
• El ARN es un ácido ribonucleico monocatenario formado por ribosa, de menor tamaño que el ADN, y se encuentra en el núcleo o citoplasma.
• El ARN mensajero transporta la información para la síntesis de proteínas.
• El ARN ribosómico forma ribosomas.
• El ARN transferente transporta aminoacidos a los ribosomas.
• Permiten transmitir información genética a los de su descendencia.

Funciones de los ácidos nucléicos

• Transmiten la información genética a una célula de su descendencia.
• La información del ADN se usa para sintetizar proteínas.
• El ADN permite el cambio genético de los organismos y la evolución.
• La replicación es el proceso por el cual una molécula de ADN se duplica y genera dos copias idénticas.
• La transcripción es el proceso por el cual la información de un fragmento de ADN pasa a ARN mensajero, con la ayuda de la ARN polimerasa.
• La traducción ocurre en los ribosomas y se divide en fases:
  • Inicio (el ribosoma se une al ARNm).
  • Elongación.
  • Terminación.

Formas acelulares

• Los virus son seres acelulares infecciosos, formados por ácidos nucleicos y proteínas recubiertos por cápsida.
• Los bacteriófagos tienen una cola y fibra proteica para detectar huéspedes.
• Los viroides están formados solo por ácido nucleicos.
• Los priones están formados por proteínas con alteraciones de su estructura.

Explora la evolución biológica, contrastando el fijismo con el registro fósil y analizando series filogenéticas. Examina órganos homólogos y análogos, la biogeografía, y la refutación de Lamarck por la genética moderna. Además, aborda el papel de la variabilidad y la selección natural en la especiación.