SEM 1 Introducción-Evolución UR PDF

2/08/23 EVOLUCIÓN Código: 11010022 Néstor Ardila Espitia Biól. Marino, Ph.D. [email protected] PROGRAMA Qué es Evolución? Historia del Pensamiento Evolutivo “ Nothing in biology makes sense except in the light of evolution and phylogeny” -Theodosius Dobzhansky S-1 1 LIBROS • Futu...

2/08/23 EVOLUCIÓN Código: 11010022 Néstor Ardila Espitia Biól. Marino, Ph.D. [email protected] PROGRAMA Qué es Evolución? Historia del Pensamiento Evolutivo “ Nothing in biology makes sense except in the light of evolution and phylogeny” -Theodosius Dobzhansky S-1 1 LIBROS • Futuyma, D.J. & M. Kirkpatrick (2019) Evolution, 4th edition, 602p. • Emlen, D.J. & C. Zimmer (2020) Evolution: Making Sense of Life, 3rd edition, 844p. 5 1 2/08/23 LIBROS 6 REVISTAS 7 2 2/08/23 REVISTAS 8 P. FINAL https://onlinelibrary.wiley.com/toc/14209101/2021/34/1 9 3 2/08/23 P. FINAL – Articulo de revisión formato TREE – Trends in ecology and Evolution https://onlinelibrary.wiley.com/toc/14209101/2021/34/1 10 Programa 11 4 2/08/23 Programa 12 Programa 13 5 2/08/23 14 Bases de datos El modelo NCBI http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ 15 6 2/08/23 COMO CONSTRUIR MATRICES? -MESQUITE, NDE 16 17 7 2/08/23 Muchos Métodos!!! Alignment method • Clustal • POY (and POY*) • Probcons (and Probtree) • MAFFT • Prank • Muscle • Di-align • T-Coffee • Satchmo • Etc. Blue = used by systematists Purple = recommended by Edgar and Batzoglou for protein alignments Phylogeny method • Bayesian MCMC • Maximum parsimony • Maximum likelihood • Neighbor joining • UPGMA • Quartet puzzling • Etc. 18 COMO EDITAR NUESTROS ARBOLES? -FIGTREE (inicialmente) -Illustrator, o corel 19 8 2/08/23 Programa 20 Distribución de especies. Modelamiento de nicho ecológico (ENM) y distribución de especies (SDM). Las especies tienen un “nicho” (conjunto de condiciones donde viven) y podemos estudiar su distribución a través del tiempo: •Distribuciones en el pasado •Distribuciones bajo cambio climático futuro 21 9 2/08/23 Distribución de especies. Modelamiento de nicho ecológico (ENM) y distribución de especies (SDM). Relación entre espacio geográfico y ambiental Soberón et al. (2017) 22 Programa 23 10 2/08/23 Actividades de evaluación El curso tendrá actividades sumativas y formativas, las cuales pueden ser evaluadas de tresformas distintas: • Coevaluación: Algunos talleres y actividades serán evaluadas por otros compañeros, demanera crítica y justa. • Heteroevaluación: La mayoría de las evaluaciones serán realizadas por parte delprofesor. 24 Qué es Evolución? 25 11 2/08/23 VIDA? • Unidad genética organizada, capaz de realizar tres funciones: Metabolismo, Reproducción y Evolución. • M: Actividad química de un organismo vivo • R: El proceso de replicación de los seres vivos 26 Evolución Evolución Biológica es cambio, a través de las generaciones, en las propiedades de las poblaciones (pequeña escala) Dichas propiedades son heredadas DESCENDENCIA CON MODIFICACIÓN FILOGENIA? 27 12 2/08/23 Que es Evolución? Evolution: In the broadest sense, evolution is merely change, and so is all-pervasive; galaxies, languages, and political systems all evolve. Biological evolution ... is change in the properties of populations of organisms that transcend the lifetime of a single individual. The ontogeny of an individual is not considered evolution; individual organisms do not evolve. The changes in populations that are considered evolutionary are those that are inheritable via the genetic material from one generation to the next. Biological evolution may be slight or substantial; it embraces everything from slight changes in the proportion of different alleles within a population (such as those determining blood types) to the successive alterations that led from the earliest protoorganism to snails, bees, giraffes, and dandelions." Futuyma (1986) 28 Que es Evolución? La biología evolutiva se preocupa por explicar y comprender la diversidad de los seres vivos y sus características: ¿cuál ha sido la historia que produjo esta diversidad y cuáles han sido las causas de esta historia? Como nos aproximamos al estudio de la evolución? 29 13 2/08/23 Como nos aproximamos al estudio de la evolución? • Estudio de las secuencias de ADN, proteínas, vías bioquímicas, • Morfología: características anatómicas • Desarrollo embriológico • Comportamiento, • Historias de vida, • Interacciones entre diferentes especies Patrones comunes de evolución, para llegar a principios generales 30 Evolución en Sí Microevolución - Cambios en Poblaciones (Pinzones de Darwin - Grant & Grant 2002) 31 14 2/08/23 Evolución en Sí Macroevolución - Cambios a Gran Escala (Del agua a la tierra - Daeschler et al 2006; Ahlberg & Clack 2006) 32 ¿Qué es Darwinismo? Mayr, E. 1985. Darwin’s five theories of evolution. Pp. 755-772 en D. Kohn (ed.). The Darwinian Heritage. Princeton University Press. Ernst Mayr (1904-2005) 33 15 2/08/23 34 Teoría Moderna de la Evolución: • Seis componentes: – – – – – – Evolución en si Gradualismo Especiación Ascendencia común Selección natural Mecanismo evolutivos NO selectivos (FG, DG, RTP, Mutaciones…) 35 16 2/08/23 • Gradualismo Darwin argumentó que la evolución procede de pequeños cambios sucesivos (gradualismo) en lugar de grandes "saltos" (saltos). Bartramia Se debate la frecuencia con la que los fenotipos evolucionan mediante cambios discretos en lugar de graduales. Numenius spp. Muchos taxones superiores que divergieron en el pasado distante (por ejemplo, el phyla animal; muchos órdenes de insectos) son muy diferentes y no están unidos por formas intermedias, ni entre especies vivas ni en el registro fósil. Sin embargo, el registro fósil documenta intermedios en la evolución de algunos taxones superiores. Las gradaciones entre las especies vivas son mas comunes. (e.g. la longitud y la forma del pico de especies de playeros). 36 • Especiación El origen de dos especies de una sola especie ancestral, generalmente ocurre por la diferenciación genética de poblaciones geográficamente aisladas. Las especies tienen diferencias genéticas que previenen el entrecruzamiento (aislamiento reproductivo) si ya no están aisladas geográficamente. Semana 6 Caps 9 37 17 2/08/23 • Ascendencia Común Para cuando publicó Sobre el origen de las especies (1859, [5]), podría escribir: “No dudo que la teoría de descendencia con modificación abarca a todos los miembros de la misma clase ". Extensión la lógica, continuó: "La analogía me llevaría un paso más allá, es decir, a la creencia que todos los animales y plantas descienden de algún prototipo ". 38 • Ascendencia Común Y finalmente, en uno de los pensamientos más atrevidos que alguien haya tenido: "Debo inferir de la analogía que probablemente todos los seres orgánicos que alguna vez han vivido en esta tierra han descendió de alguna forma primordial ". Al extender su primer esbozo (ver Figura 2.3) a una gran metáfora, Darwin propuso que todas las especies, existentes y extintas, forman un gran "árbol de la vida" o filogenético. 39 18 2/08/23 • Ascendencia Común Mc1r: melanocortin-1 receptor Eumelanina Feomelanina 40 • Ascendencia Común SRY-box B2 (soxB2) neuronal differentiation 41 19 2/08/23 • Selección Natural La selección natural es cualquier diferencia consistente en aptitud (Fitness) entre diferentes fenotipos o genotipos. Aptitud (Fitness) es el número de descendientes que un individuo deja a la próxima generación (PG), o el número promedio que un alelo, genotipo o fenotipo pasa a la PG. La selección natural no es el único factor que puede causar evolución!!!, (por lo que la evolución también puede ocurrir incluso si la selección no lo hace). 42 • Selección Natural y Adaptación Cambios adaptativos en los genes del color del pelaje que les permite a los ratones pasar desapercibidos frente a depredadores • Una mutación es un cambio aleatorio en la secuencia del ADN de un organismo. • El medioambiente contribuye a determinar si una mutación es ventajosa, perjudicial o neutral 43 20 2/08/23 • Selección Natural y Adaptación • Las mutaciones que favorecen la aptitud de un organismo aumentan en frecuencia en una población. • La evolución puede ocurrir rápidamente (en cientos de años, o incluso en menos tiempo); q Las mutaciones ventajosas pueden aumentar en frecuencia rápidamente en una población, incluso si la ventaja que proporcionan al organismo es pequeña. https://www.youtube.com/watch?v=sjeSEngKGrg&feature=emb_logo https://www.youtube.com/watch?v=f98iDaryPj0 (Español) 44 • Selección Natural y Adaptación v Mutaciones 45 21 2/08/23 • Selección Natural y Adaptación v Mutaciones 46 • LOS CINCO DEDOS DE LA EVOLUCION Portal TED https://www.youtube.com/watch?v=KWXQ8ouXgxY 47 22 2/08/23 48 La evolución del pensamiento evolutivo Próxima clase 49 23 2/08/23 Great Chain of Being! 50 Carolus Linnaeus (1707–1778) • Estableció las bases de la taxonomía moderna: – Systema Naturae (1735), exhaustiva clasificación de plantas y animales, realizada con la esperanza de descubrir el patrón de la creación. – Linnaeus clasificó las especies "relacionadas" en géneros, los géneros "relacionados" en órdenes, y así sucesivamente (Jerárquica). – Para él, "parentesco" significaba proximidad en el diseño del Creador. – NOMENCLATURA BINOMIAL 51 24 2/08/23 La jerarquía de Linnaeus: Systema Naturae (Linnaeus, 1758) Sistema de clasificación actual Reino Clase Orden Género Especie Variedad Reino Fílum Clase Subclase Orden Suborden Superfamilia Familia Subfamilia Tribu Género Especie 52 Sistema de clasificación Reino Animalia Fílum Arthropoda Subfílum Mandibulata Clase Myriapoda Subclase Chilopoda Orden Lithobiomorpha Familia Henicopidae Subfamilia Henicopinae Tribu Henicopini Género Paralamyctes Subgénero Thingathinga Especie Paralamyctes (Thingathinga) hornerae Paralamyctes (Thingathinga) hornerae Edgecombe, 2001 Paralamyctes trailli (Archey, 1917) Haasiella trailli: Archey, 1917 53 25 2/08/23 Nicolaus Steno (1638–86) “Lenguas de roca” provenían de dientes de tiburón Fósiles, evidencia clave sobre la evolución de la vida en la tierra Ley de superposición: capas horizontales representan una secuencia de tiempo 54 Grand Staircase-Escalante National Monument Estratigrafía: es el estudio de las capas (estratos) en la roca (estratificación). 55 26 2/08/23 Georges-Louis Buffon (1707-1788) – Los primeros naturalistas contribuyeron a la teoría de la evolución. – Georges-Louis Buffon propuso que las nuevas variedades de una especie podrían surgir en respuesta a nuevos hábitats. Sin embargo, no creía que las especies pudieran surgir de esta manera. – Jean-Baptiste Lamarck fue uno de los primeros defensores de la evolución como un proceso que obedecía a las leyes naturales. 56 Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) – Philosophie Zoologique (1809), planteó la hipótesis de que los diferentes organismos se originaron por separado por generación espontánea a partir de materia inanimada – comenzando en la parte inferior de la cadena del ser. Un "fluido nervioso" actúa dentro de cada especie, haciendo que avance en la cadena. Las especies se originaron en diferentes momentos… 57 27 2/08/23 Thomas Malthus (1766–1834). – En 1798, Malthus publicó un libro llamado: An Essay on the Principle of Population. – Las políticas diseñadas para ayudar a los pobres estaban condenadas, el crecimiento de la población siempre superaría la capacidad de producir suficientes alimentos para su pueblo. – El resultado sería hambre y miseria para todos. – Malthus afirmó que solo aquellos que podían adaptarse a las necesidades de la sociedad, para producir trabajo “útil”, sería capaz de sobrevivir y reproducirse. 58 59 28 2/08/23 Charles Darwin (1809-1882) • On the Origin of Species (1859) • Observaciones realizadas en este viaje le ayudaron a Darwin a formular su teoría de la evolución, la cual tuvo dos principales componentes: – Primero, las especies no son inmutables, sino que cambian o se adaptan en el tiempo. (Descendencia con Modificación) Las especies comparten un ancestro común. – Segundo, el agente que produce estos cambios es la selección natural. 60 • Darwin observó que ligeras variaciones entre individuos pueden afectar significativamente la posibilidad de que un individuo determinado sobreviva y el número de descendientes que producirá. • Darwin llamó a este éxito reproductivo diferencial de los individuos selección natural. Darwin propuso su teoría, pero no conocía acerca de los mecanismos de la herencia. 61 29 2/08/23 http://digitalfirst.bfwpub.com/life_11e/life_activity_20_01.html 62 63 30 2/08/23 Ascendencia Común 64 Primera teoría de Darwin: Formación de atolones Génesis y evolución geomorfológica 65 31 2/08/23 Alfred Russel Wallace (1823–1913) • Recolectó especímenes en el archipiélago malayo, planteó, al mismo tiempo que Charles Darwin, la teoría de la evolución de las especies por selección natural. • Los colegas científicos de Darwin presentaron extractos de su ensayo de 1844, junto con el manuscrito de Wallace, en una reunión de la principal sociedad científica en Londres. • Realizó importantes contribuciones adicionales a la biología, especialmente sobre la biogeografía, la distribución geográfica de las especies. Siempre le dio crédito a Darwin por el concepto de selección natural, refiriéndose como “La teoría del Sr. Darwin ". https://ciencias.uniandes.edu.co/es/tras-los-pasos-de-wallace-el-hombre-que-quedo-a-la-sombra-de-darwin 66 Alfred Russel Wallace (1823–1913) 67 32 2/08/23 Alfred Russel Wallace (1823–1913) https://www.youtube.com/watch?v=stGr9sLSwwY 68 https://www.youtube.com/watch?v=stGr9sLSwwY 69 33 2/08/23 • El redescubrimiento de las publicaciones de Gregor Mendel dio lugar al estudio de la genética de poblaciónes (Fundamento importante para las teorías de Darwin). • Los genetistas de poblaciones estudian la variación dentro y entre especies para comprender los procesos que dan como resultado cambios evolutivos en las especies a lo largo del tiempo. 70 GREGOR MENDEL (1822-1884) • Botánico y matemático • Herencia de partículas • Principios de la herencia • Experimentos en a la Sociedad de Historia Natural de Brúnn1865 • Reconocido hasta 1900 71 34 2/08/23 EXPERIMENTOS • Técnica científica • Pissum sativum • Autopolinización y polinización cruzada • Siete caracteres • *Lineas puras Sin importar el tipo de polinización no muestran variación • Cada linea mostraba diferencia de caracter 72 73 35 2/08/23 TALLER 1 GENÉTICA MOLECULAR DEL COLOR DE PELAJE EN RATONES DE BOLSILLO 74 36