ECOLOGÍA I
ECOLOGÍA Y EVOLUCIÓN
Repaso de evolución 2
Trimestre 12-O
Vite
1
Darwin no contaba con una adecuada teoría de la
herencia, pero alguien más en el mundo, en ese
momento, sí.
Vite
2
Gregor Johann Mendel
(1822- 1884)
Vite
3
¿Recuerdan sus experimentos con chícharos y sus
resultados, conocidos como “las leyes de Mendel”?
Vite
4
Punnett Square
Fenotipos
Genotipos
Semillas
Aa
x Aa
P
amarillas
X
Semillas
verdes
AA
X
aa
A a
A AA Aa
a Aa aa
Semillas
amarillas
Genotype Frequencies:
AA: 1 ( 25% )
Aa: 2 ( 50% )
Semillas
Semillas amarillas
verdes
aa: 1 ( 25% )
F1
F2
Aa
AA
Aa
Aa
aa
Vite
5
Punnett Square
Aa x aa
Retrocruza
A a
a Aa aa
a Aa aa
F1
P
Aa
X
aa
Genotype Frequencies:
Aa: 2 ( 50% )
aa: 2 ( 50% )
Semillas
amarillas
Semillas
verdes
Aa
aa
Vite
6
¿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?
Vite
7
Darwin's Missing
Evidence: Changes in
Moths Observed
In 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
Henry Bernard Davis
Kettlewell (19071979)
| February 20, 2009 | 22
Vite
8
Vite
9
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.
Vite 10
Evolution. The statistical transformation
of populations.
Wright (1942), citado por Dobzhansky, Ayala, Stebbins y Valentine (1977 Evolution, p. 8.
Vite 11
Esta definición es reduccionista. En contraste, hay
otras, como la siguiente, que sólo se refieren a la
dimensión transespecífica, o macro, del proceso.
Vite 12
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.
Vite 13
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.
Vite 14
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.
Vite 15
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?
Vite 16
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.
Vite 17
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.
Vite 18
Relaciones entre los componentes
mayores de la aptitud
Un
componente
menor por
que puede
considerarse
parte de la
reproducción
y porque no
se presenta
en todos los
organismos
Aptitud
(Fitness)
Componentes
mayores del
fitness
afectados por
la
competencia
Cuidado
paterno
Reproducción
Sobrevivencia
Crecimiento
Vite 19
¿Pero qué es el fitness?
Vite 20
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.
Vite 21
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?
Vite 22
Posibles a unidades de selección
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Individuos
Genotipos
Alelos
Poblaciones
Grupos familiares
Especies
Otros
Vite 23
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.
Vite 24
Richard
Dawkins
(1941- ).
Vite 25
En su libro, The Extended Phenotype (1982),
Dawkins describe y analiza cinco conceptos de
fitness en el capítulo titulado “An agony in five fits.”
Vite 26
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.
Vite 27
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.”
Vite 28
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.
Vite 29
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.
Vite 30
¿Queda claro que se ilustra en la anterior gráfica?
Por cierto, ¿recuerdan en qué consiste la Ley de
Hardy y Weinberg?
Vite 31
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.
Vite 32
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.
Vite 33
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).
Vite 34
Y la ciencia es un poco
pretenciosa, en el sentido de que
trata de predecir o pronosticar
resultados
Vite 35
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.
Vite 36
Si J es mutante raro e I es
una ESS, w(I) > w(J) por
definición.
Estrategia mutante
Estrategia o fenotipo
J, con refrecuencia p
ESS
Estrategia o fenotipo
I, con refrecuencia 1-p
Vite 37
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.
Vite 38
Genotipo
Fenotipo
Fenotipo
Vite 39
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/AgInnovations/03AGI2005/Photo-A
Paenibacillus larvae
Vite 40
El experimento de W. C.
Rothenbuhler
Vite 41
Macho:
zángano
Hembra: reina
Progenie: obrera
Vite 42
Primer modelo a probar
Fenotipos
Cepa no
higiénica
X
Genotipos
Cepa
higiénica
Cepa no
higiénica
P
F1
HH
X
hh
Hh
Vite 43
Punnett Square
Hh x hh
Retrocruza
H h
h Hh hh
h Hh hh
F1
?
P
Hh
X
hh
Genotype Frequencies:
Hh: 2 ( 50% )
hh: 2 ( 50% )
Cepa Cepa
no
noCepa Cepa Cepa
higiénica
higiénica
intermedia
higiénica
higiénica
Hh
hh
Vite 44
Fenotipos
Cepa no
higiénica
X
Genotipos
Cepa
higiénica
Cepa no
higiénica
P
F1
HH
X
hh
Hh
Vite 45
Nuevo modelo a probar
Fenotipos
Cepa no
higiénica
X
Genotipos
Cepa
higiénica
Cepa no
higiénica
P
F1
AAT
T
X
aatt
AaTt
Vite 46
Punnett Square
AaTt x aatt
AT At aT at
at AaTt Aatt aaTt aatt
at AaTt Aatt aaTt aatt
at AaTt Aatt aaTt aatt
at AaTt
Aatt
aaTt aatt
Cepa
no
higiénica
Retrocruza
F1
AaTt
P
AaTt
X
aatt
Genotype
Frequencies:
Cepa
Cepa
no
Tirarían la larva pero las
Aatt
AaTt:
4
(
25%
)
intermedia
higiénica
celdillas están cerradas
Aatt: 4 ( 25% )
aaTt: Cepa
4 ( 25% )
Abren la celdilla, pero no
aaTt
aatt:
4 ( 25% )
intermedia
tiran la larva enferma
Cepa
Cepano
Cepa
Cepa
aatt
higiénica intermedia
higiénica
AaTt
Aatt
aaTt
aatt
Vite 47
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.
Vite 48
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.
Vite 49
Vite 50
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
Vite 51
Vite 52
Vite 53
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.
Vite 54
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.
Vite 55
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