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Evolución biológica
Cátedra de Biología
Facultad de Ciencias Médicas-UNR
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n
El material gráfico de esta presentación
forma parte de los siguientes CD rom:
"La Evolución"; "El ser humano como
especie"; "El origen de la vida".
Autora: Prof. Dra. Stella Maris Martínez;
Edición: Fac. de Ciencias Médicas - UNR.
2002
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La diversidad del mundo viviente
es extraordinaria
n Se han identificado 2,000,000 de
especies
n Existirían entre 10 y 30 millones de
especies
n Es asombrosa la variedad de formas y
tamaños
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Especies identificadas
Bacterias 4,760 especies
Algas 26,900 especies
Protozoarios 30,800 especies
Musgos y Helechos 17,000 especies
Plantas superiores 250, 750 especies
Hongos 46,983 especies
Nematodes 24,000 especies
Crustáceos 38,000 especies
Insectos 751,000 especies
Peces 25,000 especies
Reptiles 6,300 especies
Aves 9,198 especies
Mamíferos 4,170 especies
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El proceso evolutivo
Todos los seres vivos, de las bacterias
al hombre, pertenecen a una gran
familia que se ha desarrollado a través
de un proceso de cambio y
diversificación en el transcurso de la
historia de la vida en la Tierra
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Teoría de la Evolución
Generalización comprensiva y
explicativa de los mecanismos
implicados en el origen,
modificación y extinción de las
especies biológicas
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La evidencia de los fósiles: el mundo
viviente es antiguo (¿- 3800 m.a.?)
Archaeopteryx
-150 m.a. (millones de
años)
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Charles Darwin (Inglaterra, 18091882)
n Evolución biológica
por selección
natural
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El viaje del Beagle
n El pinzón de
tierra firme
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Islas Galápagos: diferentes ambientes,
diferentes adaptaciones
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En las poblaciones con reproducción sexual
no parece haber dos
individuos iguales!
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Extrañas semejanzas
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Las ideas de Malthus (Inglaterra, 1798)
n Las
poblaciones
pueden crecer,
potencialmente, en
forma geométrica
mientras los recursos
lo hacen en forma
aritmética
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Los resultados obtenidos por los
criadores de animales domésticos
n
Las modificaciones
inducidas por el hombre en
los animales domésticos
eran claros ejemplos del
potencial de modificación
de una especie
(razas de perro: obtenidas
por selección artificial)
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Teoría de la Evolución de Darwin:
Evolución biológica por la selección natural1
La selección natural opera sobre
variaciones individuales puramente
casuales para permitir que se perpetúen
los individuos mejor adaptados
1“El Origen de las Especies”. Londres, 1859
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Variantes
individuales
Diferente
adaptación
Reproducción
diferencial
Ambiente
tiempo
Acumulación
de
variaciones
heredables
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tiempo
Evolución
Los postulados del darwinismo
Las especies cambian, surgen nuevas y otras
se extinguen
n El proceso de cambio es lento y gradual
n Todas las especies están emparentadas y
podemos remontarnos a un origen común de
la vida
n El cambio evolutivo resulta principalmente
por selección natural
n
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El aporte revolucionario de Darwin
n proponer un mecanismo natural
para explicar la génesis,
diversidad y adaptación de los
organismos
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La crisis del darwinismo
n ¿Cuáles eran las causas de las
variaciones individuales?
n ¿Cómo se transmitían las
características hereditarias?
n ¿Las especies existían realmente ?
n ¿Había evidencia fósil de sustitución
de especies por lenta acumulación de
cambios?
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Neodarwinismo o Teoría Sintética
de la Evolución (1950)
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Aportes de la Genética
Las Leyes de Mendel
Conceptos de genotipo y fenotipo
Las mutaciones son la materia prima del
cambio evolutivo
Los genes que confieren mayor adaptación
al ambiente incrementan la eficacia
biológica de los individuos
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Eficacia biológica
Relacionada a la probabilidad de los
individuos de sobrevivir y transmitir
sus genes a la siguiente generación
(genes involucrados en longevidad,
fertilidad y viabilidad1 de la
descendencia)
1 viabilidad:
posibilidad de vivir
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Equilibrio de Hardy-Weinberg
La composición genética de una población
permanece en equilibrio en ausencia de
mutaciones, migraciones y selección
natural
n La herencia mendeliana, por sí misma, no
produce cambio evolutivo
n
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La evolución se produce por cambios en la
composición genética de la población bajo
presión selectiva
Progresivamente,
los genes más
beneficiosos se
harán más
frecuentes en la
población
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Los genes que confieren a los
individuos mayor adaptación al
ambiente, incrementan la eficacia
biológica y bajo presión de la selección
su frecuencia en la población será
progresivamente mayor
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Concepto de especie (Ernst Mayr)
Conjunto de poblaciones
naturales que se cruzan entre sí
real o potencialmente y que están
reproductivamente aisladas del
resto
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Especiación
n Si
la sustitución de genes es
importante, el proceso es
irreversible y se originará una
nueva especie
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Un mecanismo de especiación:
especiación alopátrica
especie
A
tiempo
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especie
A
especie
A
especie
B
Aportes de la Paleontología
n El registro fósil del
caballo mostró que la
evolución por la
acumulación lenta y
gradual de cambios
propuesta por Darwin
era posible
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Algunos conceptos importantes
n Microevolución: pequeños
cambios a nivel poblacional que
duran períodos limitados
n Macroevolución: grandes cambios
por encima del nivel de especie
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La microevolución
La Biston betularia
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La macroevolución
El gran árbol
de la vida
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El Neodarwinismo sostiene
n Las especies se mantienen adaptadas
al
ambiente por cambios graduales de su
material genético
n Cuando los cambios llevan al aislamiento
reproductivo surge una nueva especie.
n Si la adaptación fracasa la especie se
extingue
n El cambio evolutivo resulta
exclusivamente por selección natural
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La Teoría del Equilibrio Puntuado
(1980)
n Las
especies pasan largos períodos de
estabilidad (estasis evolutivo) hasta que en
un punto se inicia una etapa de rápidos y
drásticos cambios conducen a la extinción
o a la especiación
n El motivo de la crisis son grandes
modificación del ambiente
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La Teoría Neutralista de la evolución
(1983)
n
n
n
n
La mayoría de los genes mutantes (nuevos alelos) son
selectivamente neutros
Sólo interviene un número relativamente pequeño de
gametos de entre el amplio número de gametos
masculinos y femeninos posibles
El azar (y no la función) es responsable de la difusión y
fijación de numerosos alelos en la población
La selección natural no explica la mayoría de los
cambios genéticos
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“Hay una especie de diálogo entre los
datos y las teorías ” 1
La progresiva falta de adecuación de una
teoría con la realidad causa anomalías que
llevarán, finalmente, a sustituir la teoría
antigua por una nueva con mayores
poderes explicativo y predictivo
1 Juan Luis Arsuaga. España, 2002
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La evolución humana
Pisadas humanas
(-3.6 m.a) de Laetoli, Tanzania,
África.
Descubiertas por Mary Leaky,
1979
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Los primeros mamíferos
n
n
n
n
n
n
Origen: -200 a -250 m.a.
Evolucionaron a partir de
reptiles primitivos
Radiación brusca a partir
de la extinción de los
dinosaurios (-65 m.a.)
Amamantan a sus crías
Homeotermos
Cuerpo cubierto de pelo
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Género primate: sus adaptaciones
evolutivas
n
n
n
n
n
n
n
Visión binocular
Manos con cinco dedos,
pulpejo y uñas planas
Inteligentes (desarrollo
progresivo del cerebro)
Pulgar oponible
Buena coordinación ojomano
Muy sociales
“Poco especializados”
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Primates
n Prosimios
(loris, lémures)
n Monos del Nuevo Mundo
n Monos del Viejo Mundo
n Primates antropomorfos: gibón,
orangután, gorila, chimpancé
n Homínidos1: Homo sapiens y sus
ancestros fósiles
: clasificación tradicional
1
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Clasificación cladogenética1
n Homínidos: Homininos y Primates
antropormorfos
n Homininos: Homo sapiens y sus fósiles
ancestrales (primates bípedos)
1 Clado:
conjunto de especies emparentadas con un
antepasado común
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Arbol filogenético
Primates
antropomorfos
orangután gorila chimpancé hombre
homínidos
- 6 a 4 m.a.
- 8 a 6 m.a.
-12 m.a.
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Homo sapiens y los primates
antropomorfos actuales
n
n
n
n
n
n
n
Ancestros comunes
Casi todos omnívoros
Igual fórmula dental
Fonación compleja
Gran desarrollo
cerebral
Complejas relaciones
sociales
Usan herramientas
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Hombres y chimpancés
n Homo sapiens
n Pan paniscus
n Pan troglodita
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Otra manera de pensar
n
Los grandes simios
son “compañeros
genéticos de la
humanidad”
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n Homo sapiens
n Homo paniscus
n Homo troglodita
Conceptos
n
Homínidos: Conjunto de especies de la
familia humana (todas extinguidas excepto
Homo sapiens)
n
Hominización: proceso evolutivo que a
partir de ancestros comunes con el
chimpancé lleva a la aparición de Homo
sapiens
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Homínidos (clasificación tradicional)
n Australopithecus
n Homo:
habilis
erectus
sapiens
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¿ancestros
de H.
sapiens o
sólo líneas
colaterales?
Australopithecus: bipedestación
Homo: aumento progresivo de la
capacidad cerebral
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África es la cuna de la Humanidad
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Australopithecus (-4 Ma)
n
n
n
n
Varias especies
identificadas (anamensis,
afarensis, africanus,
sediba)
Vivieron en África
400 a 500 cm3 de
capacidad craneana
Bipedestación
“Lucy”: fósil de A. afarensis
descubierto por Donald Johanson.
Etiopía, 1974
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Australopithecus afarensis: la niña
de Dikita (2006)
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La bipedia fue primero...(-4 m.a.?)
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Cranial Capacity (cc)
...y el desarrollo cerebral después
1800
1500
1200
900
600
300
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
Date (Ma)
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1.0
0.5
0.0
Homo habilis (-2 Ma)
Vivió en Africa
n 700 cm3 de
capacidad craneana
n Usó herramientas
n
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Homo erectus (-1.5 Ma)
n
n
n
n
n
n
Salió de África
Numerosas variantes
geográficas
1000 cm3 de
capacidad craneana
Empleó el fuego
Vivió en cavernas
Se extinguió
tardíamente
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Homo sapiens (-100000 años)
n
n
n
n
Nuestra especie
Origen en Africa
Sobrevivientes de un
cuello de botella (-50000
a.)
Más de 1400 cm3 de
capacidad craneana
La especie única
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Homo sapiens: la salida de Africa
(-50000 a -70000 años)
n
¿Descendemos de
una pequeña
población de
supervivientes
(menos de diez mil
individuos)?
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La Eva mitocondrial: estudios sobre el
ADNm
Una mujer africana ancestral a toda la
humanidad actual.
n Habría vivido hace unos 150000 a.
n Poseía el ADNm del que desciende todo el
ADNm de las actuales mitocondrias
humanas (estudios del linaje matrilineal)
n
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Homo neanderthalensis
n
n
n
n
n
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Existió hace -250000 a -20000 a.
Vivió en Europa y Asia
Adaptado al ambiente glacial
1500 cm3 de desarrollo cerebral
Diferente organización del cerebro
Homínidos más antiguos: Ardipithecus
ramidus, Orrorin tugenensis, Saelanthropus
chadensis…
Toumai: -7 m.a.
(Chad, Africa,
2002)
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Homo sapiens: una sola rama verde
Millions of
years ago
0
1
Homo
2
3
4
Australopithecus
Australopithecus
boisei
robustus
?
?
Australopithecus
Australopithecus Australopithecus
garhi
africanus
aethiopicus
?
Australopithecus
Kenyanthropus
afarensis
platyops
Australopithecus
?
anamensis
?
5
Ardipithecus
ramidus
?
6
Orrorin
tugenensis
?
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?
?
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Otro posible camino evolutivo
Australopithecus
podría ser
colateral a la
línea evolutiva
humana
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Algunas conclusiones:
n Somos
animales
n La humanidad actual pertenece a una
única especie: Homo sapiens
n África es la cuna de la humanidad
n Compartimos ancestros comunes con
especies actuales
n Resultamos de un largo y probablemente
errático proceso evolutivo
n Estamos en estasis evolutivo
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“La adaptación al medio por selección natural ha
sido uno de los mecanismos más importantes en la
evolución, pero nosotros los Homo sapiens, que
hemos llegado a independizarnos de la naturaleza
y que en cierto modo nos hemos desnaturalizado,
¿seguiremos evolucionado?
¿se puede decir que la evolución se ha detenido en
el hombre actual?
Sin duda, falta mucho por conocer en la
descripción de la historia de la vida”
Juan Arzuaga
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Luigi Cavalli-Sforza (Génova, Italia,
1922- )
“Todo lo que se escribe de ciencia puede ser
modificado. ¿La ciencia debería
proporcionar certezas? En realidad, sólo
pueden darlas la religión (a quien las acepte).
El hecho de que cada religión ofrezca certezas
distintas puede ser preocupante, pero al parecer
esto no perturba a los creyentes. Lo mismo se
puede decir de ciertas convicciones
políticas”…
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