Evolución y Filogenia: Conceptos Fundamentales y Mecanismos

1. Selección Natural y Deriva Genética

¿Qué es la selección natural?

La selección natural, propuesta por Charles Darwin, es un fenómeno crucial en la evolución. Se define como la reproducción diferencial de los genotipos de una población biológica, donde los individuos con características más favorables para su entorno tienen mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse, transmitiendo así sus genes a las siguientes generaciones.

¿Qué es la deriva genética?

La deriva genética es una fuerza evolutiva que actúa en conjunto con la selección natural. Se refiere a cambios aleatorios en la frecuencia de los genes de una población, especialmente notable en poblaciones pequeñas. Estos cambios pueden llevar a la pérdida de variabilidad genética o a la fijación de alelos específicos, independientemente de su valor adaptativo.

2. Veracidad de Enunciados sobre Genética y Evolución

Indica si es Falso o Verdadero:

• V La endogamia aumenta la frecuencia de homocigotos, lo que disminuye la adecuación de la población.
• F La proporción de la variación debida a factores ambientales se conoce como heredabilidad. El porcentaje de la variación es producto de los genotipos.
• F El aumento de la proporción de heterocigotos es una medida de la tasa de deriva genética. Homocigotos.
• V La selección natural aumenta la variación en el número de progenie de cada individuo, por lo que en loci neutrales aumenta la deriva como resultado de disminuir Ne.
• V El número esperado de mutaciones que diferencia un par de secuencias es igual al tiempo que las separa (2T) por la tasa de mutación (u).
• V Un barrido selectivo conlleva a la fijación de mutaciones que no tienen un valor selectivo, a las cuales se les denomina hitch-hikers.
• V La variación genética persiste debido a un balance entre la selección y la mutación o el flujo genético.
• V La selección dependiente de frecuencia, también se denomina ventaja del heterocigoto.
• F La selección natural no puede mantener la diversidad.
• V Dado el contenido genético estimado de LUCA, lo más probable es que haya sido una protocélula.
• V El grupo corona está formado por organismos existentes que tienen una característica específica que los distingue de los grupos hermanos.
• V El gradualismo supone que los procesos de especiación ocurren en momentos específicos de la evolución.
• F La evolución paralela se refiere a la adquisición homoplástica de un estado de carácter a partir de un estado ancestral diferente.
• V La especialización ecológica favorece la extinción.
• V La especialización ecológica favorece la especiación.
• F La inviabilidad del híbrido es un ejemplo de barrera precigótica. Aislamiento reproductivo.
• V La radiación adaptativa es un ejemplo de diversificación por reemplazo.
• F La evolución convergente es un ejemplo de homología. Homoplasia.
• F El saltacionismo propone que las mutaciones tienen efectos pequeños y acumulativos.
• V La teología natural propone que las especies están ordenadas en una jerarquía y que son inmutables.
• F Una ventaja de la reproducción sexual es que el crecimiento de la población es más rápido que en las poblaciones con reproducción asexual. La reproducción asexual es más rápida.
• F El reloj molecular se refiere a que todos los genes acumulan mutaciones a la misma velocidad. Tienen diferentes velocidades.
• F La teoría del gen egoísta propone que el altruismo es resultado de que la unidad de selección sea el individuo. El gen es la unidad más importante en la evolución.
• F La clasificación de Linneo es anidada, lo que permite reflejar el grado de parecido entre organismos únicamente a nivel de género y especie. Género, especie y ¿?
• V La unidad de plan se refiere a que todos los vertebrados se derivan de unos mismos arquetipos y están formados por los mismos elementos, en el mismo número y con las mismas conexiones.
• F Las revoluciones de Cuvier suponen que hay eventos de creación de la vida recurrentes, pero no contempla la extinción de especies.
• V Las ideas de Buffon suponen que la migración favorece la especiación.

3. Conceptos Evolutivos

Relación de Columnas

• El poder de la vida… es la tendencia de los organismos de volverse más complejos, a lo largo de una escala progresiva.
• Principio de la correlación de las partes… El número, dirección y forma de los huesos que componen cada parte del cuerpo de un animal están en relación con todas las demás partes.
• La influencia de la circunstancia… Adaptación al ambiente por uso y desuso de los órganos y su subsecuente herencia a los descendientes.
• Ley de la biogenética… La ontogenia recapitula la filogenia.
• Barrera de Weismann… Las células germinales no son afectadas por cambios ocurridos en las células somáticas.

Teoría Sintética de la Evolución

¿De qué manera la teoría sintética reconcilia la genética con el Darwinismo?

La teoría sintética de la evolución integra la evolución de las especies por selección natural (Darwin) con las leyes de la herencia biológica de Mendel, la genética de poblaciones y la deriva genética. Esta síntesis proporciona un marco unificado para comprender los mecanismos de la evolución a nivel genético y poblacional.

Procesos de la Microevolución

¿Cuáles son los procesos responsables de la microevolución?

Los principales procesos responsables de la microevolución son:

• Mutación
• Selección natural
• Flujo genético
• Deriva genética

Conceptos de Monofilia, Parafilia y Polifilia

Ejemplifica con esquemas los siguientes conceptos:

• Monofilia: Un grupo monofilético incluye un ancestro común y todos sus descendientes. (Insertar esquema de un grupo monofilético)
• Parafilia: Un grupo parafilético incluye un ancestro común y algunos, pero no todos, sus descendientes. (Insertar esquema de un grupo parafilético)
• Polifilia: Un grupo polifilético no incluye al ancestro común más reciente de todos sus miembros. (Insertar esquema de un grupo polifilético)
• Grupo corona: Un grupo corona incluye todos los organismos vivos que descienden de un ancestro común, así como los organismos extintos que se ramifican después del último ancestro común de los miembros vivos del grupo. (Insertar esquema de un grupo corona)
• Grupo tallo: Un grupo tallo incluye los organismos extintos que están más estrechamente relacionados con un grupo corona que con cualquier otro grupo corona. (Insertar esquema de un grupo tallo)
• Grupo hermano: Dos grupos hermanos son los parientes más cercanos entre sí, compartiendo un ancestro común más reciente que con cualquier otro grupo. (Insertar esquema de grupos hermanos)

4. Registro Fósil y Efecto Fundador

Registro Fósil Incompleto

¿Cuáles de los siguientes no es una razón por la que el registro fósil está incompleto?

El ámbar, una resina fosilizada de árboles, es un medio donde se pueden fosilizar seres vivos, por lo que no es una razón por la que el registro fósil esté incompleto. Otras razones incluyen la fosilización diferencial, la erosión y la dificultad de encontrar fósiles.

Efecto Fundador

¿Qué es el efecto fundador?

El efecto fundador ocurre cuando un pequeño grupo de individuos de una población original establece una nueva colonia. Esta nueva población puede tener una variabilidad genética reducida en comparación con la población original, ya que solo lleva una muestra limitada de los genes de la población fundadora.

5. Diversificación por Reemplazo y Competencia

Usando un esquema explica el modelo de diversificación por reemplazo y competencia:

(Insertar esquema que represente la diversificación por reemplazo y competencia, mostrando cómo un linaje puede diversificarse y eventualmente reemplazar a otro a través de la competencia por recursos)

6. Principios Geológicos y Tamaño Efectivo de la Población

Relación de Columnas

• Principio de superposición… Los estratos más antiguos son los más profundos.
• Horizontalidad original… Los estratos se depositan horizontalmente; cualquier inclinación o plegamiento se debe a procesos geológicos posteriores.
• Continuidad lateral… Los estratos se extienden lateralmente en todas direcciones hasta que se adelgazan o se encuentran con una barrera.
• Principio de inclusiones… Los fragmentos de roca incluidos en otra roca son más antiguos que la roca que los contiene.
• Uniformitarismo… Los procesos geológicos que actúan en el presente son los mismos que han actuado en el pasado.

Tamaño Efectivo de la Población

¿Cuál de las siguientes no es una razón por la cual el tamaño efectivo de la población (Ne) difiere del tamaño de la población (N)?

La ausencia de flujo genético no es una razón por la que Ne difiera de N. El flujo genético, por el contrario, puede aumentar el tamaño efectivo de la población. Otras razones incluyen la variación en el éxito reproductivo, la proporción desigual de sexos y las fluctuaciones en el tamaño de la población a lo largo del tiempo.

7. Homología y Homoplasia

Explicación de Conceptos

Explica los conceptos de homología y homoplasia:

Homología: Se refiere a la similitud entre estructuras o características de diferentes organismos debido a un ancestro común. Estas estructuras pueden tener funciones diferentes en los organismos actuales, pero su origen evolutivo compartido es evidente.

Homoplasia: Se refiere a la similitud entre estructuras o características de diferentes organismos que no se debe a un ancestro común, sino a la evolución independiente en linajes separados. La homoplasia puede surgir por evolución convergente o paralela.

• Evolución convergente: Ocurre cuando dos o más linajes no relacionados desarrollan características similares de forma independiente en respuesta a presiones selectivas similares.
• Evolución paralela: Ocurre cuando dos o más linajes relacionados desarrollan características similares de forma independiente, a menudo debido a la presencia de las mismas restricciones de desarrollo o vías evolutivas.

8. Métodos de Reconstrucción Filogenética

Clasificación de Métodos

¿Cómo se clasifican los métodos de reconstrucción filogenética? Indica en qué categorías quedan los siguientes métodos: Máxima verosimilitud, Máxima parsimonia, UPGMA, NJ y Métodos Bayesianos.

Los métodos de reconstrucción filogenética se pueden clasificar en diferentes categorías, incluyendo:

• Métodos basados en distancias: Estos métodos utilizan una matriz de distancias entre las secuencias o taxones para construir un árbol filogenético. Ejemplos: UPGMA y NJ (Neighbor-Joining).
• Métodos basados en caracteres: Estos métodos utilizan la información de los caracteres (morfológicos, moleculares, etc.) para construir un árbol filogenético. Ejemplos: Máxima parsimonia, Máxima verosimilitud y Métodos Bayesianos.

Clasificación de los métodos mencionados:

• UPGMA: Método basado en distancias (agrupamiento por promedio no ponderado).
• NJ: Método basado en distancias (Neighbor-Joining).
• Máxima verosimilitud: Método basado en caracteres.
• Máxima parsimonia: Método basado en caracteres.
• Métodos Bayesianos: Método basado en caracteres.

9. Modelos de Sustitución Paramétricos y Empíricos

Diferencias entre Modelos

¿Cuáles son las diferencias entre los modelos de sustitución paramétricos y empíricos?

Modelos paramétricos: Estos modelos se basan en supuestos sobre las propiedades químicas de las bases nitrogenadas y las tasas de sustitución entre ellas. Utilizan parámetros que se estiman a partir de los datos para modelar el proceso de sustitución. Ejemplos: Modelo de Jukes-Cantor, Modelo de Kimura de dos parámetros.

Modelos empíricos: Estos modelos se basan en las propiedades del proceso de sustitución observadas en un conjunto de datos específico. Se calculan las frecuencias de sustitución entre las bases nitrogenadas a partir de una alineación de secuencias y se utilizan estas frecuencias para construir una matriz de sustitución. Ejemplos: Modelo de GTR (General Time Reversible).

10. Tipos de Selección y sus Efectos

Completa el siguiente cuadro:

Nota: En la tabla, W11 representa la adecuación del homocigoto para el alelo 1, W12 la adecuación del heterocigoto y W22 la adecuación del homocigoto para el alelo 2.