Técnicas de estudio de las poblaciones silvestres

La Ciencia avanza gracias a la verificación de las hipótesis, comprobándose su validez mediante los experimentos. Estos pueden ser de medición, cuando se toman datos sin alterar lo que se mide, y manipulativas, en los que se manipula o altera lo que se mide.

En Ecología y Biología Evolutiva se realizan los dos tipos de experimentos. Los experimentos manipulativos requieren un control para evitar el error experimental. En los experimentos de medición de campo se requiere aleatoriedad para evitar el error experimental, pero esto no siempre es posible, ya que no puede ser accesible una buena medición y a veces no se puede medir sin alterar.

Para Nelson Hairston, prestigioso ecólogo, se necesitan un buen conocimiento de la situación inicial, controles adecuados (que hubiera pasado si no se hace el experimento), réplicas (si no, se puede dar el error experimental), y reducir los efectos no deseados del experimento (cambios en el comportamiento por el mismo)

Para conocer el total de individuos de una población se puede realizar un censo (sólo para poblaciones pequeñas y aisladas), un muestreo (extrapolar un número de individuos por superficie), o un método de captura y recaptura, muy usado en mamíferos y reptiles.

El muestreo puede ser al azar simple, cuando la distribución es homogénea; al azar estratificado, cuando la distribución es heterogénea; sistemático o regular, a intervalos regulares según un criterio establecido; o por grupos, cuando los individuos se hallan agrupados.

Para determinar el número y el tamaño de las unidades de muestreo se utilizan fórmulas que tienen en cuenta el error estándar y la desviación estándar.

Los censos como recuentos totales se pueden realizar cuando no existen muchos individuos en un área determinada, como por ejemplo contar grandes vertebrados desde el aire.

Los muestreos se pueden hacer por puntos (contando de forma concéntrica ejemplares desde un punto fijo), por transectos (a lo largo de una franja con un ancho determinado o una línea), o por captura-recaptura (se toman unos ejemplares, se marcan, y al volver a tomar otros se ve la proporción de los que están marcados respecto de la población total).

Las técnicas más usadas para animales y plantas son las siguientes:

- Invertebrados: búsqueda directa, trampas, muestreo de suelo, y muestreo por succión (de una muestra de vegetación del suelo).

- Peces: trampas, métodos hidroacústicos, y observacines bajo el agua.

- Reptiles: captura manual, lazo, y trampas pitfall.

- Aves: conteo de nidos y colonias, mapeo del territorio, censo de puntos fijos, transectos de líneas, y conteos indirectos (huellas, heces, sonidos, etc.).

- Mamíferos: conteos totales (sólo viables para grandes mamíferos), conteo de lugares reproductivos, transectos de línea y de ancho fijo, trampas y conteos indirectos (huellas, heces, madrigueras, etc.).

- Vegetación: línea de intercepción (para estimar la cobertura de la copa de los árboles, estimación ocular, puntos de intercepción (para estimar la cobertura herbácea o de arbustos bajos) y parcelas (muy usadas en el estudio de los bosques).

Para realizar un buen trabajo científico es preciso, entre otras cosas, que no haya repetición de la información en en distintos lugares del texto, ya sea como texto, o como ilustraciones o tablas; los razonamientos deben estar bien conectados entre ellos; las figuras deben ser claras, sencillas y rápidamente entendibles; las conclusiones se deben basar en las evidencias de la investigación; la bibliografía será coherente y no tendrá errores; y estarán cuidados los aspectos estéticos y ortográficos.


1. Censos y muestreos

- Lectura: Mónica B. Martella. Eduardo Trumper. Laura M. Bellis. Daniel Renison. Paola F. Giordano. Gisela Bazzano. Raquel M. Gleiser. Introducción a las técnicas para el estudio de las poblaciones silvestres

- Presentación: Pilar Castro. Diseño de muestreos de campo (pdf)

2. La redacción de un trabajo científico

- Lectura: Departamento de Ecología, Genética y Evolución de la UBA. Ecología general. Guía de trabajos prácticos (pdf) (pags. 49-53)

Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Alejandro Sosa y M. Carla Cecere. Control biológico de Eichornia Crassipes en la Laguna del Ojo, Reserva San Vicente

- Lectura: Anne Branthomme. Manual para la recolección integrada de datos de campo 

- Lectura: Gerardo Castro Bobadilla y Ana Isabel Suárez Guerrero. Manual de prácticas de comunidades y sistemas


Biología Evolutiva

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Deriva genética. Experimento virtual

La deriva genética es la acumulación de cambios en las proporciones de alelos en las sucesivas generaciones de una población.

El genotipo de un individuo constituye, por decirlo así, un sorteo aleatorio del conjunto de genes de la anterior generación. La proporción de un alelo puede aumentar o disminuir. Esto no se debe a cualquier ventaja o desventaja asociada con el alelo (selección natural). Viene a ser como una especie de error estadístico, que si bien este es mayor cuanto mayor sea la población, en proporción se amplifica si la población es pequeña, por tanto la dereiva genética afecta particularmente a poblaciones pequeñas.

Este experimento virtual simula el experimento realizado por Peter Buri en 1956 con moscas de la fruta (Drosophila melanogaster).


Introducción

- Lectura: Wikipedia. Deriva genética
- Presentación: Rubén de Noia. Deriva génica


Guión de la práctica

Este modelo es una adaptación del experimento clásico realizado por Peter Buri (1956), que documentó la deriva genética en poblaciones de laboratorio de Drosophila. En este modelo, hay
dos alelos para un gen que codifica el color de los ojos: los códigos del alelo dominante de tipo salvaje (+) para el ojo color rojo, mientras que el alelo mutante recesivo (bw) codifica el color del ojo marrón. En el modelo, diez poblaciones de moscas se mantienen en un tamaño de población constante y las proporciones del alelo bw se cuantifican por generaciones.

El tamaño de la población y la proporción inicial de alelos pueden ser modificados.

Entramos en la siguiente dirección web:

Genetic Drift Model

El espacio visual del modelo está dividido en tres partes, una zona superior y dos laterales. En la zona superior, un cursor ajusta la velocidad de la simulación.

En la parte izquierda tenemos 10 poblaciones de Drosophila melanogaster, de moscas de la fruta, cada una con su proporcián de alelos bw (Prop bw), proporción del alelo mutante recesivo (bw) que codifica el color del ojo marrón.

En la parte derecha tenemos el gráfico que nos expresa los resultados finales y una serie de controles.

El gráfico, en la zona superior de la parte derecha, nos da las proporciones de alelos de bw a lo largo de las generaciones, por cada población. Haciendo clic en las tres barras horizontales de la parte podemos obtener la imagen y descargarla en formatos png, jpg, svg y en documento pdf.

Los controles son los siguientes:

- Tiempo fijado (Time to Fix), columna a la derecha: tiempo fijado para cada población o colonia.

- Generaciones (Generations); generaciones.

- Colonias fijadas (# Colonies Fixed)

- Tiempo promedio (Mean Fix. Time): número promedio de generaciones formadas por las colonias para alcanzar una proporción alélica de 1 o 0.

- Proporción del alelo bw (Overall Prop. bw): proporción del alelo bw en las diez colonias.

- Tamaño de la población (Pop_Size): menú desplegable para establecer el número de moscas contenidas en cada vial (opciones: 5, 10, 20, 40, 80).

- Proporción inicial del del alelo bw (Init_Prop_bw): menú desplegable para establecer la proporción inicial del alelo bw en todas las poblaciones (opciones: 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 0.9, 1.0).

- Stop_When_Fixed: cuando está seleccionado, detiene automáticamente el modelo cuando las proporciones de alelos bw alcanzan 1 o 0 en todas las poblaciones.

- Restablecer (Reset): al hacer clic se borran todos los valores, se restablece el modelo a los valores iniciales predeterminados.

- Lanzar el modelo (Go): se pone en marcha el modelo. Al hacer clic nuevamente se detendrá.


 Preguntas y actividades

1. ¿Qué causas explican los resultados? ¿podría haber variaciones por otros factores?

2. Nombrar o buscar en la bibliografía o Internet otros casos similares que se den en la Naturaleza.

3. ¿Por qué se usa la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster, para estudios genéticos y evolutivos? ¿por qué sirve para investigar la deriva genética? ¿valdrían igualmente las moscas comunes, Musca domestica? ¿qué inconvenientes y qué ventajas tendría usar esta última especie?

4. Ver el siguiente vídeo:

Biología Evolutiva

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Efectos genéticos aleatorios. Experimento virtual

La deriva genética es un mecanismo de la evolución de las poblaciones, junto con la selección natural, ya que modifica las frecuencias de los alelos en el tiempo. Tiende a formar poblaciones homocigóticas eliminando genotipos heterocigóticos. Las frecuencias de los alelos en poblaciones diferentes terminan divergiendo, volviendo fijas en cada población para un alelo.

En poblaciones grandes, con muchos individuos, las diferencias de las frecuencias de los alelos de una generación a otra son pequeñas. El tamaño efectivo o eficaz de una población es el tamaño a partir del cual la descendencia está garantizada, para ello tiene que haber un equilibrio de individuos masculinos e individuos femeninos. Hay que tener en cuenta que sólo los reproductores transmiten sus genes.

La reducción de una población provoca la deriva genética. Puede deberse a distintas causas: reducción de los recursos, como alimento, territorio, etc.; efecto fundador, la población se ha creado con pocos individuos; o cuello de botella, la población ha sufrido una grave reducción de sus individuos.

Existen muchos ejemplos comprobados, tanto en laboratorio, como en campo. En laboratorio, son clásicos los experimentos de Peter Buri con la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). En campo, se ha comprobado con poblaciones de elefante marino del norte en el siglo XIX, la diversificación de poblaciones aisladas de gaviota argéntea, y la tortuga Testudo hermanni.


Introducción

- Lectura: Wikipedia. Deriva genética


Guión de la práctica

En el modelo que usaremos hay un continente y dos islas. Inicialmente, solo el continente está poblado de individuos (círculos) que muestran diferentes fenotipos (color). Puede ser cualquier especie. El color está determinado por un gen con dominancia incompleta, para la cual hay tres alelos (amarillo, azul y rojo). El heterocigoto es la mezcla de los dos alelos (por ejemplo, un heterocigoto amarillo con rojo aparece naranja). El color depende de más de un gen. A lo largo del tiempo, los individuos que forman la población se reproducen y mueren al azar y la población cambia.

Entramos en la siguiente dirección web:

Random Effects Model

El espacio visual del modelo está dividido en cuatro partes. En la zona superior, un cursor ajusta la velocidad de la simulación.

En la parte izquierda central tenemos los siguientes controles:

- Mainland-K: ajusta el tamaño de la población estable del continente

- Stop at Fixation: detiene la simulación si una proporción de alelos del continente llega a 1.0.

- Bottleneck-size (Tamaño del cuello de botella): el número de individuos que sobrevivirá a un evento de cuello de botella.

Debajo de la misma tenemos un gráfico que nos muestra los alelos del continente. En abscisas, la frecuencia de 0 a 1 de los alelos amarillo, azul y rojo; y en ordenadas el tiempo. Haciendo clic en las tres barras horizontales de la parte superior se puede obtener la imagen y descargarla en formatos png, jpg, svg y en documetno pdf.

En la parte derecha tenemos el continente y las dos islas.

En el continente tenemos los siguientes controles:

- N: población.

- Generation. generaciones.


Y en las islas:

- Founding N-1 y N-2: número de individuos fundadores en cada isla.

- Isle 1-K y 2-K: tamaños de población estable de las islas.

- Clear 1 y 2: elimina a todos los individuos de la isla.

Y los botones de ejecución de la simulación:

- Reset: eestablece el modelo a los parámetros iniciales.

- Go: inicia el modelo con la evolución de las poblaciones. Para deternerlo, se vuelve a hacer clic en el botón.


 Preguntas y actividades

1. ¿Qué causas explican los resultados? ¿podría haber variaciones por otros factores?

2. Nombrar o buscar en la bibliografía o Internet otros casos similares que se den en la Naturaleza.

 3. ¿Qué condiciones serían las que forman un cuello de botella? ¿Qué implica esto en la evolución y en la supervivencia de las poblaciones? ¿Cómo afecta al patrimonio genético? Compruébalo en el experimento virtual.

4. Ver el siguiente vídeo:

Biología Evolutiva

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Genética de poblaciones en un estanque de peces. Experimento virtual

La moderna síntesis de la teoría de la Evolución surge a principios del siglo XX a partir de los caracteres heredables con el el impulso de la Genética. De esta forma se define la evolución como los cambios en los alelos de una población. Los factores que influyen de una generación a la siguientes son procesos microevolutivos. Cuandos estos procesos microevolutivos se acumulan, los cambios evolutivos ya son perceptibles en una población y hablaríamos entonces de macroevolución.

De manera independiente, los investigadores Godfrey Hardy y Wilhelm Weinberg analizaron matemáticamente la relación entre proporciones de alelos y proporciones de genotipos. El modelo simple considera un gen con dos alelos, y en la población se deben cumplir los siguientes condicionantes: ser de tamaño suficiente, no existir ningún tipo de migración, no debe haber mutaciones, el apareamiento debe ser aleatorio, y ausencia de selección natural.

La Ley de Hardy-Weinberg establece que en una población con las características anteriores, las frecuencias génicas y genotípicas se mantienen constantes de una generación a otra, una vez que se ha alcanzado un estado de equilibrio.

Mediante un modelo realizaremos una simulación en un estanque de peces. La aplicación contiene herramientas para realizar experimentos virtuales sobre la teoría de Hardy-Weinberg (población pequeña, selección, mutación, migración y apareamiento no aleatorio).


Introducción

- Lectura: UVIGEN. Ley de Hardy-Winberg


Guión de la práctica

En este modelo se pueden ajustar varios parámetros. En el estanque hay peces moviéndose de distintas coloraciones y edades. Los distintos genotipos están relacionados con la coloración. Se pueden ajustar todos los parámetros, empezando por el tamaño de la población.

Otro parámetros modificables son los de demografía, como la relación de sexos, proporción de alelos (R y r), tasa de mortalidad, o tamaño de las crías; y los parámetros evolutivos como migración, mutación, relación de genotipos y emaprejamiento.

Entramos en la siguiente dirección web:

Genética de poblaciones en un estanque de peces

Si queremos consultar teoría, tutorial o créditos entraremos en la siguiente dirección (en inglés):

PorGen Fishpond - Field Notes

El espacio visual está dividido en dos partes. En la zona derecha se puede ver el estanque de peces. En la izquierda aparece un cuadro, que está dividido, a su vez, en tres zonas horizontales.

En la zona superior, Demografía (Demographics), tenemos como parámetros modificables:

- Tamaño de población inicial (Initial Size)

- Tasa de mortalidad (Mortality Rate)

- Capacidad de transporte (Carrying Capacity)

- Tamaño de la población de crías (Brood Size)

- Ratio hembras/machos (Sex Ratio Female-Male)

- Propoción inicial del alelo R (Initial 'R' Allele Prop.)

En la zona central, Parámetros evolutivos, tenemos otros ocho parámetros que podemos modificar:

- Migración (Migration): Tasa de migración (Migration Rate) y Migración del alelo R (Migrant 'R' Allele Prop.)

- Tasa de mutación (Mutation Rate): R a r (R to r) y r to R (r to R)

- Relación de genotipos (Genotype Relative Fitness): rr, Rr, y RR

- Emparejamiento selectivo (Assortative Mating): Esfuerzo de emparejamiento (Strength of Assortment)

En la parte inferior, a la izquierda vemos mandar de lanzar la aplicación, adelantarla, atrasarla y la velocidad que queremos elegir. En la parte derecha aparece la obtención de dato (To Data).

Los datos nos dan las características de la población, el tamaño de la población en el tiempo, la proporción de alelos por generaciones, y la proporción de genotipos.

De los datos se puede volver a atrás (To Design).

Ponemos los datos iniciales de la población, corremos el modelo, modificando los parámetros o no, y comprobamos los resultados, tanto en las gráficas, como en los resultados numéricos.


 Preguntas y actividades

1. ¿Qué causas explican los resultados? ¿podría haber variaciones por otros factores?

2. Nombrar o buscar en la bibliografía o Internet otros casos similares que se den en la Naturaleza.

 3. ¿De qué forma influye la alteración de las condiciones previas para el cumplimiento de la Ley de Hardy-Weinberg? Compruébalo en el experimento virtual.

4. Se buscan peces de vivos colores para la acuarofilia. ¿Cómo se puede utilizar lo visto en el experimento virtual en la selección y cría de peces de vivos colores?


Biología Evolutiva

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Melanismo industrial. Experimento virtual

El melanismo es un exceso de pigmentación oscura en un animal, población o grupo, ennegreciéndose la piel. Sus ventajas evolutivas pueden ser mayor resistencia a virus (los genes responsables del melanismo pueden estar invoclucrados), mayor resistencia a la radiación solar, y mimetismo. En este último caso, se suele producir en zonas con mucha actividad urbana o industrial, en las que predominan los tonos oscuros, conociéndose como melanismo industrial.

El melanismo industrial ha sido observado claramente en la mariposa o geómetra de los abedules (Biston betularia), siendo un buen ejemplo de evolución observada. Las formas melánicas de la Biston betularia antes de la revolución industrial eran raras, pero pasaron a ser las más comunes tras la misma, como se observó en amplias zonas de Inglaterra y Estados Unidos. En la década de los 60 del siglo XX las alcanzaron su máxima expansión y tras las leyes anticontaminación fueron decayendo progresivamente, de tal forma que hoy son minoritarias.

La explicación es que en los árboles tiznados de hollín las formas no melánicas son más visibles para las aves, por lo sufren más predación por estas, disminuyendo sus poblaciones al reproducirse menos sus genes. Lo contrario de cuando no existía contaminación y los árboles exhibian sus cortezas naturales cromaticamente similares a las formas no melánicas de Biston betularia.

Este fenómeno ha sido importante en Ecología Evolutiva, ya que ha demostrado un ejemplo de cambio evolutivo debido a la selección natural.


Introducción

- Lectura: Michael E. N Najerus. Evolucion y mantenimiento del melanismo industrial en los Lepidoptera


Guión de la práctica

La mariposa o polilla Biston Betularia tiene dos patrones de color, una forma común, y un aforma oscura, denominada carbonaria. El color es determinado por un gen con dos alelos. Estos insectos son activos por la noche y por el día descansan en la corteza de los árboles, por lo que es muy importante para ellos el mimetismo, para no ser descubiertos y comidos por las aves.

Las observaciones y el cambio en la coloración de Biston betularia han llevado décadas, por lo que es más factible para estudiar el melanismo industrial usar modelos y simulaciones.

En esta práctica virtual modelaremos los cambios pigmentación sucedidos en las generaciones de Biston betularia desde 1830.

Entramos en la siguiente dirección web:

Melanismo industrial

El espacio visual está dividido en cuatro partes. En la zona superior, un cursor regula la velocidad de ejecución del modelo. En la zona superior derecha (debajo del cursor de velocidad) se ve el aspecto de la corteza de abedul, con los botones del año (Year) y de lanzar el modelo (Go).

En la parte inferior izquierda hay tres cuadros, que son los resultados:

- Dark Alelle Frecuency (Frecuencia de alelos oscuros). En abscisas (coordenada horizontal) el tiempo, inicio 1830, 1900 y 2000, y en ordenadas (coordenada vertical) la frecuencia de alelos oscuros de 0 a 1.

- Relative Survival (Supervivencia relativa). Tiempo frente a superviviencia de 0 a 1, de mariposas claras y mariposas oscuras.

En la esquina superior derecha de estos cuadros hay tres líneas cortas horizontales. Si se hace clic sobre ellas, se puede descargar la imagen del cuadro en formatos jpg, png, pdf o svg.

En la parte superior izquierda, encima de los cuadros anteriores, se encuentran los parámetros que podemos variar:

- Relative Survival (Moths). Supervivencia relativa (polillas).

- Allele Frequencies (Frecuencia de alelos). Inicialmente, en 1830, un 95 % son polillas claras y un 5 % oscuras.

- Phenotype Frequencies (Frecuencias de fenotipos). Relacionado con lo anterior, 0,1 oscuras y 0,9 claras.

- Reset/Skip to 1950: Resetear/Saltar a 1950.

- Forage-time: Tempo de refresco. Predeterminadamente son 5 segundos.

- Catch Rate/Timer: es el ratio de toma de datos. Predeterminadamente son 5 segundos.

La corteza de abedul es de 1830 y está cubierta por líquenes, por lo que sólo se pueden ver las polillas oscuras.

Lanzamos el modelo, con las variables iniciales (Reset) o con otras distintas. Si no resetea, simplemente  renovamos la página con el botón correspondiente del navegador. Hacemos clic en Go (se crean 20 polillas nuevas distribuidas al azar). Aparece un pájaro, que le movemos con el ratón y cada vez que queramos que coma una polilla haremos clic sobre ella con el botón izquierdo. Volvemos hacer clic en Go y avanzamos en el tiempo.

De 1835 en adelante, el liquen comienza a desaparecer de los árboles hasta que estos se terminan ennegreciendo. De 1955 en adelante, el liquen vuelve a crecer en los árboles.

Si lo vemos lento podemos saltar a 1950, como hemos visto anteriormente.

Finalizado, comprobamos los resultados, tanto en las gráficas, como en los resultados numéricos.


 Preguntas y actividades

1. ¿Qué causas explican los resultados? ¿podría haber variaciones por otros factores?

2. Nombrar o buscar en la bibliografía o Internet otros casos similares que se den en la Naturaleza.

3. Actualmente la variedad negra (carbonaria) está despareciendo. ¿Se deberían tomar medidas conservacionistas? Justificar la respuesta.

4. En relación con la pregunta anterior, ¿qué medidas se podrían tomar para proteger de la desaparición a las polillas negras?


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Xataka Ciencia. El fin del melanismo industrial en mariposas tras la Revolución Industrial


Biología Evolutiva

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Selección sexual en guppys. Práctica virtual

La selección sexual la definió Darwin como una selección relacionada con la búsqueda y formación de pareja destinada a la reproducción. En esta selección intervienen la coloración para atraer a la hembra, como en faisanes y pavos reales, o la posesión de armas naturales (colmillos, cuernos, etc.) para luchar con otros machos por una hembra. A veces estos puede estar en contradicción con la selección natural porque no sean funcionales o sean atrayentes para depredadores.

En 1980, John Endler hizo un experimento con guppys. El guppy es un pez ovovivíparo de agua dulce, procedente de Sudamérica. Es muy utilizado en acuarofilia, por sus llamativos colores, su fácil reproducción y su fácil manejo. Los machos son algo más pequeños que las hembras, con colas y aletas más grandes.

Tras 14 meses, tras más de 10 generaciones de guppys, Endleer concluyó que las hembras prefieren aparearse con machos más llamativos, aquellos con más manchas anaranjadas en la cola. sin embargo los machos más llamativos también pueden ser más visibles para los depredadores y tienen más probabilidades de ser capturados y comidos. Por lo tanto, hay presiones selectivas contradictorias en los guppys machos.


Introducción

- Lectura: Understanding Evolution. Selección artificial en el laboratorio


Guión de la práctica

Los guppys se hallan en un pequeño estanque. Se pueden diferenciar las hembras de los machos, ya que estos últimos poseen una cola en abanico. Los machos pueden tener hasta unas 20 manchas o lunares (spots) en sus colas.

El experimento original consistió en la observación tras varias generaciones de guppys de la distribución en porcentaje de los machos según las manchas, como esta varía en el tiempo y el porcentaje de machos y hembras. El experimento lleva tiempo y necesita medios, por lo que es mejor trabajar con modelos y de forma virtual como veremos a continuación.

En esta práctica virtual modelaremos el experimento de selección sexual de John A. Endler. Estudiaremos la variación en el tiempo de las manchas de las colas de los guppys machos y su influencia sobre la población total.

Entramos en la siguiente dirección web:

Endler’s Guppies

El espacio visual está dividido en cuatro partes. En la zona superior, un cursor regula la velocidad de ejecución del modelo. En la zona superior izquierda (debajo del cursor de velocidad) se ve el aspecto del estanque.

En la parte derecha hay tres cuadros, que son los resultados:

- Distribution of Spots (Distribución de manchas). En abscisas (coordenada horizontal) la distribución en escala 0-10 y en ordenadas (coordenada vertical) el número de manchas de la cola.

- Average Numer of Spots (Promedio del número de manchas). Promedio del número de manchas (Spot) frente a la media inicial (Init. Mean).

- Percent Female (Porcentaje de hembras). En rojo el porcentaje de hembras y en gris la línea que marca el 50 %.

En la esquina superior derecha de estos cuadros hay tres líneas cortas horizontales. Si se hace clic sobre ellas, se puede descargar la imagen del cuadro en formatos jpg, png, pdf o svg.

En la parte inferior izquierda, debajo del estanque, se encuentran los parámetros que podemos variar:

- Ajustes de los guppys (Guppy Settings): guppys iniciales (Init-Guppy), frecuencia de las manchas (Freq-spots), mutaciones (Mutation), preferencia por las hembras (Fem_Pref), tamaño de la prole (Brood Size), número de guppys (Guppy K), y moratlidad (Mortality).

- Predadores (Predators): número de lucios (Esox) (Num_Pike), y número de rívulos (Rivulus) (Num_Rivulus).

- Ejecutar el modelo (Run Model): Tiempo (Run_Time), Setup devuelve los valores originales, y Go hace correr el modelo. Se puede detener en cualquier momento volviendo a hacer clic en Go.

- Resultados, como cuadros amarillos: generaciones (Generations), Guppyis, ratio hembras/machos (Ratio Sex F/M), y manchas (Ave Spots y St. Dev. Spots).

Lanzamos el modelo, con las variables iniciales (Setup) o con otras distintas, y comprobamos los resultados, tanto en las gráficas, como en los resultados numéricos.


 Preguntas y actividades

1. ¿Qué causas explican los resultados? ¿podría haber variaciones por otros factores?

2. Nombrar o buscar en la bibliografía o Internet otros casos similares que se den en la Naturaleza.

3. Los depredadores atacan a las hembras con la misma frecuencia que los machos sin manchas en la cola. ¿Tiene importancia que las hembras sean menos atacadas que los machos?

4. La mayoría de los genes relacionados con las manchas en la cola están en el cromosoma Y (Brooks y Endler, 2001; Karino y Hajima, 2001). ¿Qué significa esto desde el punto de vista evolutivo?


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: John A. Endler. Natural Selection on Color Patterns in Poecilia reticulata (pdf)
- Lectura: Xataka Ciencia. El experimento de John Endler 


Biología Evolutiva

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Competencia entre percebes. Práctica virtual

A través de su nicho ecológico, los seres vivos usan de forma eficiente los recursos vivos y abióticos. Cuando no usan su nicho completo se debe a la competencia interespecífica con otras especies.

El experimento de Connell en 1961 demuestra la influencia del medio ambiente en los organismos. Dos especies de percebes, Balanus y Chthamalus, se distribuyen en zonas distintas en la costa escocesa. El primero está en la zona intermareal inferior y el segundo en la zona intermareal superior, pero no comparten zona, y si desaparece uno de ellos, el otro no ocupa su zona.


Introducción

- Lectura: Vicens Vives. Ecología y conservación (El concepto de nicho)
- Presentación: Francisco Molina Freaner. Influencia del medio ambiente en los organismos


Guión de la práctica

El experimento original consistió en la observación de las especies Balanus y Chthalamus en la zona intermareal, retirando en una zona una especie y en otra zona la otra, y comprobando los resultados. El experimento lleva tiempo y altera, aunque sea de forma mínima, los ecosistemas, por lo que es mejor trabajar con modelos y de forma virtual como veremos a continuación.

En esta práctica virtual modelaremos el experimento de competencia interespecífica de Connell. Estudiaremos los nichos de dos especies de percebes: Chthamalus y Balanus.

Entramos en la siguiente dirección web:

Barnacle competition model

Tenemos cuatro opciones:

- Background Information (Información general)
- Tutorial
- Run Experiments (Ejecutar el experimento)
- Credits (Créditos)

Tenemos varias variables que podemos manejar (derecha, arriba):

- Sea level (nivel del Mar), en metros
- Tide change (variación de marea), en metros
- Balanus, en larvas/ml
- Chthalamus, en larvas/ml
- Thais, molusco gasterópodo, género de predador de ambas especies, en densidad

Se pueden eliminar todos los Balanus o todos los Chthalamus. Y se puede modificar la velocidad del proceso, adelantarlo o retrasarlo (arriba, abajo).

Ejecutamos el experimento (Run Experiments), con las variables que deseemos. en el centro aparece la distribución relativa de cada una de las dos especies. En la parte izquierda aparece la zona intermareal, tal como la veríamos.

Preguntas y actividades

1. ¿Qué causas explican los resultados? ¿podría haber variaciones por otros factores?

2. Nombrar o buscar en la bibliografía o Internet otros casos similares que se den en la Naturaleza.

3. ¿Qué diferencia hay entre hábitat y nicho ecológico?

4. ¿Qué diferencia existe entre el nicho ecológico efectivo y el nicho ecológico potencial?


Biología Evolutiva

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Ecología de comunidades

La ecología de comunidades es la parte de la ecología que estudia las comunidades. Una comunidad ecológica, biológica o biocenosis es un conjunto de poblaciones de distintas especies que conviven en un hábitat.

Un hábitat contiene un número tan grande de especies, que cuando se estudia uno, aunque sea en un área pequeña, nunca se terminan de identificar todas. Presenta estratificación, ya que en el mismo existen distintos niveles, con cadenas alimenticias y niveles tróficos. Las comunidades extintas se denominan paleobiocenosis o paleocomunidad. Aspectos claves en las comunidades son el tiempo y el clima.

Las comunidades van cambiando en una sucesión ecológica, llegando a una fase relativamente estable llamada clímax. Los factores que las regulan son físicas, climáticas y biológicas. Índices que miden su riqueza son el de Jaccard, Sokal-Michener, Shannon-Wiener, y Simpson.

El concepto de biodiversidad está relacionado con la variedad de especies animales y vegetales en el medio ambiente, en la actualidad y en su evolución a lo largo de millones de años. Tiene importantes connotaciones económicas y ecológicas. El estudio de los organismos y el medio ambiente puede ser muy complejo, ya que así es el proceso de registrar no sólo los organismos de un entorno, sino también sus cambios. Esto implica tener que utilizar matemáticas para tratar datos y obtener índices.

Hay varias razones para la conservación de especies naturales, estando el mantenimiento de la biodiversidad como valor en sí mismo, el mantenimiento de la variabilidad genética como valor económico, o la pérdida de importantes valores futuros, como el descubrimiento de futuros medicamentos o procesos. Una amenaza importante es la pérdida o fragmentación del hábitat por las actividades humanas. Antes de tomar una medida proteccionista, hay que realizar estudios para saber aplicar bien las medidas y que estas tengan la efectividad que se precisa.

La biodiversidad en España es muy elevada, siendo el país con mayor número de especies vegetales y animales, con un gran número de endemismos, sobre todo en las Islas Canarias. La razón de esta alta biodiversidad es que posee un territorio grande con amplia variedad de ecosistemas por distintos climas, relieve y la situación en el límite de dos continentes; a esto hay que añadir además la gran biodiversidad de las Islas Canarias, y el relativo atraso económico del país, que en este sentido ha actuado favorablemente para la conservación de las especies. Amenazas son el desarrollo mal planificado, el furtivismo, las especies exóticas, el turismo irrespetuoso con la naturaleza, y la contaminación.


1. Ecología de comunidades

- Lectura: Wikipedia. Ecología de comunidades

2. Concepto, sucesión, distribución, y diversidad de las comunidades

- Lectura: Monografías. Comunidades ecológicas
- Lectura: Wikipedia. Biocenosis

3. Biodiversidad

- Lectura: Wikipedia. Biodiversidad

4. Conservación de especies naturales

- Lectura: Mariano García Rollán. Conservación de especies silvestres (pdf)

5. Biodiversidad en España

- Lectura: U. Navarra - Escuela Ingenieros. Biodiversidad en España

Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Eroski Consumer. Biodiversidad en España


Biología Evolutiva
Ecología

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Ecología de poblaciones

La ecología de poblaciones es la parte de la ecología que estudia las poblaciones de una misma especie, analizándolas desde el punto de vista de su tamaño, en número de individuos; su estructura, en sexo y edad; y su dinámica, como variación en el tiempo. Para ello usa parámetros como mortalidad, natalidad, inmigración, emigración, densidad, o distribución. Estos cambios son estudiados por la dinámica de poblaciones, principal objeto de la biología matemática y de la ecología de poblaciones.

Las relaciones intraespecíficas se producen entre organismos que pertenecen a una sola especie, siendo habitual entre poblaciones. Se puede dar cooperación o competencia entre los mismos. La cooperación se da entre individuos por interés propio buscando un objetivo en común, siendo una estrategia evolutiva ventajosa, como se demuestra en los humanos. En cambio, la competencia se produce cuando los recursos son limitados, puede hacerse de manera regulada o anárquica, hace que disminuya la tasa de crecimiento de una población, pero es un motor de la selección natural, ya que produce individuos con mayores tasas de supervivencia y reproducción.

Las relaciones interespecíficas se producen en un ecosistema entre individuos de especies diferentes. El funcionamiento de los ecosistemas se debe a este tipo de relaciones. Son de muchos tipos: depredación, parasitismo, competencia, mutualismo, etc. Pueden ser beneficiosas para una especie, como es el caso del mutualismo, o perjudiciales, como el parasitismo.

El mutualismo es una relación entre especies distintas en la que ambas se benefician. Viene a ser lo que es la cooperación en una misma especie. Puede ser del tipo recurso-recurso, como las asociaciones de hongos y bacterias con plantas; recurso-servicio, como ocurre con la polinización con insectos; o servicio-servicio, como los animales que se protegen mutuamente, siendo el caso del pez payaso y la anémona de mar.

La relación beneficiosa entre especies, siendo persistente y estrecha, se denomina simbiosis, y los organismo involucrados son los simbiontes. La conveniencia con el mutualismo es que la relación no sólo es conveniente, sino además necesaria. Ejemplos de simbiosis son los líquenes, formados un hongo y un alga o cianobacteria. El origen de los organismo eucariotas puede hallarse en procesos simbióticos.

En el comensalismo una de las especies se beneficia, mientras que la otra ni se beneficia,ni se perjudica. Los ejemplos son múltiples: plantas epifitas que viven sobre otras, los cangrejos ermitaños que usan una concha para protegerse, las rémoras de los tiburones que se transportan sobre ellos, etc.

La depredación es la más dramática relación entre seres vivos, ya que uno de ellos perece al ser cazado para dar de comer al otro o a sus congéneres. Los carnívoros se comen a los herbívoros, y a su vez un carnívoro puede ser comido por otro. Es un motor importante de la selección natural, al eliminar individuos no aptos y facilitar evoluciones útiles. Fue uno de los motores que posibilitó la gigantesca explosión y diversidad de animales invertebrados en el Paleozoico.

El parasitismo es una forma relación entre especies, en la que una de ellas hace que una función o funciones sea asumidas por otra especie, a costa suya. No es simbiosis o mutualismo porque aunque es una relación estrecha una sale perjudicada, ni tampoco depredación porque al parásito no le interesa que el hospedador muera. Casi todos los animales poseen especies parásitas. Se da coevolución, cuando el parásito se adapta al hospedador y viceversa.

El impacto ambiental de los humanos sobre las poblaciones naturales ha sido enorme. La destrucción del medio ambiental aliena al ser humano, empobrece su calidad de vida, destruye la riqueza, y provoca hambres y guerras. Todo ello se produce por una pérdida o degradación del aire, agua o suelo, la flora y la fauna, y la biodiversidad, entre varios elementos. Una herramienta para intentar cuantificarlo es la evaluación de impacto ambiental. El desarrollo económico que respete la protección del medio ambiente se conoce como desarrollo sostenible o desarrollo sustentable.


1. Ecología de poblaciones

- Lectura: Wikipedia. Ecología de poblaciones


2. Dinámica de poblaciones

- Lectura: Wikipedia. Dinámica de poblaciones

3. Relaciones intraespecíficas. Cooperación. Competencia

- Lectura: Wikipedia. Relaciones intraespecíficas
- Lectura: Wikipedia. Cooperación
- Lectura: Wikipedia. Competencia biológica
- Lectura: Wikipedia. Competencia intraespecífica


4. Relaciones interespecíficas. Mutualismo, simbiosis, comensalismo, depredación, parasitismo

- Lectura: Wikipedia. Relaciones interespecíficas
- Lectura: Wikipedia. Mutualismo
- Lectura: Wikipedia. Simbiosis
- Lectura: Wikipedia. Comensalismo
- Lectura: Wikipedia. Depredación
- Lectura: Wikipedia. Parasitismo


5. Impacto de la actividad humana sobre las poblaciones

- Lectura: Wikipedia. Impacto ambiental
- Lectura: Desarrollo sustentable. Impacto de las actividades humanas sobre el medio ambiente (1.3. Actividades antropogénicas: la historia y sus consecuencias)
- Presentación: Almiitha Cynthia. Impacto de las actividades humanas sobre el medio ambiente

Biología Evolutiva
Ecología

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El árbol de la Vida

La filogenia es la relación de parentesco entre especies o taxones (grupos de organismos emparentados). En este sentido son de suma importancia dos aspectos: la genética y la evolución. La evolución es sumamente lenta, hablamos como unidad mínima, de miles de años. Un grupo y todo sus descendientes, sería un grupo monofilético; cuando se excluyen alguno algunos descendientes es parafilético; y cuando está formados por los descendientes de más de un ancestro se llama polifilético.

La taxonomía biológica es la ciencia que estudia la clasificación de los seres vivos, siendo una parte de la Biología Sistemática. En la actualidad, siguiendo las teorías evolutivas, los organismos se hallan relacionados entre sí mediante un árbol filogenético. Se utilizan los códigos internacionales de nomenclatura de taxones. Un taxón se define como un grupo de organismos vivos con una circunscripción, posición y rango. Un especimen tipo es un organismo conservado en una colección, institución o museo que posee las características identificadoras de un taxón. Para identificar correctamente las especies, se emplea las referencias existentes.

La sistemática se encarga de clasificar a los seres vivos en función de su historia evolutiva o filogenia. La unidad fundamental de la Vida es la especie, entendiendo como tal el conjunto de organismos que se reproducen entre ellos con descendencia fértil.

Para identificar las especies se emplea la nomenclatura binomial. En ella, la especie consta de dos palabras en latín, la primera corresponde al género y la segunda a la especie. La primera letra del género siempre va en mayúscula y la de la especie siempre en minúscula. Existen códigos internacionales de nomenclatura para animales, plantas, bacterias y virus.

La escuela fenética es la escuela de taxonomía que clasifica y encuadra a los seres vivos en función de su similitud, normalmente en función de su morfología, anatomía, etc. Surge en la mitad del siglo XX y se basa en que la clasificación de los seres vivos no debe ser hecha en base a una teoría previa. Un dato fundamental son los caracteres en común, cuantos más tengan más emparentados están dos organismos. Un método típico es numerar 0 si dos especies no tienen nada en común y 1000 con todos los caracteres iguales. Las objeciones a esta escuela es la poca estabilidad de las clasificaciones, ya que los nuevos descubrimientos añadirían nuevos caracteres. Es poco usada en la actualidad, aunque es útil como primera aproximación a virus o bacterias.

La cladística nace en el siglo XX y clasifica los organismos según su parentesco evolutivo. Explica muchas interacciones entre organismos como parasitismo, dependencias animal-planta, etc. El resultado final se muestra en forma de árbol, llamado cladograma. El método usa caracteres, como coloración de las plumas, y estados de carácter, como color verde, azul, etc., usando desde la anatomía comparada hasta la biología molecular, pasando por otras disciplinas. Con todos los datos se realiza una clasificación filogenética, en la que se da por hecho una evolución, sin entrar en sus detalles particulares.

La sistemática evolutiva no sólo tiene como fin clasificar a los seres vivos, sino también determinar su evolución. Se centra, más que en la especie en sí, en sus poblaciones, entrando en juego, además de la anatomía o la morfología, la ecología, la genética, la etología, etc. No sólo evolucionan las especies, sino que lo hacen las poblaciones. Para ello, usa cuatro conceptos fundamentales: discontinuidad morfológica, si dos taxones son muy distintos, pertenecerán a grupos distintos; nicho adaptativo, una zona de adaptación especial muestra un rango jerárquico más elevado; riqueza de especies, un grupo con muchas especies tiene un rango más elevado que otro con pocas; y mofilia mínima, los grupos tienen un ancestro, pero no tienen porque poseer todos los descendientes del mismo.

Los seres vivos se clasifican en tres dominios: Archaea, bacterias primitivas, que antes englobaban en Monera; Bacteria, que antes era Monera, que comprendía a bacterias y cianofíceas; y Eukarya, que son todos los organismos con células eucariotas. No está claro donde se encuentran los virus, que aunque se los considera un grupo aparte, hay quien les encuadra en Archaea, pero la mayor parte de los especialistas coinciden en que no se les puede encuadrar en ningún grupo, porque no termina de estar claro que sean seres vivos, de acuerdo con la teoría celular.

Por debajo de los dominios están los reinos. El dominio Eukarya se divide en cinco reinos: Protozoa, protozoos; Chromista, algas; Fungi, hongos; Plantae, vegetales; y Animalia, animales.

Se desconoce el número de especies existentes, se hallan descritas cerca de 1,9 millones. Se estima que existen entre 5 y 30 millones de especies, aunque este número pudiera todavía ser mayor, ya que podrían ser 10-30 millones de especies de insectos, 5-10 millones de bacterias, 1,5 millones de hongos, etc. De los virus, generalmente no considerados seres vivos, se han descrito unas 3.200 especies. También se estima que todas las especies existentes representan tan sólo un 1 % de todas las que han existido a lo largo de la historia de la Tierra.


1. Filogenia, taxonomía y sistemática

- Lectura: Wikipedia. Filogenia
- Lectura: Wikipedia. Taxonomía
- Lectura: Wikipedia. Sistemática
- Lectura: Wikipedia. Nomenclatura binominal

2. Escuelas fenética, evolutiva y cladística o filogenética

- Lectura: Wikipedia. Escuela fenética
- Lectura: Wikipedia. Cladística
- Lectura: Wikipedia. Sistemática evolutiva

3. El árbol de la Vida

- Lectura: Wikipedia. Ser vivo (Clasificación de los seres vivos)
- Lectura: Wikipedia. Dominio (biología)
- Lectura: Wikipedia. Reino (biología)
- Lectura: Wikipedia. Número de especies

Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Entomología y Filogenia. Sistemática filogenética
- Lectura: Ciencias Naturales IES La Zafra. Clasificación de los seres vivos


Biología Evolutiva

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Procesos evolutivos: adaptación, especiación, extinción

Se entiende por adaptación biológica el proceso por el que las especies se adaptan a su medio y a las características que contribuyen a su supervivencia y a su éxito reproductivo. Las variaciones evolutivas no surgen como respuestas al entorno, sino que tiene que dar previamente mutación y recombinación. Es un proceso muy lento, aunque en ambientes extremos o muy cambiantes se puede acelerar.

Existen tres tipos de adaptación al medio: morfológica o estructural, adaptaciones anatómicas o miméticas; fisiológica o funcional, un cambio en la fisiología del organismo, y etológica o de comportamiento, que posibilita el reconocimiento de potenciales parejas de la misma especie. La selección natural por evolución molecular es discutida.

El cambio genético no sólo se ha de producir sino que ha de ser dominante y transmisible genéricamente. El mantenimiento de los rasgos puede ser observado y medido a través de la genética de poblaciones.

Ejemplos de adaptaciones son la forma en cinta y la flexibilidad de las plantas de agua para que no se rompan, las formas hidrodinámicas de peces y mamíferos cetaceos, la gruesa cutícula de las plantas de lugares áridos para prevenirla deshidratación, exoesqueletos en artrópodos y endoesqueletos en vertebrados para mantener el cuerpo erguido, etc.

La especiación se produce cuando una especie se transforma en otra. Darwin fue pionero al mencionar el papel de la selección natural en esta. Los principales mecanismos son el aislamiento y la hibridación.

La especiación geográfica o alopátrica es el caso más documentado. Se produce cuando una especie ocupa una gran extensión y miembros de la misma quedan aislados por barreras geográficas o ecológicas, como mares, montañas o desiertos. Un ejemplo son las especies marinos distintas, pero próximas filogeneticamente que viven a ambos lados del istmo de Panamá.

La especiación prepátrica se produce por migración de miembros de una especie a hábitats marginales, dándose dispersión y colonización. Un ejemplo de ello son las especies singulares de las islas.

Se conoce como especiación simpátrica la especiación produce por divergencia en una población al ocupar nichos ecológicos distintos, produciéndose mecanismos de aislamiento reproductivo. Ejemplo son las moscas de la fruta, cuando cambian el fruto de preferencia.

La especiación parapátrica se da sin una separación geográfica, pudiéndose dar hibridación en zonas de contacto, siendo el flujo genético modesto y produciéndose divergencia. Es un tema no exento de debate, ya que la evidencia empírica es algo ambigua. Ejemplo es el aislamiento reproductivo que se da en hierbas con genéticas con preferencia por determinados suelos y al tiempo se produce un cambio en la época de floración o una frecuencia de autopolinización mayor.

La extinción es la desaparición de todos los miembros de una especie o taxón. Puede suceder que una especie que se creía extinguida al final no lo ha sido, aunque es el caso menos frecuente. La extinción es la otra cara de la especiación, por esta se crea una especie y desaparece por la extinción. La extinción puede ser parcial, como una extinción de carácter local o una extinción de la especie en libertad.

Las extinciones pueden ser terminales cuando desaparecen todos los miembros de una especie, masivas cuando desaparecen sin descendencia un 10 % o más de las especies a lo largo de un año, o un 50 % o más de las especies en un periodo comprendido entre uno y tres millones y medio de años, o filéticas o pseudoextinciones, cuando la especie descendiente evoluciona desde la especie ascendiente con la mayor parte de su información genética.

Las causas de extinción de especies pueden ser demográficas o genéticas, cuando la población es pequeña y vulnerable; contaminación genética, por homogenización y debilidad de los híbridos; por degradación del hábitat, por destrucción, contaminación o cambios climáticos; por predación, competición y enfermedades, dándose la competición cuando se introducen especies foráneas o domésticas, y coextinción, cuando desaparece una especie de la cual depende otra.

A lo largo de la historia de la Vida en la Tierra ha habido cinco extinciones masivas. La primera fue la del Ordovícico- Silúrico, en la que se extinguieron una enorme cantidad de organismos marinos, posiblemente esto posibilitó el desarrollo de los vertebrados, pudo ser por una explosión de una supernova o una glaciación. La segunda fue la del Devónico-Carbonífero, afectó principalmente a animales marinos y corales, la causa debió ser algo que cambió las condiciones de las aguas marinas. La tercera fue la del Pérmico-Triásico, que ha sido la más mortífera, afectando a organismos marinos y terrestres, se piensa que fue por un cambio climático producido por actividad vulcánica. La cuarta ha sido la del Triásico-Jurásico, por cambios climáticos y del nivel del Mar. Finalmente la quinta fue la del Cretácico-Terciario, que acabó con los dinosaurios, siendo la hipótesis más aceptada el impacto de un meteorito.

La especie humana ha acabado con un gran número de especies, desde hace 40.000 años, aumentando el ritmo de extinción de especies de forma exponencial, por lo que se habla que podíamos haber entrado en la sexta extinción masiva, denominada Extinción masiva del Holoceno.


1. Adaptación biológica

- Lectura: Wikipedia. Adaptación biológica

2. Especiación

- Lectura: Wikipedia. Especie
- Lectura: Wikipedia. Especiación

3. Extinción de especies

- Lectura: Wikipedia. Extinción
- Lectura: Wikipedia. Extinción masiva

Biología Evolutiva
Biogeografía

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Selección natural y adaptación

La selección natural es un aspecto de la evolución que se refiere a la reproducción diferencial de los genotipos de una población de seres vivos. El medio ambiente selecciona unos determinados caracteres según las circunstancias. Para ello, el rasgo ha de ser heredable, debe ser variable en una población y debe proporcionar ventajas de cara a la supervivencia o la reproducción. La aptitud se refiere no ya en cuanto vive, sino en cuanto se reproduce. Ejemplos claros de selección natural son la resistencia de los microorganismos a los antibióticos, o el desarrollo del ojo o del vuelo.

La selección estabilizadora es aquel tipo de selección que se produce por la selección de un carácter frente a otros; los individuos que con mayor promedio poseen ese carácter son seleccionados. Ejemplo: recién nacidos con un peso promedio normal, los que están por debajo son más débiles y los que están por encima es más difícil que pasen por la pelvis con todos los riesgos que esto entraña.

La selección direccional o selección positiva es la selección que favorece un sólo alelo. Por tanto, la probabilidad de ese alelo va a más y se modifica la media de la población. Uno de los ejemplos más característicos es el de la mariposa Biston betularia que cambió de color marrón a negro por el camuflaje que proporcionaba el hollín de la contaminación industrial.

La selección disruptiva se da cuando se seleccionan los extremos de un carácter ya que el valor medio es menos útil. Un ejemplo común son los fringílidos observados por Darwin en las islas Galápagos. Las semillas existentes en la isla o son pequeñas o son grandes, por lo que un pico de tamaño medio a la larga es el menos útil.

La selección sexual está relacionada con el dimorfismo sexual. Proporciona explicación para la paradoja de que se eligen individuos que aparentemente no tienen unos caracteres óptimos para la supervivencia, pero que sin embargo sí resultan ser beneficiosos para la misma.

La unidad de selección es una entidad biológica, desde los genes a la especie, que está sujeta a la selección natural. Es una evolución del pensamiento darwiniano que considera sólo al individuo como objeto de selección. La selección en varios niveles la denomina Stephen Jay Gould como teoría jerárquica de la selección natural.

La reproducción sexual aumenta la variabilidad, a pesar de reducir los posibles descendientes. Por ello aumenta los caracteres ventajosos y la resistencia a los parásitos, y a eliminar genes perjudiciales. Entre las hipótesis de su origen está la fagotrófica, surge por la capacidad de ingerir presas (también explica el origen de los eucariontes), a partir de elementos genéticos parasitarios egoístas, y como canibalismo, esta última la menos aceptada.

Los factores que limitan el poder de la selección natural se denominan limitaciones. Pueden ser limitaciones genéticas: no heredabilidad del carácter y ausencia de variabilidad genética, mutaciones (muchas tienen efecto negativo), correlación genética entre caracteres, epistasis y no aditividad de los efectos entre loci (la selección se anula por la selección de un gen), y menos ventajas de los homocigotos. Limitaciones de desarrollo, que explicarían el estancamientos por millones de años en algunos fenotipos.

Limitaciones ecológicas, son la evolución sin selección (deriva genética), la evolución con selección subóptima (se da en tamaños poblacionales diminutos), y la selección sin evolución, que se puede dar en población abiertas (hibridaciones), selección fluctuante (se debe a oscilaciones temporales), conflictos selectivos (diferentes presiones selectivas). También pueden haber limitaciones filogenéticas y temporales, con un lastre filogenético (se heredan rasgos que no pueden ser modificados por la selección), el ambiente cambia más rápido que la capacidad de respuestas de los organismos, y la influencia de factores climáticos y de deriva de los continentes.

Se entiende como plasticidad fenotípica la capacidad de cambio de las características de un organismo como respuesta a las variaciones en las condiciones ambientales. Juega un papel muy importante en la adaptación de las especies. Ejemplos son los cambios de los cuerpos de los renacuajos según las condiciones de su ambiente, cambios en las características de las semillas en las plantas, cambios en la compacidad de los corales, etc.


1. La Teoría de la Selección Natural de Darwin

- Lectura: Wikipedia. Selección natural

2. Tipos de Selección: estabilizadora, direccional, disruptiva o balanceada, y sexual

- Lectura: Wikipedia. Selección estabilizadora
- Lectura: Wikipedia. Selección direccional
- Lectura: Wikipedia. Selección disruptiva
- Lectura: Wikipedia. Selección sexual

3. Unidad de selección

- Lectura: Wikipedia. Unidad de selección


4. Evolución de la reproducción sexual

- Lectura: Wikipedia. Evolución de la reproducción sexual

5. Limitaciones al proceso adaptativo

- Lectura: José María Gómez. Principales limitaciones al proceso adaptativo


6. Plasticidad fenotípica

- Lectura: Wikipedia. Plasticidad fenotípica

Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Unybook. Ajuste fenotípico al ambiente
- Lectura: Wikipedia. Evolución experimental
- Lectura: Wikipedia. Hipótesis fagotrófica


Biología Evolutiva

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Genética mendeliana

Gregor Mendel

Las leyes de Mendel son el conjunto de reglas básicas sobre la transmisión por herencia genética de las características de los organismos padres a sus hijos. Estas reglas básicas de herencia constituyen la base de la genética. Las leyes se derivan del trabajo realizado por Gregor Mendel publicado en el año 1865 y en 1866, aunque fue ignorado por mucho tiempo hasta su redescubrimiento en 1900.

Mendel dedujo de sus experiencias que los rasgos de cada uno de los padres podían separarse y que había dos conjuntos de rasgos de cada progenitor (uno de la madre y otro del padre), y que unos rasgos podrían ser dominantes sobre otros. Sus observaciones de la segregación y la dominación de los rasgos son cruciales para entender cómo los rasgos se transmiten hereditariamente. Mendel también encontró que los rasgos se heredan en proporciones que pueden predecirse matemáticamente por simple cálculo de probabilidades.

Las leyes de Mendel fueron un hito en la evolución de la biología, creando la genética moderna. Antes de la genética mendeliana, las teorías eran poco rigurosas y precisas, basándose en conjeturas sin posibilidad de demostración y experimentación. La pangénesis era la teoría defendida por los antiguos griegos Anaxágoras, Demócrito y los tratados hipocráticos, sosteniendo que machos y hembras forman pangenes en cada órgano, moviéndose por la sangre a los genitales y pasando al embrión. En el siglo XIX fue desplazada por la teoría de la mezcla, en la que la mezcla de óvulos y espermatozoides daban como resultado la progenie que era una mezcla de las características de los padres. Darwin llegó a afirmar que las leyes que rigen la herencia son, en su mayor parte, desconocidas.

Las leyes de Mendel son tres, pero la uniformidad de los híbridos que Mendel observó en sus experimentos no es una ley de transmisión, pues la dominancia nada tiene que ver con la transmisión, sino con la expresión del genotipo. Por lo que la primera ley mendeliana no suele considerarse una ley. Las leyes mendelianas de transmisión serían por tanto dos: la Ley de segregación de caracteres independientes, pasando a ser la primera ley, y la Ley de la herencia independiente de caracteres, que sería la segunda.

Existen factores que alteran las segregaciones mendelianas, como son la herencia ligada al sexo, la penetrancia de un gen (todo o nada), mutaciones específicas, heterogeneidad genética, etc. Pero las leyes de Mendel siguen siendo fundamentales en la genética, ya que el descubrimiento de sus excepciones ha sido precisamente a causa de ellas.


1. Herencia y genética

- Lectura: Wikipedia. Herencia genética
- Vídeo: Ciencias Osgma S.A. La genética


2. Leyes de la herencia

- Lectura: Wikipedia. Leyes de Mendel
- Vídeo: Rincón didáctico Biología y Geología. Leyes de Mendel
- Presentación: Educastur. Leyes de Mendel (flash)


3. Conceptos de la genética mendeliana: fenotipo y genotipo; caracteres dominantes y recesivos, caracteres homocigóticos y heterocigóticos

- Lectura: Wikipedia. Fenotipo 
- Lectura: Wikipedia. Genotipo
- Lectura: Wikipedia. Dominancia (genética)
- Lectura: Burbuja biológica. Homocigoto y heterocigoto
- Lectura: Herencia mendeliana. ¿Cuándo es homocigoto y cuando es heterocigoto?
- Vídeo: Profe en c@sa. Conceptos básicos de genética


4. Cuadro de Punnett

- Lectura: Wikipedia. Cuadro de Punnett
- Vídeo: Academia Internet. Como resolver problemas de genética, cuadro de Punnett

5. Genética y probabilidad

- Lectura: HEDES. Leyes de Mendel. Probabilidad y herencia
- Vídeo: unProfesor. Probabilidad de tener un hijo afectado: genética mendeliana

- Presentación: MAT-UAB. Genética y probabilidad

6. Retrocruces

- Lectura: Wikipedia. Retrocruzamiento
- Vídeo: unProfesor. Cruzamiento prueba o retrocruzamiento


7. Cruce monohíbrido

- Lectura: UNAD. Cruzamiento monohíbrido
- Vídeo: Derekson Corp. Cruce monohíbrido


8. Cruce dihíbrido

- Lectura: UNAD. Cruzamiento dihíbrido
- Vídeo: UMHE. Análisis del cruzamiento dihíbrido y test del Chi cuadrado


9. Cruce trihíbrido y herencia de rasgos múltiples

- Lectura: Zool.ceta. Cruce trihíbrido (pdf)
- Vídeo: Mariana Restrepo. Cruce trihibrido (Mendeliano)
- Presentación: Flavia Rojas Pruzzo. Herencia


10. Pedigrí y herencia en seres humanos

- Lectura: Wikipedia. Pedrigrí
- Vídeos: Andrew Duch. How to solve a genetic pedigree,  Analysis 1, y Analysis 2 (en inglés)
- Presentación: UPRM. Genética, pedigree y cariotipo (Powerpoint)


Problemas de genética

- Lectura: Dpto. Genética - U. Granada. Manual de problemas y casos prácticos de genética (pdf)
- Lectura: Edith del R. García Hdez y colaboradores. Problemas de genética resueltos (pdf)
- Lectura: EPA "Mar Menor". Problemas de genética resueltos (pdf)
- Lectura: Recursos de Biología y Geología. Problemas de genética resueltos (pdf)
- Lectura: Recursos TIC Educación. Resolviendo problemas de genética, paso a paso
- Lectura: UNED (J. L. Martinez, I. Salces Beti, R. Planelló, G. Morcillo). Problemas de Genética (pdf)


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Alejandro Porto Albión. Introducción a la genética mendeliana
- Lectura: Hipertextos del Área de la Biología. Introducción a la Genética Mendeliana
- Lectura: Proyecto Biosfera. Genética mendeliana


Genética

Biología Evolutiva

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Historia de las ideas evolutivas

Charles Darwin

La evolución no es una teoría, es un hecho. Las pruebas de su existencia son tan numerosas que es imposible obviar su existencia.

Los fósiles indican un progresivo cambio en la biodiversidad y los estratos y rocas datados radiométricamente así lo indican. La tectónica de placas, otro hecho incuestionable, indica que la configuración de la tierra firme no ha sido la misma a lo largo de la historia de la Tierra, y los fósiles y la correlación estratigráfica de las capas terrestres indican claramente la separación entre ancestros biológicos.

La anatomía muestra órganos vestigiales atrofiados, órganos con la misma estructura, pero distintas funciones y también órganos con la misma función, pero distinta estructura. La embriología muestra que en todas las especies existen características ancestrales similares en el desarrollo embrionario, desapareciendo estas en el avance del proceso de crecimiento.

También la bioquímica y genética aportan pruebas. Las distintas especies presentan similitudes y diferencias químicas pudiéndose establecer una correlación de parentesco entre sí. Las técnicas modernas de biología molecular permiten comprobar el parentesco y relación genética entre organismos a nivel de ADN, conteniendo esta molécula el pasado evolutivo de una especie.

Existen evidentemente muchísimas lagunas en el mecanismo evolutivo, pero todo ello es normal debido a su extraordinaria complejidad y a medida que avanza el conocimiento científico estas, poco a poco, se van despejando.

El hombre no viene del mono, entendiendo el mono como algo similar al mono actual, y la teoría de la evolución tampoco lo dice. Lo que sí es claro y salta a la vista que los seres humanos tenemos más afinidad genética con los monos que con las cucarachas. Tenemos, por tanto, un origen común, del que los humanos nos separamos hace millones de años.

No cabe duda de que la especie humana es una especie singular con características que la diferencian del resto de los seres vivos. Un ateo dirá que es debido a su especial inteligencia y sociabilidad, y un creyente sostendrá que además de eso posee alma. Independientemente de una postura u otra, lo que es incuestionable es que a nivel biológico los seres humanos somos animales.

No obstante, la teoría de la evolución no está acogida de forma general, pues es negada por el Creacionismo. En este sentido, las posiciones de las distintas creencias religiosas tampoco son iguales. La Iglesia Católica admite la Teoría de la Evolución, no así una parte de la confesión evangélica y anglicana, aunque muchos evangelistas son abiertamente evolucionistas. El Islam y el Judaísmo también se hallan divididos ante la cuestión.

Es un falso conflicto, que muchas veces tiene que ver más con posiciones ideológicas, que con cuestiones científicas y religiosas. No tiene porque existir conflicto entre Ciencia y Fe. La teoría de la evolución se refiere a algo físico y la creencia en la existencia de Dios es algo metafísico, por tanto es absurdo este debate, ya que de la teoría de la evolución no se puede deducir ni la existencia, ni la no existencia de Dios.

Evolución y fe en Dios no son incompatibles. La National Academy of Sciences de Estados Unidos, prestigiosa institución científica y laica, afirma que evolución y fe en Dios no tienen nada de incompatible.

Todo se puede enfocar desde el respeto, como así lo indican frases famosas de científicos:


Entre Dios y la Ciencia no encontraremos jamás una contradicción. No se excluyen, se complementan y se condicionan mutuamente

(Max Planck, físico alemán, 1858-1947)

No puedo tener miedo a sufrir (un supuesto castigo de ultratumba) por estudiar la naturaleza y buscar la verdad

(Alfred Rusell Wallace, naturalista inglés, 1823-1913)

Para una parte de la opinión pública y del mundo intelectual la Ciencia se opone necesariamente a la fe en Dios y los científicos son todos necesariamente ateos. Pero hay quien lo ve de otra manera, asegurando que la Ciencia puede acercar al hombre a Dios pues le permite comprender mejor su obra, del mismo modo que quienes tienen educación musical aprecian mejor un cuarteto de Beethoven

(Antonio Fernández-Rañada, físico español, profesor de la UCM)

1. Las ideas evolutivas antes de Darwin

- Lectura: Wikipedia. Historia del pensamiento evolucionista (hasta El origen de las especies)
- Lectura: Wikipedia. Lamarkismo
- Vídeo: Biologia1y2. Evolución. Ideas preevolucionistas, de Anaximandro a Lamarck


2. Darwin y El origen de las especies

- Lectura: Wikipedia. El origen de las especies
- Vídeo: Santiago Ginnobili. Darwin y la teoría de la evolución


3. La síntesis neodarwinista

- Lectura: Wikipedia. Síntesis evolutiva moderna
- Vídeo: Evalahririah. Neodarwinismo


4. Evidencias de la evolución

- Lectura: Bios. Evidencias de la evolución
- Vídeo: Gustavolh72. Pruebas de la evolución


Para saber más y ampliar conocimientos

- Vídeo: New Atlantis Full Documentaries. Evolución: El juego de Dios
- Vídeo: Wegener Tesla. Darwin y la evolución biológica


Biología Evolutiva

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