Mimetismo, camuflaje y aposematismo.

El mimetismo se define como la propiedad que poseen algunos animales y plantas de asemejarse a otros seres de su entorno. Tiene como objetivo camuflarse o confundirse con otros animales.

Los casos más conocidos se refieren al mimetismo visual, pero existen también los de los otros sentidos.

Hay que diferenciar el mimetismo con el camuflaje (cripsis), el animal mimético se parece a otros de su entorno mientas que el críptico se asemeja a su entorno.

• Cripsis, el animal se confunde con su entorno, son ejemplos el pelaje de los lobos y leones

El color de esta rana

                       

Diferenciamos dos tipos de mimetismo, el mulleriano y el batesiano.

• El mimetismo batesiano es aquel que adopta una especie para hacerse pasar por otra aposemática, es decir, con unos rasgos llamativos que se usan como señal de advertencia, para advertir a los posibles depredadores de que son especies con defensas potentes como el mal sabor o el veneno.

Ranitas aposemáticas, avisan de su toxicidad.

Un ejemplo de mimetismo batesiano es el de la falsa coral o coral rey, una serpiente no venenosa que adopta la apariencia de la serpiente coral, que si que son venenosas.

Serpiente coral

Culebra real, falsa coral

• El mimetismo mulleriano se produce cuando dos especies crean por convergencia evolutiva unas señales que indican que no deben ser comidas ni amenazadas, ambas especies son venenosas y aprovechan su parecido para que el depredador lo recuerde con mayor facilidad, si se ha encontrado con una asociará el suceso a las señales que presentaba el animal y no a la especie.

Por ejemplo los patrones de bandas amarillos y negros presentes en abejas, avispas y alguna araña.

Abeja.

Avispa

Araña avispa.

Mecanismos de especiación.

Las especies están constituidas por poblaciones que se cruzan entre sí y evolucionan independientemente de otras poblaciones constituyendo un límite para el intercambio de genes. La especiación se puede analizar como un proceso en tres etapas: en la más inicial se aíslan las poblaciones, en la segunda resulta la divergencia de caracteres como las tácticas de apareamiento o el hábitat y en la etapa más tardía se produce el aislamiento reproductor. Llegados al punto en el que el flujo génico se ha reducido o cesado, se produce un aislamiento evolutivo y tiene lugar la especiación. La mutación, la selección natural, la migración y la deriva genética actúan cambiando frecuencias alélicas generando diferencias genéticas entre poblaciones y actuando de forma distinta en cada especie.

Por lo tanto los mecanismos de especiación están formados por:

• ·         Mecanismos de aislamiento: Crean las condiciones para la especiación y son:

-          Aislamiento físico como una barrera para el flujo génico: da lugar a la teoría de especiación denominada modelo alopátrico. Suele ocurrir en poblaciones pequeñas si quedan aisladas en la periferia de la especie cuando la selección disruptiva es fuerte y el flujo génico pequeño. Primera fase del proceso de especiación.

-          Aislamiento geográfico mediante dispersión y colonización que se explica por la hipótesis del efecto fundador o por vicariancia que es la distribución de una especie en dos o más zonas aisladas. Ambos aislamientos constituyen la segunda fase del proceso de especiación y llevan a un aislamiento genético.

-          Cambios cromosómicos como una barrera al flujo génico: Se trata de un aislamiento rápido o instantáneo entre la descendencia del individuo y la población progenitora.

• ·          Mecanismos de divergencia: Actúan sobre las mutaciones creando divergencia entre las poblaciones ya aisladas y son:

-          La deriva genética: causa la fijación aleatoria de unos alelos y la pérdida aleatoria de otros, siendo sus efectos más pronunciados en poblaciones pequeñas.

-          La selección natural: puede hacer que las poblaciones diverjan incluso si existe un pequeño flujo génico. Da lugar a dos modelos de divergencia: la especiación parapátrica y la simpátrica.

-          La selección sexual: en este caso afecta directamente al flujo génico. Surge de las diferencias entre individuos en su habilidad para obtener parejas ya que cambios en el modo en que una población elige a sus parejas pueden conducir a una rápida diferenciación de la población ancestral. 

La incidencia de la genética en la evolución, equilibrio de Hardy-Weinberg.

La variabilidad genética está estrechamente ligada con la evolución, se necesita variabilidad para que ésta se produzca.                                                                                    

Para saber si hay evolución se desarrolló un modelo nulo que muestra los comportamientos de los genes en las poblaciones diploides con reproducción sexual, la ley de Hardy-Weinberg.   

Ésta ley establece que la composición genética de una población permanece en equilibrio mientras no se produzca evolución.

Definimos:

P : frecuencia del genotipo homocigoto AA.

H : Heterocigosidad, frecuencia del genotipo heterocigoto, Aa.

Q : frecuencia del genotipo homocigoto aa.

p : frecuencia del alelo A.

q: frecuencia del alelo a.                                      p + q = 1

La frecuencia del alelo A es P (la frecuencia del genotipo AA, ambos alelos son A), y la mitad de H, heterocigosidad, porque solo uno de los locus está ocupado por el alelo A.

p = P + ½ H

La frecuencia del alelo a es Q, ambos aa, más la mitad de H.

q = Q + ½ H

Al realizar un cruzamiento de gametos los resultados son:

El equilibrio de Hardy-Weinberg da lugar a dos conclusiones fundamentales:

• Las frecuencias alélicas de una población se mantendrán constantes generación tras generación.

• Si las frecuencas alélicas de una población son p y q, las frecuencias genotípicas serán:
• P = p²
• H = 2pq
• Q = q²

Para que la ley de Hardy-Weinberg se cumpla tienen que sucederse una serie de condiciones:

     -No hay selección.

     -No hay mutación.

     -No hay migración. 

     -No se producen fenómenos aleatorios.

     -Emparejamientos aleatorios.

Estás son las condiciones bajo las que las poblaciones ideales no evolucionan, es por ello que el equilibrio de Hardy-Weinberg sirve como modelo nulo, se puede calcular el equilibrio esperado y compararlo con el real mediante un chi-cuadrado para determinar si la población está evolucionando o no.

La mutación, materia prima de la evolución.

La mutación es la última fuente de variación heredable sobre la que actúa la selección natural debido a que dan lugar a nuevos genes y nuevos alelos. Los tipos de mutación con mayor impacto evolutivo son:

·         Mutación puntual: Sustituciones de una sola base en la cadena del DNA debido a errores en la síntesis del DNA o errores en la reparación de lugares dañados, ya sea por agentes físicos o químicos. Dan lugar a nuevos alelos y las podemos clasificar de dos maneras: -          Pueden ser de transición, cuando se sustituye una purina por otra o una pirimidina por otra y de transversión cuando se sustituye una purina por una pirimidina o a la inversa.

-          O pueden ser sustituciones no sinónimas o de reemplazamiento cuando dan lugar al cambio de un aminoácido y sustituciones sinónimas o silenciosas cuando no dan lugar a ningún cambio.

·         Inversión cromosómica: Se producen a consecuencia de un proceso con varios pasos. Es iniciada cuando una reacción ionizante da lugar a una doble rotura de la doble cadena de un cromosoma. Después, parte de éstos segmentos pueden separarse, voltearse y reasociarse en su localización original. Este proceso cambia el orden de los genes y disminuye la frecuencia de entrecruzamiento y los alelos que se encuentran en dichos genes tienden a heredarse como una unidad.

·         Duplicación génica: En este caso ocurre que una secuencia ancestral se duplicó varias veces durante la evolución. El resultado puede ser que estos nuevos loci pueden mantener sus funciones originales y proporcional copias adicionales, adquirir una nueva función por mutación y/o selección o convertirse en pseudogenes no funcionales.

 

·         Poliploidía: Suele aparecer más en vegetales que en animales. Consiste en que dotaciones completas de cromosomas pueden multiplicarse o sumarse, otorgando al organismo múltiples copias de su genoma. 

Las pruebas de la evolución.

Ya hemos visto la teoría de la evolución de Darwin en este post Actualizando a Darwin, hoy vamos a ver las evidencias de la evolución sobre las que se fundamenta esta teoría, los hechos que aportó.

Estas son algunas de las evidencias:

• Evidencia geográficas o paleontológicas.

Se basa en la existencia de un registro fósil que muestra el cambio gradual de una especia a otra y las conexiones entre diferentes grupos taxonómicos.

Además muestra la existencia de formas de transición como el
Archaeopteryx, transición entre los reptiles y las aves.

• Evidencias biogeográficas

Encontramos especies diferentes, pero emparentadas, en lugares cercanos o con características parecidas, por ejemplo los Pinzones de las islas galápagos. A partir de una única especie de pinzón que llegó a las islas Galápagos proveniente de América del Sur, por aislamiento reproductivo y adaptación a las condiciones específicas de cada isla surgieron 14 especies diferentes pero estrechamente relacionadas.

• Evidencia morfológica

Pese a tener funciones diferentes la aleta de un delfín y el ala de un halcón tienen la misma estructura, son homolgías. Hay homología entre órganos de especies diferentes cuando los dos derivan del órgano correspondiente de un antepasado común, han sufrido una divergencia evolutiva ya que se han adaptado a funciones diferentes, la aleta para nadar y el ala para volar.

No se deben confundir con las analogías, son análogas aquellas estructuras que tienen una función parecida en especies diferentes por convergencia evolutiva, por ejemplo el ala de una mariposa y la de un murciélago.

• Evidencia embriológica

Se basa en la observación de las similitudes embiológicas de diferentes especies.

• Evidencias bioquímicas y genéticas

Hace referencia a la similitud a nivel molecular entre ADN y proteínas de diferentes organismos.

• Órganos y estructuras vestigiales

Son aquellos órganos que han perdido su función a lo largo de la evolución, como el apéndice en los humanos o el femur y la pélvis en ballenas, ya que son tetrápodos

El árbol de la vida

Darwin propuso este concepto para representar la evolución de las especies a lo largo del tiempo y, con ello, ver las relaciones entre unas y otras, así como conocer los posibles antepasados comunes con la comparación de los datos conocidos de especies extintas y no extintas. Esto rompería con la clásica idea de jerarquizar la naturaleza poniendo al hombre en el peldaño más alto y pasaría a verse la evolución como una ramificación de especies desde un antepasado común universal a todas las especies. El modo en que las especies se agrupan depende del tipo de datos a los que hacemos referencia. Esto crea una divergencia de opiniones al respecto por lo que hay diversas escuelas que defienden distintos puntos de vista.

El hecho de considerar al Hombre en lo alto de la escala evolutiva es un gran error. Como podemos observar en esta imagen la interpretación clásica que mejor refleja la evolución es la representación en forma de árbol en la cual cada una de las ramas es igual de importante que las demás.

Existen básicamente 3 escuelas evolucionistas:

-        La escuela evolutiva. Utilizan tanto caracteres fenotípicos (parecido entre las especies) como filogenéticos (relaciones genéticas). Utiliza sólo las homologías, ya sean ancestrales (presentes en un antepasado común lejano) o derivadas (presentes en un antepasado común más próximo) para la reconstrucción del árbol. Esto causa que se creen grupos monofiléticos y parafiléticos.

-        La escuela fenética. Se basan en los datos fenotípicos para relacionar las especies. Utilita tanto homologías como analogías y, por tanto, aparecen todos los tipos de grupos; monofiléticos, parafiléticos y polifiléticos.

-        La escuela cladista. Sólo tiene en cuenta datos filogenéticos por lo que sólo utiliza las Homologías derivadas para reconstruir el árbol de tal forma que sólo se forman en el árbol grupos monofiléticos.

En la actualidad, con la cantidad de datos que hay, la representación en forma de árbol está quedando un poco saturada por lo que se comienzan a hacer representaciones de relaciones evolutivas en forma de redes o arbustos.

En la actualidad, se cree que la representación de las relaciones filogenéticas de las especies conocidas quedaría de una forma similar a como vemos en esta imagen.

Complementando a Darwin. El gen, la unidad heredable

Las aportaciones de Darwin fueron claves y han sido la base sobre la que se han cimentado los pilares de la Teoría de la Evolución actual. Pero, en lo que se refiere al modo de herencia de las características de los padres a los hijos se equivocó de cabo a rabo con su teoría sobre las gémulas.

Ahí es donde entra Gregor Mendel y su teoría de Herencia particulada según la cual los factores hereditarios (genes), al pasar de generación en generación y expresarse en cada individuo, son los responsables de la herencia de los caracteres. Cabe mencionar que cada gen puede presentarse en varias formas (alelos) que definirían los distintos aspectos que puede tener un carácter (como el color, la textura, etc.). 

En organismos diploides como nosotros hay dos copias del genoma por lo que cada gen vendrá determinado por un par génico que contendrá 2 alelos. 

Mendel hizo experimentos con la planta del guisante para estudiar la herencia de diversos caracteres. Su teoría incluye 2 leyes:

• 1ª ley mendeliana. Principio de la segregación. Esta ley explica que el par génico se separa en la formación de los gametos por lo que sólo uno de los alelos pasará a la siguiente generación. Por lo que en un cruce entre dos individuos puros para un carácter (Homocigotos AA ó aa, en función de si presentan el alelo dominante (A) o el recesivo (a)) toda la descendencia será homogénea para dicho carácter ya que tendrán una copia de cada alelo parental (Heterocigotos Aa). Si el fenotipo observado en la descendencia corresponde a uno de los fenotipos parentales quedará patente la dominancia del alelo responsable de dicho fenotipo sobre el otro alelo. A>a
  
  

  

  Principio de segregación

  

  Uniformidad en F1

  
  
    
  
  

• 2ª ley mendeliana. Principio de la transmisión independiente. Dicho principio se basa en que durante la formación de los gametos, pares génicos distintos se transmiten de forma independiente. Eso significa que si estudiamos 2 caracteres a la vez, por ejemplo, color y textura de los guisantes. La transmisión de uno no influirá en nada la transmisión del otro. Por lo que en la descendencia de un cruce entre un individuo heterocigoto para ambos caracteres y otro homocigoto recesivo se observarán las 4 posibles combinaciones en proporciones semejantes.

  

  Segregación de dos pares génicos.

  
  

  

  Principio de transmisión independiente entre dos individuos doble heterocigotos.

  
  

Aunque en la actualidad conocemos mucho más profundamente los aspectos de la genética (alelismo múltiple, herencia intermedia, epistasia, etc.), tal es la importancia de la Teoría Mendeliana, que aun seguimos utilizando sus modelos para estudiar el modo de herencia de una multitud de caracteres en la naturaleza.