Genètica i evolució

1. Tema 6: Genètica i evolució (I) 1

2. 2 2. Teoriesevolucionistes 3.Neodarwinisme 4. Provesclàsiques de l’evolució El problema de l’origende la vida

3. 3 2. Teories evolucionistes 1. Preevolucionisme La teoria de l’evolució diu que tots els organismes descendeixen de formes molt diverses. 1. Teoria fixiste: els éssers vius són immòbils (estàtics, independents i invariables). Carl Von Linné i G. Cuvier(1800) van postular la teoria del policreacionisme que coincidia amb els coneixements de la geologia de la seqüencialitat dels cataclismes. Von Linne

4. 4 2. Teories evolucionistes 2. La teoria transformacioniste de Lamarck 2. Teoria transformista: els éssers vius van acomodant-se o adaptant-se al medi ambient (“els organismes tenen una tendència i capacitat innata a perfeccionar-se”) i passen les seves transformacions o canvis a la següent generació. Lamarck (1744-1829) va postular-la basant-se en tres premisses: 1. Ús i desús dels òrgans: quan un òrgan era molt utilitzat observava que estava més desenvolupat i si no hi havia ús observava una atrofia del mateix. 2. Funció creativa dels òrgans: hi ha una força misteriosa als organismes que fa que puguin adquirir un nou òrgan (més adaptat) si ho necessiten. 3. Herència dels caràcters adquirits: un cop adquirit un caràcter, aquestes característiques es poden passar a la nova generació

5. 5 2. Teories evolucionistes 2. La teoria transformacioniste de Lamarck Fals: 1. No es pot crear o formar un òrgan si no hi ha cap informació genètica en l’individu que tingui aquesta informació. 2. Aquests caràcters postadaptatius o canvis produïts per l’ambient eren transmesos a les noves generacions. Una mutació somàtica no localitzada en cèl·lules sexuals no pot heretar-se Lamark: Les espèciesmaise’extingueixen. Canvienlentament a formes mésprogressives Linne: Cada espèciesempre té la forma inmutable i cadascuna ha estat creada per separat. Darwin. La vida s’originà una sola vegada. Va haver-hi un sol avantpassat.

6. 6 2. Teories evolucionistes 3. La teoria evolucionista de Darwin 3. Teoria evolucionista: “Els éssers vius han de lluitar per sobreviure i com hi ha variabilitat entre ells i n’hi ha de més adaptats i altres menys, per la qual cosa uns són eliminats o seleccionats naturalment i als altres poden reproduir-se i passar a la següent generació les seves perfeccions” .

7. 7 2. Teories evolucionistes 3. La teoria evolucionista de Darwin Charles Darwin (1809-1882): es va basar en tot una sèrie d’observacions: * Gran variabilitat dins de les espècies: va observar que dins de les espècies aïllades (Galàpagos) hi havia una gran variabilitat de formes (forma del bec), mides, etc. * Taxes elevades de reproducció: les espècies es reprodueixen ràpidament, amb creixement exponencial, cosa que no ho feia així (aritmèticament) els aliments. * Lluita per la supervivència: com hi ha més individus que menjar, s’estableix una lluita. * Acció de la selecció natural: que elimina els més dèbils i deixa vius per alimentar-se als més forts o adaptats a aquelles condicions. * Reproducció dels més ben adaptats: els més ben preparats són aquells que es reproduiran i podran transmetre els trets diferencials a la descendència

8. 8 2. Teories evolucionistes 3. La teoria evolucionista de Darwin Charles Darwin (1809-1882): es va basar en tot una sèrie d’observacions: * Gran variabilitat dins de les espècies: va observar que dins de les espècies aïllades (Galàpagos) hi havia una gran variabilitat de formes (forma del bec), mides, etc. * Taxes elevades de reproducció: les espècies es reprodueixen ràpidament, amb creixement exponencial, cosa que no ho feia així (aritmèticament) els aliments. * Lluita per la supervivència: com hi ha més individus que menjar, s’estableix una lluita.

9. 9 2. Teories evolucionistes 3. La teoria evolucionista de Darwin * Acció de la selecció natural: que elimina els més dèbils i deixa vius per alimentar-se als més forts o adaptats a aquelles condicions. * Reproducció dels més ben adaptats: els més ben preparats són aquells que es reproduiran i podran transmetre els trets diferencials a la descendència

10. 10 2. Teories evolucionistes 3. La teoria evolucionista de Darwin Biston betularia Cepaea nemoralis

11. 11 2. Teories evolucionistes 3. La teoria evolucionista de Darwin Tipus de selecció: estabilitzadora: procura l’eliminació dels individus extrems; desorganitzadora: incrementa els dos tipus extrems en una població a expenses de les formes intermedies; direccional: da com resultat l’increment de individus amb un caràcter fenotípic extrem - poden prodcir el desplaçament paulatin d’un al·lel o grup d’al·lels-

12. 12 3. El neodarwinisme Darwin donava moltes explicacions de l’actuació del medi però no comentava res de la transmissió dels caràcters ni de les mutacions. Actualment es distingeix entre: * variacions heretades o mutacions * variacions no heretades o ambientals El Neodarwinisme al que fa es afegir els coneixements genètics (genètica molecular, genètica de poblacions, recombinació i mutació) als coneixements ambientals de Darwin per fer una teoria sintètica.

13. 13 3. El neodarwinisme Es basa en: 1. Variabilitat genètica: hi ha una sèrie de factors que provoquen una heterogeneïtat: * mutació (aparició de modificacions o noves característiques) * recombinació (caràcters dels fons comú presents que es recombinen) i les seves freqüències. 2. Selecció natural: eliminació dels genotips que donen lloc a un fenotip amb baix potencial biològic (baixa capacitat per obtenir aliment i baixa reproducció) i, en conseqüència mal adaptats a l’ambient present. És un factor d’homogeneització. Això va provocar un canvi en el concepte d’espècie com alguna cosa relativament fixa amb paràmetres estàtics entre alguns límits. Es va passar a donar més importància a la població (conjunt d’individus de la mateixa espècie que viuen en el mateix espai i en el mateix temps, i que poden reproduir-se aparellant-se entre si i d’aquesta manera originar descendència fèrtil.

14. 14 4. Proves clàsiques de l’evolució 1. Proves taxonòmiques En les classificacions taxonòmiques es van veient característiques diferencials i comuns entre els diferents organismes.

15. 15 4. Proves clàsiques de l’evolució 2. Proves anatòmiques S’utilitza l’anatomia comparada. Poden distingir entre: a) Òrgans homòlegs: tenen el mateix origen embrionari i s’assemblen doncs tenen la mateixa estructura interna encara que adaptada a diferents funcions. Són una manifestació d’una evolució divergent.

16. 16 4. Proves clàsiques de l’evolució 2. Proves anatòmiques b) Òrgans anàlegs: encara que tenen un origen embrionari diferent s’assemblen molt perquè realitzen la mateixa funció. Són una clara manifestació d’una evolució convergent de diferents estructures per tenir la màxima eficàcia.

17. 17 4. Proves clàsiques de l’evolució 2. Proves anatòmiques c) òrgans vestigials o residuals: van fer una funció i ara no la fan

18. 18 4. Proves clàsiques de l’evolució 3. Proves embriolòmiques S’utilitza l’embriologia comparada. Fins com més tard en el desenvolupament embrionari es mantinguin les semblances més properes estan les dues espècies estudiades.

19. 19 4. Proves clàsiques de l’evolució 4. Proves paleontològiques S’utilitza l’estudi dels fòssils. L’aparició d’algunes formes intermèdies com l’Archaeopterix són com els esglaons perduts entre unes espècies i unes altres. A partir dels canvis i els fòssils s’ha pogut reconstruir sèries filogenètiques (permeten veure l’evolució dels caràcters anatòmics).

20. 20 4. Proves clàsiques de l’evolució 5. Proves bioquímiques N’hi ha de diferents: 1. Universalitat d’algunes molècules i processos: * ADN * ARN * ATP * NAD * principis immediats * metabolisme cel·lular amb molt poques variants * estructures cel·lulars comuns * 20 a-aminoàcids.

21. 21 4. Proves clàsiques de l’evolució 5. Proves bioquímiques 2. Serologia comparada: es comparen les reaccions de precipitació que apareixen quan es col·loquen dos mostres de sèrum animal amb sèrum humà. Això es produeix quan hi ha reacció antigen-anticós. Com més elevada sigui més semblant seran les dues espècies. Metodologia: 1. S’introdueix plasma humà al conill. 2. Aquest respon fabricant anticossos 3. Es retira sèrum amb anticossos anti-home. 4. Es posa en contacte aquest sèrum amb el d’una espècie antropomorfa i es veu el grau de reacció.

22. 22 4. Proves clàsiques de l’evolució 5. Proves bioquímiques 3. Hibridació de l’ADN: es desnaturalitzen els materials genètics de dos mostres i es posen en contacte obligant a hibridar-se. El grau d’hibridació és proporcional al grau de semblança genètica.

23. 23 4. Proves clàsiques de l’evolució 5. Proves bioquímiques 4. Seqüenciació de proteïnes (aminoàcids) i d’ADN (nucleòtids). Quans més aminoàcids diferents tenen una mateixa proteïna més lluny estan evolutivament.

24. 24 4. Proves clàsiques de l’evolució 5. Proves bioquímiques 5. Canvis observats en l’ADN mitocondrial(són exclusius de la via materna).

25. 25 L’origen de la vida Fa uns 4.000 milions d’anys l’escorça es va anar refredant i solidificant (retenint d’aquesta manera gran part de la calor interna). La pressió interna va anar trencant l’escorça i provocant vulcanisme provocant la sortida de lava i gran quantitat de vapor d’aigua. L’atmosfera es va anar enriquint de gasos com el CO2, N2, H2S. Part del CO2 es precipitar en forma de carbonats H2CO3 formant roques carbonatades i disminuint el fort efecte hivernacle. Va quedar una atmosfera primitiva (clarament reductora) * H2 * NH3 * CH4 * H2O

26. 26 L’origen de la vida 1. La síntesi de les molècules orgàniques Oparin i Haldane van proposar que la matèria inorgànica es va produir a partir de matèria inorgànica. Miller (1953) va fer un famós experiment on recreant l’atmosfera primitiva i els fenòmens atmosfèrics (electricitat) va aconseguir produir alguns monòmers orgànics.

27. 27 L’origen de la vida 1. La síntesi de les molècules orgàniques Una teoria proposa que els ARN primers tindrien la capacitat de replicar-se i així varen aparèixer les primeres formes vives que van anar evolucionant fins adoptar l’ADN. 1. Procariotes anaeròbics quimiosintètics 2. Procariotes fermentadors 3. Procariotes fotosintètics (atmosfera amb capa d’ozó) 4. Procariotes aeròbics 5. Primers eucariotes. Teoria endosimbiòtica 6. Eucariotes unicel·lulars 7. Eucariotes pluricel·lulars marins 8. Eucariotes pluricel·lulars terrestres

28. 28 L’origen de la vida 1. La síntesi de les molècules orgàniques

29. 29 L’origen de la vida 1. La síntesi de les molècules orgàniques

30. 30 L’origen de la vida 2. Paleontologia Ciència que estudia els éssers vius que han viscut a la Terra en els transcurs del temps geològic. De més actual a més antic: 1. Cenozoic (65 milions d’anys) a. Quaternari: 2 milions d’anys). Època de glaciacions i períodes interglacials b. Terciari: Era dels mamífers 2. Mesozoic (165 milions d’anys) a. Cretàcic. Apareixen les primeres angiospermes (amb flors). Rèptils b. Juràsic. Apareixen les aus c. Triàsic. Primers mamífers i molt peits 3. Paleozoic (340 milions d’anys) a. Permià b. Carbonífer. Gran desenvolupament de plantes continentals. Peixos i anfibis