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5.2: Formación de nuevas especies - Biología

5.2: Formación de nuevas especies - Biología


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Habilidades para desarrollar

  • Definir especies y describir cómo se identifican las especies como diferentes.
  • Describir las variables genéticas que conducen a la especiación.
  • Identificar las barreras reproductivas prezigóticas y poszigóticas.
  • Explicar la especiación alopátrica y simpátrica.
  • Describe la radiación adaptativa

Aunque toda la vida en la tierra comparte varias similitudes genéticas, solo ciertos organismos combinan información genética por reproducción sexual y tienen descendencia que luego puede reproducirse con éxito. Los científicos llaman a estos organismos miembros de la misma especie biológica.

Especies y capacidad de reproducción

Una especie es un grupo de organismos individuales que se cruzan y producen descendencia fértil y viable. Según esta definición, una especie se distingue de otra cuando, en la naturaleza, no es posible que los apareamientos entre individuos de cada especie produzcan descendencia fértil.

Los miembros de la misma especie comparten características tanto externas como internas, que se desarrollan a partir de su ADN. Cuanto más estrecha relación comparten dos organismos, más ADN tienen en común, al igual que las personas y sus familias. Es probable que el ADN de las personas se parezca más al ADN de su padre o madre que al de sus primos o abuelos. Los organismos de la misma especie tienen el nivel más alto de alineación de ADN y, por lo tanto, comparten características y comportamientos que conducen a una reproducción exitosa.

La apariencia de las especies puede inducir a error al sugerir una capacidad o incapacidad para aparearse. Por ejemplo, aunque los perros domésticos (Canis lupus familiaris) muestran diferencias fenotípicas, como tamaño, constitución y pelaje, la mayoría de los perros pueden cruzarse y producir cachorros viables que pueden madurar y reproducirse sexualmente (Figura ( PageIndex {1} )).

En otros casos, los individuos pueden parecer similares aunque no sean miembros de la misma especie. Por ejemplo, aunque las águilas calvas (Haliaeetus leucocephalus) y águilas pescadoras africanas (Haliaeetus vocifer) son pájaros y águilas, cada uno pertenece a un grupo de especies separado (Figura ( PageIndex {2} )). Si los humanos intervinieran artificialmente y fertilizaran el óvulo de un águila calva con el esperma de un águila pescadora africana y un polluelo naciera, esa descendencia, llamada híbrida (un cruce entre dos especies), probablemente sería infértil, incapaz de tener éxito reproducirse después de alcanzar la madurez. Diferentes especies pueden tener diferentes genes que están activos en desarrollo; por lo tanto, puede que no sea posible desarrollar una descendencia viable con dos conjuntos de direcciones diferentes. Por lo tanto, aunque puede tener lugar la hibridación, las dos especies siguen estando separadas.

Las poblaciones de especies comparten un acervo genético: una colección de todas las variantes de genes de la especie. Una vez más, la base de cualquier cambio en un grupo o población de organismos debe ser genética, ya que esta es la única forma de compartir y transmitir rasgos. Cuando ocurren variaciones dentro de una especie, solo pueden transmitirse a la siguiente generación a través de dos vías principales: reproducción asexual o reproducción sexual. El cambio se transmitirá asexualmente simplemente si la célula reproductora posee el rasgo cambiado. Para que el rasgo modificado se transmita por reproducción sexual, un gameto, como un espermatozoide o un óvulo, debe poseer el rasgo modificado. En otras palabras, los organismos que se reproducen sexualmente pueden experimentar varios cambios genéticos en las células de su cuerpo, pero si estos cambios no ocurren en un espermatozoide o un óvulo, el rasgo cambiado nunca llegará a la siguiente generación. Solo pueden evolucionar los rasgos hereditarios. Por lo tanto, la reproducción juega un papel primordial para que el cambio genético eche raíces en una población o especie. En resumen, los organismos deben poder reproducirse entre sí para transmitir nuevos rasgos a la descendencia.

Especiación

La definición biológica de especie, que funciona para los organismos que se reproducen sexualmente, es un grupo de individuos real o potencialmente cruzados. Hay excepciones a esta regla. Muchas especies son lo suficientemente similares como para que la descendencia híbrida sea posible y, a menudo, puede ocurrir en la naturaleza, pero para la mayoría de las especies esta regla generalmente se cumple. De hecho, la presencia en la naturaleza de híbridos entre especies similares sugiere que pueden haber descendido de una sola especie entrecruzada, y es posible que el proceso de especiación aún no se haya completado.

Dada la extraordinaria diversidad de la vida en el planeta, debe haber mecanismos de especiación: la formación de dos especies a partir de una especie original. Darwin concibió este proceso como un evento ramificado y trazó un diagrama del proceso en la única ilustración que se encuentra en Sobre el Origen de las especies (Figura ( PageIndex {3} ) a). Compare esta ilustración con el diagrama de la evolución del elefante (Figura ( PageIndex {3} ) b), que muestra que a medida que una especie cambia con el tiempo, se ramifica para formar más de una nueva especie, repetidamente, siempre que la población sobrevive o hasta que el organismo se extingue.

Para que ocurra la especiación, se deben formar dos nuevas poblaciones a partir de una población original y deben evolucionar de tal manera que sea imposible que los individuos de las dos nuevas poblaciones se crucen. Los biólogos han propuesto mecanismos por los cuales esto podría ocurrir que se dividen en dos categorías amplias. La especiación alopátrica (allo- = "otro"; -patric = "patria") implica la separación geográfica de las poblaciones de una especie parental y la evolución posterior. La especiación simpátrica (sym- = "igual"; -patric = "patria") implica la especiación que ocurre dentro de una especie parental que permanece en un lugar.

Los biólogos piensan en los eventos de especiación como la división de una especie ancestral en dos especies descendientes. No hay ninguna razón por la que no se formen más de dos especies al mismo tiempo, excepto porque es menos probable y los eventos múltiples pueden conceptualizarse como divisiones únicas que ocurren cerca en el tiempo.

Especiación alopátrica

Una población geográficamente continua tiene un acervo genético relativamente homogéneo. El flujo de genes, el movimiento de alelos a través del rango de la especie, es relativamente libre porque los individuos pueden moverse y luego aparearse con individuos en su nueva ubicación. Por tanto, la frecuencia de un alelo en un extremo de una distribución será similar a la frecuencia del alelo en el otro extremo. Cuando las poblaciones se vuelven geográficamente discontinuas, se impide el libre flujo de alelos. Cuando esa separación dura un período de tiempo, las dos poblaciones pueden evolucionar a lo largo de diferentes trayectorias. Por lo tanto, sus frecuencias alélicas en numerosos loci genéticos se vuelven cada vez más diferentes a medida que surgen nuevos alelos independientemente por mutación en cada población. Por lo general, las condiciones ambientales, como el clima, los recursos, los depredadores y los competidores de las dos poblaciones, serán diferentes, lo que hará que la selección natural favorezca adaptaciones divergentes en cada grupo.

El aislamiento de poblaciones que conduce a la especiación alopátrica puede ocurrir de diversas formas: un río formando una nueva rama, la erosión formando un nuevo valle, un grupo de organismos que viajan a una nueva ubicación sin la capacidad de regresar o semillas flotando sobre el océano para una isla. La naturaleza de la separación geográfica necesaria para aislar poblaciones depende enteramente de la biología del organismo y su potencial de dispersión. Si dos poblaciones de insectos voladores se establecieran en valles cercanos separados, lo más probable es que los individuos de cada población vuelen de un lado a otro continuando el flujo de genes. Sin embargo, si dos poblaciones de roedores se dividieran por la formación de un nuevo lago, sería poco probable que continuara el flujo de genes; por lo tanto, la especiación sería más probable.

Los biólogos agrupan los procesos alopátricos en dos categorías: dispersión y vicarianza. La dispersión es cuando algunos miembros de una especie se trasladan a una nueva área geográfica, y la vicarianza es cuando surge una situación natural para dividir físicamente a los organismos.

Los científicos han documentado numerosos casos de especiación alopátrica. Por ejemplo, a lo largo de la costa oeste de los Estados Unidos, existen dos subespecies separadas de búhos manchados. El búho manchado del norte tiene diferencias genéticas y fenotípicas de su pariente cercano: el búho manchado mexicano, que vive en el sur (Figura ( PageIndex {4} )).

Además, los científicos han descubierto que cuanto mayor sea la distancia entre dos grupos que alguna vez fueron de la misma especie, más probable es que ocurra la especiación. Esto parece lógico porque a medida que aumenta la distancia, es probable que los diversos factores ambientales tengan menos en común que las ubicaciones cercanas. Considere los dos búhos: en el norte, el clima es más fresco que en el sur; los tipos de organismos en cada ecosistema difieren, al igual que sus comportamientos y hábitos; Además, los hábitos de caza y las opciones de presa de los búhos del sur varían de los búhos del norte. Estas variaciones pueden conducir a diferencias evolucionadas en los búhos y es probable que ocurra una especiación.

Radiación adaptativa

En algunos casos, una población de una especie se dispersa por un área y cada una encuentra un nicho distinto o un hábitat aislado. Con el tiempo, las variadas demandas de sus nuevos estilos de vida conducen a múltiples eventos de especiación que se originan en una sola especie. A esto se le llama radiación adaptativa porque muchas adaptaciones evolucionan desde un solo punto de origen; por lo tanto, provocando que la especie se irradie a varias nuevas. Los archipiélagos insulares como las islas hawaianas proporcionan un contexto ideal para los eventos de radiación adaptativa porque el agua rodea cada isla, lo que conduce al aislamiento geográfico de muchos organismos. El trepador de miel hawaiano ilustra un ejemplo de radiación adaptativa. A partir de una sola especie, llamada especie fundadora, han evolucionado numerosas especies, incluidas las seis que se muestran en la Figura ( PageIndex {5} ).

Observe las diferencias en los picos de las especies en la Figura ( PageIndex {5} ). La evolución en respuesta a la selección natural basada en fuentes de alimento específicas en cada nuevo hábitat llevó a la evolución de un pico diferente adaptado a la fuente de alimento específica. El pájaro que se alimenta de semillas tiene un pico más grueso y fuerte que es adecuado para romper nueces duras. Los pájaros que comen néctar tienen picos largos para sumergir en las flores para alcanzar el néctar. Los pájaros que comen insectos tienen picos como espadas, apropiados para apuñalar y empalar insectos. Los pinzones de Darwin son otro ejemplo de radiación adaptativa en un archipiélago.

Enlace al aprendizaje

Haga clic en este sitio interactivo para ver cómo las aves de las islas evolucionaron en incrementos evolutivos desde hace 5 millones de años hasta la actualidad.

Especiación simpátrica

¿Puede ocurrir la divergencia si no existen barreras físicas para separar a los individuos que continúan viviendo y reproduciéndose en el mismo hábitat? La respuesta es sí. El proceso de especiación dentro del mismo espacio se llama especiación simpátrica; el prefijo "sym" significa lo mismo, por lo que "simpátrico" significa "la misma patria" en contraste con "alopátrico" que significa "otra patria". Se han propuesto y estudiado varios mecanismos para la especiación simpátrica.

Una forma de especiación simpátrica puede comenzar con un error cromosómico grave durante la división celular. En un evento de división celular normal, los cromosomas se replican, se emparejan y luego se separan para que cada nueva célula tenga el mismo número de cromosomas. Sin embargo, a veces los pares se separan y el producto de la célula final tiene demasiados o muy pocos cromosomas individuales en una condición llamada aneuploidía (Figura ( PageIndex {6} )).

Conexión de arte

¿Cuál tiene más probabilidades de sobrevivir, la descendencia con 2n + 1 cromosomas o la descendencia con 2n-1 cromosomas?

La poliploidía es una afección en la que una célula u organismo tiene un conjunto o conjuntos adicionales de cromosomas. Los científicos han identificado dos tipos principales de poliploidía que pueden conducir al aislamiento reproductivo de un individuo en estado de poliploidía. El aislamiento reproductivo es la incapacidad de cruzarse. En algunos casos, un individuo poliploide tendrá dos o más conjuntos completos de cromosomas de su propia especie en una condición llamada autopoliploidía (Figura ( PageIndex {7} )). El prefijo "auto-" significa "yo", por lo que el término significa múltiples cromosomas de la propia especie. La poliploidía es el resultado de un error en la meiosis en el que todos los cromosomas se mueven hacia una célula en lugar de separarse.

Por ejemplo, si una especie de planta con 2norte = 6 produce gametos autopoliploides que también son diploides (2norte = 6, cuando deberían ser norte = 3), los gametos ahora tienen el doble de cromosomas de los que deberían tener. Estos nuevos gametos serán incompatibles con los gametos normales producidos por esta especie vegetal. Sin embargo, podrían autopolinizarse o reproducirse con otras plantas autopoliploides con gametos que tengan el mismo número diploide. De esta manera, la especiación simpátrica puede ocurrir rápidamente al formar descendencia con 4norte llamado tetraploide. Estos individuos podrían reproducirse inmediatamente solo con los de este nuevo tipo y no con los de las especies ancestrales.

La otra forma de poliploidía ocurre cuando los individuos de dos especies diferentes se reproducen para formar una descendencia viable llamada alopoliploide. El prefijo "allo-" significa "otro" (recuerdo de alopátrico): por lo tanto, un alopoliploide ocurre cuando los gametos de dos especies diferentes se combinan. La figura ( PageIndex {8} ) ilustra una posible forma en que se puede formar un alopoliploide. Observe cómo se necesitan dos generaciones, o dos actos reproductivos, antes de que resulte el híbrido fértil viable.

Las formas cultivadas de las plantas de trigo, algodón y tabaco son alopoliploides. Aunque la poliploidía ocurre ocasionalmente en animales, ocurre más comúnmente en plantas. (Es poco probable que los animales con cualquiera de los tipos de aberraciones cromosómicas que se describen aquí sobrevivan y produzcan descendencia normal). Los científicos han descubierto que más de la mitad de todas las especies de plantas estudiadas se relacionan con una especie que evolucionó a través de la poliploidía. Con una tasa tan alta de poliploidía en las plantas, algunos científicos plantean la hipótesis de que este mecanismo tiene lugar más como una adaptación que como un error.

Aislamiento reproductivo

Con el tiempo suficiente, la divergencia genética y fenotípica entre las poblaciones afectará a los caracteres que influyen en la reproducción: si los individuos de las dos poblaciones se unieran, el apareamiento sería menos probable, pero si se produjera el apareamiento, la descendencia sería inviable o infértil. Muchos tipos de caracteres divergentes pueden afectar el aislamiento reproductivo, la capacidad de cruzarse, de las dos poblaciones.

El aislamiento reproductivo puede tener lugar de diversas formas. Los científicos los organizan en dos grupos: barreras prezigóticas y barreras poscigóticas. Recordemos que un cigoto es un óvulo fecundado: la primera célula del desarrollo de un organismo que se reproduce sexualmente. Por lo tanto, una barrera prezigótica es un mecanismo que bloquea la reproducción; esto incluye barreras que impiden la fertilización cuando los organismos intentan reproducirse. Se produce una barrera poscigótica después de la formación del cigoto; esto incluye organismos que no sobreviven a la etapa embrionaria y aquellos que nacen estériles.

Algunos tipos de barreras prezigóticas impiden la reproducción por completo. Muchos organismos solo se reproducen en ciertas épocas del año, a menudo solo anualmente. Las diferencias en los horarios de reproducción, llamadas aislamiento temporal, pueden actuar como una forma de aislamiento reproductivo. Por ejemplo, dos especies de ranas habitan la misma área, pero una se reproduce de enero a marzo, mientras que la otra se reproduce de marzo a mayo (Figura ( PageIndex {9} )).

En algunos casos, las poblaciones de una especie se trasladan o se trasladan a un nuevo hábitat y se instalan en un lugar que ya no se superpone con las otras poblaciones de la misma especie. Esta situación se llama aislamiento del hábitat. La reproducción con la especie parental cesa y existe un nuevo grupo que ahora es reproductiva y genéticamente independiente. Por ejemplo, una población de grillos que se dividió después de una inundación ya no podía interactuar entre sí. Con el tiempo, las fuerzas de la selección natural, la mutación y la deriva genética probablemente resultarán en la divergencia de los dos grupos (Figura ( PageIndex {10} )).

El aislamiento conductual ocurre cuando la presencia o ausencia de un comportamiento específico impide que tenga lugar la reproducción. Por ejemplo, las luciérnagas masculinas utilizan patrones de luz específicos para atraer a las hembras. Varias especies de luciérnagas muestran sus luces de manera diferente. Si un macho de una especie intentara atraer a la hembra de otra, ella no reconocería el patrón de luz y no se aparearía con el macho.

Otras barreras prezigóticas funcionan cuando las diferencias en sus células de gametos (óvulos y espermatozoides) impiden que se produzca la fertilización; esto se llama barrera gamética. De manera similar, en algunos casos organismos estrechamente relacionados intentan aparearse, pero sus estructuras reproductivas simplemente no encajan. Por ejemplo, los machos caballitos del diablo de diferentes especies tienen órganos reproductores de formas diferentes. Si una especie intenta aparearse con la hembra de otra, las partes de su cuerpo simplemente no encajan (Figura ( PageIndex {11} )).

En las plantas, ciertas estructuras destinadas a atraer un tipo de polinizador impiden simultáneamente que un polinizador diferente acceda al polen. El túnel a través del cual un animal debe acceder al néctar puede variar ampliamente en longitud y diámetro, lo que evita que la planta sea polinizada de forma cruzada con una especie diferente (Figura ( PageIndex {12} )).

Cuando se produce la fertilización y se forma un cigoto, las barreras poscigóticas pueden impedir la reproducción. En muchos casos, los individuos híbridos no pueden formarse normalmente en el útero y simplemente no sobreviven más allá de las etapas embrionarias. Esto se llama inviabilidad híbrida porque los organismos híbridos simplemente no son viables. En otra situación poscigótica, la reproducción conduce al nacimiento y crecimiento de un híbrido que es estéril e incapaz de reproducir descendencia propia; esto se llama esterilidad híbrida.

Influencia del hábitat en la especiación

La especiación simpátrica también puede tener lugar de formas distintas a la poliploidía. Por ejemplo, considere una especie de pez que vive en un lago. A medida que crece la población, también crece la competencia por los alimentos. Bajo presión para encontrar comida, suponga que un grupo de estos peces tiene la flexibilidad genética para descubrir y alimentarse de otro recurso que no fue utilizado por los otros peces. ¿Qué pasaría si esta nueva fuente de alimento se encontrara a una profundidad diferente del lago? Con el tiempo, los que se alimentan de la segunda fuente de alimento interactúan más entre sí que los otros peces; por lo tanto, también se reproducirían juntos. La descendencia de estos peces probablemente se comportaría como sus padres: alimentándose y viviendo en la misma área y manteniéndose separados de la población original. Si este grupo de peces continuaba separado de la primera población, eventualmente podría ocurrir una especiación simpátrica a medida que se acumularan más diferencias genéticas entre ellos.

Este escenario se desarrolla en la naturaleza, al igual que otros que conducen al aislamiento reproductivo. Uno de esos lugares es el lago Victoria en África, famoso por su especiación simpátrica de peces cíclidos. Los investigadores han encontrado cientos de eventos de especiación simpátrica en estos peces, que no solo han ocurrido en gran número, sino también durante un corto período de tiempo. La Figura ( PageIndex {13} ) muestra este tipo de especiación entre una población de peces cíclidos en Nicaragua. En este lugar, dos tipos de cíclidos viven en la misma ubicación geográfica pero han llegado a tener diferentes morfologías que les permiten comer diversas fuentes de alimentos.

Resumen

La especiación ocurre a lo largo de dos vías principales: separación geográfica (especiación alopátrica) y mediante mecanismos que ocurren dentro de un hábitat compartido (especiación simpátrica). Ambas vías aíslan reproductivamente a una población de alguna forma. Los mecanismos de aislamiento reproductivo actúan como barreras entre especies estrechamente relacionadas, lo que les permite divergir y existir como especies genéticamente independientes. Las barreras precigóticas bloquean la reproducción antes de la formación de un cigoto, mientras que las barreras poscigóticas bloquean la reproducción después de que ocurre la fertilización. Para que se desarrolle una nueva especie, algo debe provocar una ruptura en las barreras reproductivas. La especiación simpátrica puede ocurrir a través de errores en la meiosis que forman gametos con cromosomas adicionales (poliploidía). La autopoliploidía ocurre dentro de una sola especie, mientras que la alopoliploidía ocurre entre especies estrechamente relacionadas.

Conexiones de arte

[enlace] Cuál tiene más probabilidades de sobrevivir, descendencia con 2norte+1 cromosomas o descendencia con 2norte-1 cromosomas?

[enlace] La pérdida de material genético casi siempre es letal, por lo que la descendencia con 2norteLos cromosomas +1 tienen más probabilidades de sobrevivir.

Preguntas de revisión

¿Qué situación conduciría más probablemente a la especiación alopátrica?

  1. la inundación provoca la formación de un nuevo lago.
  2. Una tormenta provoca la caída de varios árboles grandes.
  3. Una mutación provoca el desarrollo de un nuevo rasgo.
  4. Una lesión hace que un organismo busque una nueva fuente de alimento.

A

¿Cuál es la principal diferencia entre dispersión y vicarianza?

  1. Uno conduce a la especiación alopátrica, mientras que el otro conduce a la especiación simpátrica.
  2. Uno implica el movimiento del organismo y el otro implica un cambio en el entorno.
  3. Uno depende de que se produzca una mutación genética y el otro no.
  4. Uno involucra organismos estrechamente relacionados y el otro involucra solo individuos de la misma especie.

B

¿Qué variable aumenta la probabilidad de que la especiación alopátrica se produzca más rápidamente?

  1. menor tasa de mutación
  2. mayor distancia entre grupos divididos
  3. aumento de casos de formación híbrida
  4. número equivalente de individuos en cada población

B

¿Cuál es la principal diferencia entre autopoliploide y alopoliploide?

  1. el número de cromosomas
  2. la funcionalidad de los cromosomas
  3. la fuente de los cromosomas adicionales
  4. el número de mutaciones en los cromosomas adicionales

C

¿Qué combinación reproductiva produce híbridos?

  1. cuando se reproducen individuos de la misma especie en diferentes áreas geográficas
  2. cuando dos individuos que comparten el mismo hábitat se reproducen
  3. cuando los miembros de especies estrechamente relacionadas se reproducen
  4. cuando la descendencia de los mismos padres se reproduce

C

¿Qué condición es la base para que una especie se aísle reproductivamente de otros miembros?

  1. No comparte su hábitat con especies relacionadas.
  2. No existe fuera de un solo hábitat.
  3. No intercambia información genética con otras especies.
  4. No sufre cambios evolutivos durante un período de tiempo significativo.

C

Cual situacion es no ¿Un ejemplo de barrera prezigótica?

  1. Dos especies de tortugas se reproducen en diferentes épocas del año.
  2. Dos especies de flores atraen a diferentes polinizadores.
  3. Dos especies de aves exhiben diferentes danzas de apareamiento.
  4. Dos especies de insectos producen descendencia infértil.

D

Respuesta libre

¿Por qué las cadenas de islas proporcionan las condiciones ideales para que se produzca la radiación adaptativa?

Los organismos de una especie pueden llegar juntos a una isla y luego dispersarse a lo largo de la cadena, cada uno instalándose en diferentes nichos y explotando diferentes recursos alimenticios para reducir la competencia.

Dos especies de peces habían sufrido recientemente una especiación simpátrica. Los machos de cada especie tenían un color diferente a través del cual las hembras podían identificar y elegir un compañero de su propia especie. Después de algún tiempo, la contaminación hizo que el lago se volviera tan nublado que a las hembras les resultó difícil distinguir los colores. ¿Qué podría suceder en esta situación?

Es probable que las dos especies comiencen a reproducirse entre sí. Dependiendo de la viabilidad de su descendencia, pueden volver a fusionarse en una sola especie.

¿Por qué los individuos con poliploidía pueden conducir a la especiación con bastante rapidez?

La formación de gametos con nuevos norte los números pueden ocurrir en una generación. Después de un par de generaciones, se pueden formar suficientes de estos nuevos híbridos para reproducirse juntos como una nueva especie.

Glosario

radiación adaptativa
especiación cuando una especie se irradia para formar varias otras especies
especiación alopátrica
especiación que se produce a través de la separación geográfica
alopoliploide
poliploidía formada entre dos especies relacionadas pero separadas
aneuploidía
condición de una célula que tiene un cromosoma extra o que le falta un cromosoma para su especie
autopoliploide
poliploidía formada dentro de una sola especie
aislamiento conductual
tipo de aislamiento reproductivo que ocurre cuando un comportamiento específico o la falta de uno impide que tenga lugar la reproducción
dispersión
Especiación alopátrica que ocurre cuando algunos miembros de una especie se mudan a una nueva área geográfica.
barrera gamética
Barrera precigótica que se produce cuando los individuos estrechamente relacionados de diferentes especies se aparean, pero las diferencias en sus células de gametos (óvulos y espermatozoides) impiden que se produzca la fertilización.
aislamiento del hábitat
aislamiento reproductivo que se produce cuando las poblaciones de una especie se mueven o se trasladan a un nuevo hábitat, estableciendo su residencia en un lugar que ya no se superpone con las otras poblaciones de la misma especie
híbrido
descendencia de dos individuos estrechamente relacionados, no de la misma especie
barrera poscigótica
mecanismo de aislamiento reproductivo que ocurre después de la formación del cigoto
barrera prezigótica
mecanismo de aislamiento reproductivo que ocurre antes de la formación del cigoto
aislamiento reproductivo
situación que ocurre cuando una especie es reproductivamente independiente de otras especies; esto puede deberse al comportamiento, la ubicación o las barreras reproductivas
especiación
formación de una nueva especie
especies
grupo de poblaciones que se cruzan y producen descendencia fértil
especiación simpátrica
especiación que ocurre en el mismo espacio geográfico
aislamiento temporal
diferencias en los horarios de reproducción que pueden actuar como una forma de barrera prezigótica que conduce al aislamiento reproductivo
vicarianza
Especiación alopátrica que ocurre cuando algo en el ambiente separa organismos de la misma especie en grupos separados.

Especiación simpátrica

¿Puede ocurrir la divergencia si no existen barreras físicas para separar a los individuos que continúan viviendo y reproduciéndose en el mismo hábitat? La respuesta es sí. El proceso de especiación dentro del mismo espacio se llama especiación simpátrica, el prefijo "sym" significa lo mismo, por lo que "simpátrico" significa "la misma patria" en contraste con "alopátrico" que significa "otra patria". Se han propuesto y estudiado varios mecanismos para la especiación simpátrica.

Una forma de especiación simpátrica puede comenzar con un error cromosómico grave durante la división celular. En un evento de división celular normal, los cromosomas se replican, se emparejan y luego se separan para que cada nueva célula tenga el mismo número de cromosomas. Sin embargo, a veces los pares se separan y el producto de la célula final tiene demasiados o muy pocos cromosomas individuales en una condición llamada aneuploidía (Figura).


Influencia del hábitat en la especiación

La especiación simpátrica también puede tener lugar de formas distintas a la poliploidía. Por ejemplo, considere una especie de pez que vive en un lago. A medida que crece la población, también crece la competencia por los alimentos. Bajo presión para encontrar comida, suponga que un grupo de estos peces tiene la flexibilidad genética para descubrir y alimentarse de otro recurso que no fue utilizado por los otros peces. ¿Qué pasaría si esta nueva fuente de alimento se encontrara a una profundidad diferente del lago? Con el tiempo, aquellos que se alimentan de la segunda fuente de alimento interactúan más entre sí que los otros peces, por lo tanto, también se reproducen juntos. La descendencia de estos peces probablemente se comportaría como sus padres: alimentándose y viviendo en la misma área y manteniéndose separados de la población original. Si este grupo de peces continuaba separado de la primera población, eventualmente podría ocurrir una especiación simpátrica a medida que se acumularan más diferencias genéticas entre ellos.

Este escenario se desarrolla en la naturaleza, al igual que otros que conducen al aislamiento reproductivo. Uno de esos lugares es el lago Victoria en África, famoso por su especiación simpátrica de peces cíclidos. Los investigadores han encontrado cientos de eventos de especiación simpátrica en estos peces, que no solo han ocurrido en gran número, sino también durante un corto período de tiempo. La figura muestra este tipo de especiación entre una población de peces cíclidos en Nicaragua. En este lugar, dos tipos de cíclidos viven en la misma ubicación geográfica pero han llegado a tener diferentes morfologías que les permiten comer diversas fuentes de alimentos.

Los peces cíclidos del lago Apoyeque, Nicaragua, muestran evidencia de especiación simpátrica. El lago Apoyeque, un lago de cráter, tiene 1800 años, pero la evidencia genética indica que el lago fue poblado hace solo 100 años por una sola población de peces cíclidos. Sin embargo, ahora existen en el lago dos poblaciones con distintas morfologías y dietas, y los científicos creen que estas poblaciones pueden estar en una etapa temprana de especiación.


Volúmen 1

Cletus P. Kurtzman,. Teun Boekhout, en The Yeasts (Quinta edición), 2011

2.1 Descripción de New Taxa

2.1.1 Especies

La publicación de nuevas especies debe incluir una descripción de los caracteres esenciales, así como un diagnóstico que distinga al taxón de las especies descritas anteriormente. A partir del 1 de enero de 1935, la descripción y / o diagnóstico debe darse en latín. El incumplimiento de este requisito da como resultado una especie descrita de forma inválida denominada nomen invalidum (nom. invalido.). A nomen invalidum también resulta si la publicación no se encuentra en una revista científica reconocida, por ejemplo, como en una patente o una revista comercial. Si la nueva especie se designa sin una descripción o un diagnóstico, no es válida y se denomina nomen nudum (nom. nud.). Los nombres de los taxones deben darse en latín o modificarse de tal manera que sigan las reglas de la derivación latina, incluidas las designaciones de género apropiadas. Si un nombre se ha elaborado incorrectamente, puede tratarse como un "error ortográfico" y corregirse. Un ejemplo es Pichia membranifaciens para lo cual la ortografía de 1888 "membranaefaciens" Ha sido corregido. El nombre de la autoridad no cambia debido a la corrección ortográfica. Otros requisitos para una publicación válida incluyen la deposición de material tipográfico en un herbario de acceso público. Este material debe ser un espécimen original del organismo, y debe estar muerto y seco. El Código de 1994 (Greuter et al. 1994) cambió los requisitos para permitir que las muestras liofilizadas sean material tipo válido (holotipo) y que los cultivos vivos derivados del material liofilizado se consideren ex error tipográfico, es decir, del tipo. Parece que una vez agotado el material original, ya no hay material tipo disponible. Una posible solución a este problema sería liofilizar material nuevo y designarlo como neotipo, una convención permitida cuando el material tipo original se pierde o se destruye y la especie puede reconocerse de otro modo. Esta discusión conduce al reconocimiento de que la mayoría de las especies de levadura actualmente aceptadas son técnicamente inválidas porque no se ha conservado material de tipo legítimo. Una parte de las existencias actualmente liofilizadas del holotipo que se mantienen en las colecciones de cultivos debe excluirse de la distribución y designarse como tipo. En consecuencia, la designación de "Tipo de cepa" dada para cada especie cultivable descrita en este libro puede, en el mejor de los casos, representar un tipo ex. El Código de 1994 reconoció la necesidad de culturas vivas en la práctica de la taxonomía moderna y declaró en la Recomendación 8B.1:

“Siempre que sea posible, debería prepararse un cultivo vivo a partir del material holotípico del nombre de un taxón de hongos o algas recién descrito y depositados en al menos dos colecciones institucionales de cultura o recursos genéticos. (Tal acción no obvia el requisito de un espécimen holotipo según el Art. 8.2) ".

El Código de 1994 establece además en la Recomendación 8B.2:

“En los casos en que el tipo de nomenclatura es un cultivo preservado permanentemente en un estado metabólicamente inactivo (ver Art. 8 Ex. 1), cualquier aislamiento vivo obtenido de eso debe ser referido como 'tipo ex' (ex error tipográfico), "Ex-holotipo" (ex holotypo), "Ex-isotipo" (ex isotipo), etc., para dejar en claro que se derivan del tipo pero no son en sí mismos el tipo nomenclatural ".

A partir de estas recomendaciones, queda claro que el Código fomenta enérgicamente la cooperación y la comunicación científicas mediante el intercambio activo de especímenes taxonómicos publicados. En el Capítulo 7 se incluye una lista de las colecciones de cultivos de levadura de uso común.

A partir de las comparaciones de secuencias de genes, las cepas que representan nuevas especies suelen reconocerse fácilmente (Capítulo 10). No obstante, algunos argumentarían en contra de la descripción de una nueva especie basada en una sola cepa. El argumento es que una sola cepa no refleja la variación genética que podría encontrarse en una especie, y que se puede aprender poco sobre la ecología de una especie cuando solo se dispone de una sola cepa. Sin embargo, casi un tercio de las especies de levadura descritas se basan en una sola cepa. Si estas especies no se hubieran descrito, se sabría mucho menos sobre la diversidad filogenética de las levaduras. Desde la perspectiva de comprender la diversidad entre las levaduras, se debe respaldar la descripción de especies de una sola cepa, aunque se prefieren las descripciones basadas en múltiples cepas. Además, se recomienda que la descripción se base en un análisis multigénico para reducir la posibilidad de que la cepa represente un híbrido de especies conocidas.

2.1.2 Géneros, familias, órdenes

Las reglas para describir nuevos géneros, familias y órdenes son similares a las de describir nuevas especies. Los taxones deben basarse en una especie descrita válidamente y contar con una descripción y un diagnóstico en latín. Las reglas de prioridad se describen brevemente a continuación, pero una excepción es que los pedidos están exentos del uso de prioridad.


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Poliploidía y evolución de las especies

La poliploidía ha jugado un papel importante en la evolución de nuevas variedades y especies en la naturaleza. Las angiospermas y las pteridofitas tienen un número muy elevado de especies poliploides en la naturaleza. Más del 35 por ciento de las angiospermas son poliploides.

Según Manton (1950), entre todos los grupos de plantas, los helechos muestran el mayor grado de poliploidía. En general, se observa que con el aumento del número de cromosomas, la adaptabilidad y variabilidad de las especies aumentan progresivamente.

Muchas mutaciones en diploides son deletéreas o fatales, pero en poliploides, donde un gen está representado más del doble, las posibilidades de aparición de efectos deletéreos debido a la mutación son menores.

La autopoliploidía tiene una contribución limitada en la evolución de las especies vegetales. Algunos de nuestros cultivos actuales, muchos pastos forrajeros y varias plantas ornamentales son poliploides.

Algunos de los cultivos autopoliploides se enumeran en la siguiente Tabla 23.6:

La alopoliploidía ha jugado un papel vital en la evolución de las especies. Un buen número de especies de cultivos parecen haber evolucionado a través de la alopoliploidía. Esto es evidente por la presencia generalizada de alopoliploides en varios géneros de plantas y su alta adaptabilidad en la naturaleza.

Se estima que alrededor de un tercio de las plantas con flores son poliploides y la gran mayoría de ellas son alopoliploides. La importancia de la alopoliploidía en la evolución de las especies fue señalada por primera vez por Winge en 1917. Estudios posteriores han apoyado esta afirmación.

Los estudios citológicos en muchas especies han hecho posible rastrear la historia evolutiva de muchas especies alopoliploides y sus especies parentales diploides se han identificado con cierto grado de certeza. La especie diploide parental de alopoliploide se basa principalmente en el apareamiento entre los cromosomas de la especie diploide y la especie alopoliploide.

Cuando los cromosomas de una especie diploide se emparejan con algunos de los cromosomas de la especie alopoliploide, se establece la homología entre los cromosomas de dos especies, lo que sugiere que la especie diploide puede ser una de las especies parentales de las especies alopoliploides.

Pero en algunos casos, debido a la considerable diferenciación cromosómica en especies diploides y alopoliploides en el transcurso del tiempo, el emparejamiento entre los cromosomas de las dos especies podría reducirse considerablemente.

La identificación de especies diploides parentales también se puede realizar implicando la especie parental sospechosa en la hibridación y sintetizando un alopoliploide a partir del híbrido interespecífico y luego comparando el alopoliploide sintético con el alopoliploide natural. El alopoliploide sintético a menudo se parece a las especies alopoliploides naturales.

Esto se ha demostrado en Brassica, en el que se encontró que un alopoliploide sintético desarrollado a partir del híbrido interespecífico del cruce de B. oleracea (repollo) x B campestris (colza) se asemeja mucho a B. napus (nabo). Sin embargo, la semejanza entre alopoliploides naturales y sintéticos puede no ser cercana en todos los casos.

Los otros métodos para determinar la semejanza entre los padres diploides y las especies alopoliploides son las técnicas bioquímicas, como el análisis electroforético de sus patrones de proteínas y enzimas y de los patrones de bandas cromosómicas.

Ahora es posible reconstruir el método probable de origen de ciertas especies que han surgido a través de la hibridación natural y la poliploidización. Hay muchas especies alopoliploides cultivadas, como el trigo, el tabaco, el algodón y la Brassica, cuya posible historia evolutiva se puede inferir con alta certeza.

Evolución del trigo pan:

El origen del trigo harinero (Triticum aestivum) ha sido investigado de manera más exhaustiva. El trigo harinero (T. aestivum) es una especie hexaploide (2 n = 6x = 42) que tiene tres conjuntos diferentes de genomas (AABBDD) que parecen haber sido aportados por tres especies diploides diferentes (Sears, Kihara, Percival, etc.) .

Las especies de trigo (Triticum) se clasifican en las siguientes tres categorías: diploides, tetraploides y hexaploides (Tabla 23.7).

Generalmente se cree que el genoma A presente en los trigos diploides es más o menos el mismo que los presentes en los trigos tetraploides y hexaploides y que el genoma B de los trigos Emmer tetraploides es también más o menos similar al genoma B que se encuentra en los trigos hexaploides.

El comportamiento de apareamiento de los cromosomas durante la meiosis en los trigos diploides, tetraploides y hexaploides lo respalda. El apareamiento de cromosomas en híbridos triploides entre trigos diploides y tetraploides da como resultado asociaciones 7 II (bivalentes) y 7 II (univalentes).

Los híbridos pentaploides (5n) resultantes de un cruce entre trigos tetraploides y hexaploides muestran 14 IIs y 7 Is. Aunque estos hechos son generalmente aceptados por la mayoría de los citogenéticos, no hay acuerdo sobre el punto con respecto a las especies parentales diploides que contribuyeron con los genomas A, B y D a los trigos hexaploides.

Se ha propuesto que la fuente del genoma A del trigo harinero es T. monococcum, la del genoma B es Aegilops speltoides y la del genoma D es Aegilops squarrosa.

La posible historia evolutiva del trigo hexaploide es la siguiente:

Se supone que el genoma D presente en el trigo harinero se deriva de una hierba Aegilops squarrosa (2n = 14) que crece en la región que se extiende desde Armenia hasta Afganistán. Las diferentes variedades de trigo con mayor número de cromosomas aparentemente han surgido de este tipo y otras gramíneas relacionadas mediante hibridación seguida de duplicación de cromosomas.

J. Percival opina que el trigo harinero (T. aestivum) se originó a través de la hibridación entre trigo Emmer (2n = 28 cromosomas) y pasto de cabra (In = 14). E.S. Mc. Fadden, Sears (1948) y Kihara que definitivamente establecieron el origen de un tipo de trigo harinero T. spelta.

Estos investigadores duplicaron el número de cromosomas del trigo emmer y el pasto de cabra mediante el tratamiento con colchicina para obtener gametos diploides de estas dos especies de plantas. Al cruzar estas dos plantas tratadas con colchicina, encontraron un híbrido fértil con 42 cromosomas (28 de trigo Emmer y 14 de pasto de cabra).

El híbrido se parecía al trigo harinero y se le dio el nombre de T. spelta. Estas investigaciones mostraron cómo un trigo moderadamente útil y una hierba inútil se combinaban en la naturaleza para producir la variedad más valiosa de trigo. El origen del trigo sigue siendo un tema de gran especulación y es muy confuso incluso hoy.

Evolución de las especies alopoliploides de Brassica:

Las especies de Brassica muestran un buen grado de variación en su número de cromosomas somáticos (Tabla 23.8).

El posible origen de diferentes especies poliploides de Brassica ha sido ilustrado en el famoso triángulo de especies propuesto por N.U. (1935) (Figura 23.11). Según este triángulo NU & # 8217s, tres especies B. nigra, B. campestris y B. oleracea han aportado genomas para diferentes especies de anfidiploides y representan las tres puntas del triángulo.

Las especies anfidiploides se presentan a medio camino entre sus especies parentales. B.juncea es un anfidiploide de un cruce B.nigra (n = 8) x B. campestris (n = 10) (fig.23.12), B.napus (n = 19) es un anfidiploide del cruce B.oleracea ( n = 9) y B. campestris (n = n10) y B. carinata (n = 17) es anfidiploide de un cruce de B.nigra (n = 8) x B.oleracea (n = 9).

Experimentalmente, ha sido posible obtener anfidiploides fértiles sintéticos de acuerdo con el esquema anterior que se asemeja a los anfidiploides naturales.

Evolución de las especies de algodón:

El género Gossypium está representado por algunas especies silvestres y otras cultivadas.

El número de cromosomas de algunas especies se ha presentado en (Tabla 23.9):

G. hirsutum, G. barbadense y G.tomentosum (n = 26) parecen haber surgido a través de la hibridación natural entre las especies diploides (n = 13) del algodón del viejo mundo o asiático y el algodón del nuevo mundo o americano y la posterior duplicación cromosómica de híbrido interespecífico.

Un posible origen de G. hirsutum es el cruce de G. arborium n = 13 (algodón asiático), x G. thurberi (n = 13) seguido de la duplicación cromosómica del híbrido.

Evolución del tabaco:

El tabaco (Nicotiana tabacum) (2n = 48) es probablemente un anfidiploide de un cruce natural de N. sylvestris (2n = 24) x N. tomentosa (2n = 24). Esto es evidente por el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis en los híbridos triploides de los cruces N. tabacum x N. sylvestris y N. tabacum x N. tomentosa que formaron 12 II y 12 univalentes durante la profase I.

Esto indica similitud entre los cromosomas de N. tabacum, N. sylvestris y N. tomentosa. Morfológicamente, los anfidiploides de los híbridos del cruce entre N. sylvestris y N. tomentosa son similares a N. tabacum en muchos aspectos.

La especie N. tabacum ha sufrido una diferenciación considerable debido a mutaciones y modificaciones genéticas (posiblemente debido a la pérdida de algunos segmentos duplicados) en los genomas de los dos padres.


La reproducción sexual es importante para promover la variación, ya que aunque las mutaciones forman nuevos genes o alelos, la reproducción sexual forma una nueva combinación de alelos. Hay dos etapas en la reproducción sexual que promueven la variación en una especie. El primero es durante la meiosis, durante la cual cada individuo produce una gran variedad de gametos genéticamente diferentes. La segunda etapa es la fertilización. Aquí, los alelos de dos individuos diferentes se unen para formar un nuevo individuo.

Los individuos de una población se diferencian entre sí. Algunos individuos tendrán características que los harán bien adaptados a su entorno, mientras que otros tendrán características que los harán menos adaptados a su entorno. Los individuos mejor adaptados son los que tienen más probabilidades de sobrevivir y producir descendencia, mientras que los menos adaptados tienen más probabilidades de morir. A esto se le llama selección natural. La selección natural da como resultado que los individuos mejor adaptados transmitan sus características a más descendientes, ya que los menos adaptados tienen más probabilidades de morir antes de reproducirse. Con el tiempo, este resultado se acumula y se crea una nueva generación con las características favorables que hacen que esta especie se adapte mejor a su entorno. La selección natural ha llevado a la evolución de la especie.


La selección sexual por sí sola podría provocar la formación de nuevas especies

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Pittsburgh indica que los animales que buscan pareja y luchan contra rivales que se parecen a sus padres podrían comportarse de manera que conduzcan a la formación de nuevas especies.

El estudio de Yusan Yang, un estudiante graduado en el Laboratorio Richards-Zawacki en el Departamento de Ciencias Biológicas y profesora asociada Corinne Richards-Zawacki, examina la impronta conductual, el fenómeno de la descendencia que aprende la apariencia de un padre para elegir futuros compañeros o distinguir rivales. - en la rana venenosa de fresaOophaga pumilio).

Esta rana centroamericana tiene una amplia variedad de tipos de colores. La madre rana cría a sus renacuajos alimentándolos con huevos no fertilizados. Esta interacción madre-descendencia, descubrió el equipo, influye en los comportamientos de la descendencia: las hembras crecen para preferir parejas que tienen el mismo color que su madre y los machos crecen para ser más agresivos cuando su rival tiene el mismo color que su madre.

El equipo desarrolló un modelo matemático para demostrar cómo estos comportamientos impresos pueden contribuir a la formación de nuevas especies. Because of the imprinted preferences, females mate more with similar colored males, and less with differently colored males, which, over time, could lead to two color types becoming separate species.

"Sexual selection is traditionally thought of as a strong driving force for the formation of new species. But several theoretical models have suggested it was not incredibly likely to do so without natural selection or geographic separation," explained Yang.

"One of the reasons is because it is hard to maintain multiple mating types in the population. Usually, natural selection can serve the role, but our model suggests that imprinted male aggression can also do it. This means that with imprinting in both sexes, sexual selection on its own could potentially kick start speciation."

The study was focused on amphibians, but the results could shed light on the evolution of many other animal species with imprinting, and in general where new species come from.

"Speciation is a key process in biology that has led to the amazing diversity of species we see today. How that happens is a fundamental question in evolution and one we've been trying to answer since the time of Charles Darwin," said Richards-Zawacki.


Inheritance Patterns in a Population

Investigate the use of technologies to determine inheritance patterns in a population using, for example:

DNA sequencing and profiling

DNA sequencing: Gene from DNA isolated, copies of gene made, fluorescent dye distinguish between 4 bases. Computer graphs sequence.

  • DNA sequencing enables restriction fragment length polymorphism (RFLP) → inheritance pattern technique.

DNA profiling: used to distinguish individuals from each other e.g. identify criminal, identify bodies after disasters.

  • Uses genetic markers (DNA regions) to distinguish an individual.
  • P.ej. STRs are genetic markers that have DNA with repeating sections of nucleotides. The number of repeating sections in each individual is unique → identify individuals.
  • Método:

2. DNA added to primer for each STR (genetic marker).

4. Difference in size of STRs between 2 people is detected by

i) Standard gel electrophoresis

ii) Capillary electrophoresis

NOTE genetic markers are pieces of DNA that are analysed.

Investigate the use of data analysis from a large-scale collaborative project to identify trends, patterns and relationships, for example:

Example: The Human Genome Project

Objective: Sequence all 23 chromosome pairs → discover order of nucleotides in DNA and the number of genes in 1 human.

Outcome: Discovered number of base pairs and sequencing in human DNA → helped scientists locate genes on chromosome → determine gene function, early detection of disease and understanding susceptibility to disease.

The use of population genetics data in conservation management

Population genetics measures genetic variation by analysing the different genetic markers of individuals.

  • More genetic variation = organisms adapt to environmental change = conservation of species.
  • Inbreeding can make unfavourable recessive alleles more common → higher chance that offspring suffers from genetic diseases.

Population genetics studies used to determine the inheritance of a disease or disorder

  • Isolated populations → inbreeding occurs more frequently → unfavourable recessive genes are inherited → unfavourable genetic traits become more common.

Population genetics relating to human evolution

Population genetics enables discovery of evolutionary pathways/relationships. It was discovered that:


Ver el vídeo: TIPOS DE EVOLUCIÓN (Mayo 2022).


Comentarios:

  1. Dagonet

    Está usted equivocado. Propongo examinar.

  2. Kazizilkree

    Puedo asesorarlo sobre este tema y, en particular, me comprometen a participar en la discusión.

  3. Jarran

    Te has equivocado, es evidente

  4. Krocka

    Considero que es un tema muy interesante. Le sugiero que deba discutir aquí o en PM.

  5. Isen

    Estás cometiendo un error. Discutamos esto. Envíeme un correo electrónico a PM, hablaremos.

  6. Aswad

    Senks, información muy útil.

  7. Deagan

    De acuerdo, una pieza notable



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