1. Teorías evolutivas: Lamarck, Darwin, neodarwinismo
Lamarck (1809)
Transformismo. Postula la herencia de los caracteres adquiridos y la "ley del uso y desuso". Refutada: los cambios somáticos no se transmiten a la línea germinal.
Darwin-Wallace (1859)
Selección natural sobre la variabilidad existente. Tres ideas clave:
- Hay variabilidad heredable entre individuos.
- La reproducción tiende a producir más descendencia que la capacidad del medio.
- Sobreviven y se reproducen los más adaptados → cambio acumulativo.
Teoría sintética (neodarwinismo, ~1940)
Integra darwinismo + genética mendeliana + genética de poblaciones. Mecanismos: mutación, selección, deriva, migración, recombinación.
2. Pruebas de la evolución
Tipos
- Paleontológicas: fósiles intermedios (Archaeopteryx, Tiktaalik), series evolutivas.
- Anatómicas: órganos homólogos (mismo origen, distinta función), análogos (función similar, origen distinto), vestigiales (apéndice).
- Embriológicas: similitud temprana de embriones de vertebrados.
- Biogeográficas: distribución geográfica de especies (Wallace, Galápagos).
- Moleculares: el código genético es universal; conservación de secuencias (citocromo c, rRNA); relojes moleculares.
3. Mecanismos: selección, deriva, mutación, migración
Selección natural
- Direccional: favorece un extremo (polilla del abedul).
- Estabilizadora: favorece la media (peso neonatal humano).
- Disruptiva: favorece los extremos.
- Sexual: rasgos que aumentan el éxito reproductivo (pavo real).
Otros mecanismos
- Deriva genética: cambio aleatorio en frecuencias; muy intenso en poblaciones pequeñas (efecto fundador, cuello de botella).
- Migración (flujo génico): homogeneiza poblaciones.
- Mutación: fuente primaria de variabilidad.
4. Especiación y modos
Especie biológica
Conjunto de individuos que se reproducen entre sí y dejan descendencia fértil (Mayr).
Mecanismos de especiación
- Alopátrica: aislamiento geográfico (Darwin, pinzones de Galápagos).
- Simpátrica: dentro de la misma área (poliploidía en plantas).
- Peripátrica: subgrupo pequeño en periferia (efecto fundador).
Aislamiento reproductivo
- Pre-cigótico: temporal, etológico, mecánico, gamético.
- Post-cigótico: inviabilidad o esterilidad híbrida (mulo).
5. Hardy-Weinberg: la genética de poblaciones
Ley de Hardy-Weinberg
En una población infinita, panmíctica y sin selección, mutación, deriva ni migración, las frecuencias alélicas se mantienen y las genotípicas siguen:
\[ p^2 + 2pq + q^2 = 1 \]
donde \(p\) = frecuencia del alelo dominante A y \(q\) = frecuencia del recesivo a (\(p + q = 1\)).
Aplicación clásica PEvAU
- Si \(q^2\) = frecuencia del fenotipo recesivo (homocigotos aa), entonces \(q = \sqrt{q^2}\).
- \(p = 1 - q\).
- Heterocigotos = \(2pq\); homocigotos dominantes = \(p^2\).
Cuándo se rompe
Cuando hay selección, deriva, mutación apreciable, flujo génico o apareamiento no aleatorio. Detectarlo es la base de muchos problemas de PEvAU.
6. Biodiversidad y conservación
Tres niveles
- Diversidad genética (dentro de una especie).
- Diversidad específica (número de especies).
- Diversidad ecosistémica (variedad de ecosistemas).
Índice de Shannon
\[ H = -\sum_{i=1}^{S} p_i \ln p_i \]
con \(p_i\) la proporción de la especie \(i\). Mayor H → mayor diversidad.
Conservación
Amenazas: pérdida de hábitat, sobreexplotación, especies invasoras, contaminación, cambio climático. Estrategias: espacios protegidos, Red Natura 2000, bancos de germoplasma, CITES.
7. Errores frecuentes
1. Decir que "los individuos evolucionan". Los individuos no evolucionan; lo hacen las poblaciones.
2. Confundir adaptación con perfección. La selección actúa sobre lo disponible, no diseña.
3. Aplicar Hardy-Weinberg sin comprobar sus supuestos (panmixia, no selección, etc.).
4. Confundir órganos homólogos (mismo origen) con análogos (misma función).
5. Pensar que la mutación "responde" a una necesidad. Las mutaciones son aleatorias; la selección las filtra.
Problemas resueltos paso a paso
PEvAU — Hardy-Weinberg: frecuencias alélicas 2018OrdinariaMedio
En una población humana, el 16 % de los individuos presentan un fenotipo recesivo (aa) controlado por un único gen con dos alelos. Suponiendo equilibrio Hardy-Weinberg:
a) Frecuencia del alelo recesivo q.
b) Frecuencia del alelo dominante p.
c) Proporción de heterocigotos (Aa).
1
q² = 0,16 → q = √0,16 = 0,4.
2
p = 1 − q = 0,6.
3
Aa = 2pq = 2·0,6·0,4 = 0,48 → 48 %.
Ver solución completa
q² = 0,16 → q = 0,4.
p = 1 − q = 0,6.
Aa = 2pq = 2·0,6·0,4 = 0,48 (48 %).
AA = p² = 0,36 (36 %). Comprobación: 0,36 + 0,48 + 0,16 = 1.00 ✓
p = 1 − q = 0,6.
Aa = 2pq = 2·0,6·0,4 = 0,48 (48 %).
AA = p² = 0,36 (36 %). Comprobación: 0,36 + 0,48 + 0,16 = 1.00 ✓
PEvAU — Diversidad de Shannon (3 especies) 2023ExtraordinariaAlta
En un bosque se contaron 60 individuos de la especie A, 30 de B y 10 de C (total 100).
a) Calcula los \(p_i\) (proporciones).
b) Calcula el índice de Shannon \(H = -\sum p_i \ln p_i\) (con tres decimales).
1
p_A = 0,6 ; p_B = 0,3 ; p_C = 0,1. Introduce p_A.
2
H = −(0,6·ln 0,6 + 0,3·ln 0,3 + 0,1·ln 0,1) = 0,898 (aprox.).
Ver solución completa
p_A = 60/100 = 0,6; p_B = 0,3; p_C = 0,1.
H = −(0,6·ln 0,6 + 0,3·ln 0,3 + 0,1·ln 0,1)
H = −(0,6·(−0,511) + 0,3·(−1,204) + 0,1·(−2,303))
H = −(−0,306 − 0,361 − 0,230) = 0,898 nats.
H = −(0,6·ln 0,6 + 0,3·ln 0,3 + 0,1·ln 0,1)
H = −(0,6·(−0,511) + 0,3·(−1,204) + 0,1·(−2,303))
H = −(−0,306 − 0,361 − 0,230) = 0,898 nats.
3. Shannon · 2 especies equiprobables
Calcula H para dos especies con p₁=p₂=0,5 (nats).
1
H = -2·0,5·ln(0,5).
4. Simpson · diversidad
Tres especies con p=0,5; 0,3; 0,2. Calcula D=Σp² y 1-D.
1
D.
2
1-D.
5. Equidad J
Para H = 1,2 nats con S = 4 especies, J = H/ln(S).
1
ln(4).
2
J = 1,2/1,386.
6. Selección direccional · cambio en q
Si q baja de 0,5 a 0,3 en una generación con s=0,4. Cambio Δq.
1
Δq = 0,3 - 0,5.
7. Tasa de mutación · número esperado
Tasa μ = 10⁻⁹ por sitio/generación. En 3·10⁹ bp del genoma humano, ¿mutaciones por generación?
1
Producto.
8. Deriva genética · efecto
Población de 100 individuos. Probabilidad de fijación de un alelo neutral. 1/(2N).
1
Valor.
9. HW · número heterocigotos
q = 0,2. En 500 individuos, ¿cuántos Aa esperados?
1
p = 0,8; 2pq.
2
Número.
10. Filogenia · UPGMA distancia
Dos especies con distancia genética 0,1. Tiempo desde divergencia con reloj molecular (1·10⁻⁹/año, ambos haplotipos).
1
d = 2·μ·t ⇒ t = d/(2μ) en años.
11. Especiación alopátrica
Indica el tipo: 1=alopátrica si barrera geográfica, 2=simpátrica.
1
Respuesta.
12. Evolución por selección · fitness
Si genotipos AA, Aa, aa tienen w = 1, 1, 0,5 y p=0,6 inicial, ¿qué genotipo es desfavorecido?
1
aa (introduce 3).
13. Reloj molecular · número de sustituciones
μ = 10⁻⁹/sitio/año. Tras 10⁸ años, sustituciones por sitio.
1
Producto.
14. Biodiversidad · riqueza
Una muestra tiene 12 especies. Riqueza S.
1
Valor.
15. Tasa de extinción
Si 5 especies de 200 se extinguen en un siglo. Tasa anual %.
1
(5/200)/100 · 100.
Test de autoevaluación
1. La idea de "herencia de los caracteres adquiridos" pertenece a:
2. La ecuación de Hardy-Weinberg es:
3. La especiación alopátrica requiere:
4. Las extremidades anteriores de un humano, una ballena y un murciélago son:
5. La deriva genética es especialmente importante en:
Simuladores
Hardy-Weinberg: frecuencias genotípicas en función de p
Índice de Shannon con dos especies (gráfica H(p))
Banco de exámenes (Biología)
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