GENETICA

La genética es la ciencia que estudia la variación y la transmisión de rasgos o características de una generación a la otra. En esta definición, la palabra variación se refiere a variación genética, es decir el rango de posibles valores para un rasgo cuando es influenciado por la herencia.

Las leyes fundamentales de la herencia fueron creación  de Gregorio Mendel, quien en el siglo XIX efectuó entrecruzamientos entre individuos de una misma especie, tomando en cuenta algunos pocos caracteres raciales, mediante el método de la hibridación, mezclando razas puras.

Los principios establecidos por Mendel fueron los siguientes: 

— Primera ley de Mendel o ley de la uniformidad. Establece que si se cruzan dos razas puras para un determinado carácter, los descendientes de la primera generación son todos iguales entre sí (igual fenotipo e igual genotipo) e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores. 

— Segunda ley de Mendel o ley de la segregación. Establece que los caracteres recesivos, al cruzar dos razas puras, quedan ocultos en la primera generación, reaparecen en la segunda en proporción de uno a tres respecto a los caracteres dominantes. Los individuos de la segunda generación que resultan de los híbridos de la primera generación son diferentes fenotípicamente unos de otros; esta variación se explica por la segregación de los alelos responsables de estos caracteres, que en un primer momento se encuentran juntos en el híbrido y que luego se separan entre los distintos gametos. 

— Tercera ley de Mendel o ley de la independencia de caracteres. Establece que los caracteres son independientes y se combinan al azar. En la transmisión de dos o más caracteres, cada par de alelas que controla un carácter se transmite de manera independiente de cualquier otro par de alelos que controlen otro carácter en la segunda generación, combinándose de todos los modos posibles.

GENOTIPO Y FENOTIPO

El genotipo (G) de un animal representa el gen o grupo de genes responsable de un rasgo en particular. En un sentido más general, el genotipo describe todo el grupo de genes que un individuo ha heredado, es decir, su constitución genética.

Como contraste, el fenotipo (P) es la manifestación externa de la constitución genética, de un caracter o rasgo. En otras palabras, es lo que puede ser observado o medido

Existe una diferencia importante entre genotipo y fenotipo. El genotipo es esencialmente una característica fija del organismo; permanece constante a lo largo de la vida del animal y no es modificado por el medio ambiente. Cuando solamente uno o un par de genes son responsables por un rasgo, el genotipo permanece generalmente sin cambios a lo largo de la vida del animal (por ejemplo, el color de pelo).

Morgan

En 1910, Morgan, observó en sus experimentos con la mosca del vinagre que los machos de esta especie tenían  tres pares de cromosomas homólogos, llamados autosomas, y un par de cromosomas parecidos, pero no idénticos, a los que designó con las letras X e Y y denominó heterocromosomas o cromosomas sexuales, ya que son los responsables del sexo.

        Más tarde, Morgan descubrió que muchos caracteres hereditarios se transmiten juntos, como por ejemplo, el color del cuerpo de la mosca, el color de los ojos, el tamaño de las alas, etc. Después de efectuar numerosos cruces comprobó que había cuatro grupos de genes que se heredaban ligados.

        Se llegó a la conclusión de que los genes estaban en los cromosomas y que estos se encontraban en el mismo cromosoma tendían a heredarse juntos, por los que se denominó genes ligados.

        Posteriormente, Morgan determinó que los genes se localizan sobre los cromosomas de forma lineal y que el intercambio de fragmentos de cromosomas se corresponde con el fenómeno de la recombinación. También afirmó que los cromosomas conservan la información genética y la transmiten de generación mediante la mitosis.

        Todas estas observaciones permitieron a Morgan elaborar la teoría cromosómica de la herencia.

        En la actualidad sabemos muchas cosas que desconocían los genetistas de principio de siglo sobre todo que los genes son porciones concretas de ADN. Por ello, hoy nos parece evidente que los genes estén en los cromosomas, ordenados linealmente.

Factores que determinan el sexo en los seres vivos:

Una de las manifestaciones más características de los seres vivos es su capacidad de reproducción; esto es, el producir otros seres vivos semejantes a sí mismos. La reproducción puede ser asexual o sexual. En la reproducción asexual, el organismo produce descendencia por simple división, o gemación, sin producción de células reproductoras o gametos. La reproducción sexual, que es la regla dentro del Reino Animal, implica la formación de gametos: óvulos  producidos por las hembras y espermatozoides producidos por los machos. Los gametos - células haploides - se fusionan para producir el cigoto - célula diploide - el cual puede desarrollarse o como hembra o como macho. El óvulo  lleva siempre la letra "X". y los espermatozoides tienen la letra "Y" o la letra "X". 

Si un espermatozoide con la letra "Y" se junta con el óvulo de letra "X", o sea "XY", es masculino. 

En caso de ser un espermatozoide con la letra "X" y con el óvulo forma "XX", es femenino. 

Mutación:

Una mutación es un cambio en la información contenida en el ADN de las células. Para que sea heredable tiene que ocurrir en las células sexuales: óvulos y espermatozoides.

En la naturaleza las mutaciones se producen al azar, pero pueden ser estimuladas mediante agentes mutagénicos, como las radiaciones y sustancias químicas.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos (AN)  fueron descubiertos por Freidrich Miescher en 1869.

En la naturaleza existen solo dos tipos de ácidos nucleicos: El ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) y están presentes en todas las células.

Su función biológica no quedó plenamente confirmada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la información genética.

Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas.

Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal.

Químicamente, estos ácidos están formados, como dijimos, por unidades llamadas nucleótidos: cada nucleótido a su vez, está formado por tres tipos de compuestos:

1. Una pentosa o azúcar de cinco carbonos: se conocen dos tipos de pentosas que forman parte de los nucleótidos,  la  ribosa y la desoxirribosa, esta última se diferencia de la primera por que le falta un oxígeno y de allí su nombre. El ADN sólo tiene desoxirribosa y el ARN  tiene sólo ribosa, y de la pentosa que llevan se ha derivado su nombre, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico, respectivamente.

2. Una base nitrogenada: que son compuestos anillados que contienen nitrógeno. Se pueden identificar cinco de ellas: adenina, guanina, citosina,  uracilo y timina.

3. Un radical fosfato: es derivado del ácido fosfórico (H₃PO₄^-).

La secuencia de los nucleótidos determina el código de cada ácido nucleico particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia.

El ADN y el ARN se diferencian porque:

- el peso molecular del ADN es generalmente mayor que el del ARN

- el azúcar del ARN es ribosa, y el del ADN es desoxirribosa

- el ARN contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el ADN presenta timina

La configuración espacial del ADN es la de un doble helicoide, mientras que el ARN es un polinucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos intracatenarios

Transgénicos

El término transgénico es un adjetivo que se utiliza para designar a todos aquellos seres vivos que han nacido con su información genética alterada. Normalmente, este término se usa para señalar a aquellos animales o plantas que son alterados de manera artificial, ya sea porque existen objetivos científicos o comerciales detrás de esas modificaciones. Los organismos transgénicos son un fenómeno característico de la última parte del siglo XX, momento en el cual los científicos occidentales lograron descifrar la estructura completa del ADN y por tanto establecer a partir de allí una base para futuras transformaciones de esa información particular.

EVOLUCIÓN

La evolución biológica

Es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. La palabra evolución para describir tales cambios fue aplicada por primera vez en el siglo XVIII por el biólogo suizo Charles Bonnet en su obra “Consideration sur les corps organisés.”La evolución como una propiedad inherente a los seres vivos, actualmente no es materia de debate entre la comunidad científica relacionada con su estudio.  Dos naturalistas, Charles Darwin y Alfred Russel Wallace, propusieron en forma independiente en 1858 que la selección natural es el mecanismo básico responsable del origen de nuevas variantes genotípicas y, en última instancia, de nuevas especies. Actualmente, la teoría de la evolución combina las propuestas de Darwin y Wallace con las leyes de Mendel y otros avances posteriores en la genética; por eso se la denomina síntesis moderna o «teoría sintética».

Estructuras homólogas y análogas

Las estructuras homólogas son aquellas correspondientes a estructuras similares que, partiendo de un ancestro común, se transmiten por herencia. Los caracteres análogos son aquellos que, partiendo de ancestros diferentes, finalizan en estructuras que realizan funciones similares.
 El carácter que cumple con la función de volar puede evolucionar de forma independiente en dos especies (de forma paralela o convergente). Si la evolución es paralela, las dos especies conservan el carácter común de la especie ancestral; si la evolución es convergente, el carácter de la especie ancestral queda modificado. Así, las estructuras óseas del brazo de un humano y un ave, son similares y homólogas porque tienen un origen común; por su parte, las alas de un ave, un insecto, o un murciélago, son análogas porque aunque tienen un origen distinto cumplen y están diseñadas para la misma función, la de volar.
 Si examinamos con detalle los órganos de determinados animales, podemos observar la convergencia de caracteres. Así, las alas de las aves, murciélagos e insectos, aunque tienen un parecido funcional (son análogas) existen sin embargo grandes diferencias estructurales entre ellos. Por ejemplo, mientras que en los insectos esas estructuras están sujetas por unas nervaduras, en las aves y murciélagos son óseas. Igualmente, aves y murciélagos (que son homólogos) sujetan sus estructuras con huesos diferentes.
 En definitiva, cuando un mismo carácter está presente en dos especies sólo puedes ser por una de dos razones: o fue adquirido por evolución convergente (analogía), o por herencia de un antepasado común (homología). La homología es el argumento que Charles Darwin esgrimió en 1859 para probar la teoría de que las especies partían de un origen común, y es fruto de sus observaciones en las islas Galápagos.
 

Teoría de Lamarck

En 1809 en su libro Filosofía zoológica propuso que las formas de vida no habían sido creadas ni permanecían inmutables, como se aceptaba en su tiempo, sino que habían evolucionado desde formas de vida más simples. Describió las condiciones que habrían propiciado la evolución de la vida y propuso el mecanismo por el que habría evolucionado. La teoría de Lamarck es la primera teoría de la evolución biológica, adelantándose en cincuenta años a la formulación de Darwin de la selección natural en su libro El origen de las especies. Lamarck en su teoría propuso que la vida evolucionaba “por tanteos y sucesivamente”, “que a medida que los individuos de una de nuestras especies cambian de situación, de clima, de manera de ser o de hábito, reciben por ello las influencias que cambian poco a poco la consistencia y las proporciones de sus partes, de su forma, sus facultades y hasta su misma organización”. Sería la capacidad de los organismos de adaptarnos al medio ambiente y los sucesivos cambios que se han dado en esos ambientes, lo que habría propiciado la Evolución y la actual diversidad de especies. 

Teoria de Darwin

En 1859 se inicia el Evolucionismo cuando Darwin publica el libro “El Origen de las especies por medio de la selección natural, o la preservación de las razas preferidas en la lucha por la vida”.
Este libro es el inicio de la teoría de la evolución por medio de la selección natural. Lo que significa que el medioambiente donde viven los seres vivos ofrece recursos limitados. Los organismos compiten por ellos y los que consigan adaptarse mejor al medio lograrán más recursos y se reproducirán más y mejor.
Con su publicación, la teoría de la evolución produjo un gran impacto en la sociedad de su tiempo. La teoría de Darwin generó gran polémica en diversos ámbitos sociales. Su teoría propone un origen no sobrenatural de la vida y las especies, y considera que la especie humana está sometida a las mismas leyes que el resto de los animales , incluyendo la selección natural.
La explicación propuesta por Darwin del origen de las especies y del mecanismo de la selección natural, a la luz de los conocimientos científicos de la época, constituye un gran paso en la coherencia del conocimiento del mundo vivo y de las ideas sobre evolución presentes con anterioridad. Se trataba de una teoría compuesta por un amplio abanico de subteorías que ni conceptual ni históricamente fueron indisociables (véase el artículo dedicado a El Origen de las Especies para una revisión completa de todas ellas).114 115 Fundamentalmente, las dos grandes teorías defendidas en el Origen fueron, por un lado, la teoría del origen común o comunidad de descendencia, en la que se integran evidencias muy variadas en favor del hecho de la evolución, y, por otro, la teoría de la selección natural, que establece el mecanismo del cambio evolutivo.116 De este modo, Darwin pretendía resolver los dos grandes problemas de la historia natural: la unidad de tipo y las condiciones de existencia.
 

Primates y Homínidos

Durante los comienzos de la era ceno­zoica, los mamíferos también experimentaron radiación adaptativa. Los primeros primates surgie­ron de los mamíferos arborícolas del tipo de la musaraña que habían aparecido durante la "edad de los reptiles". El  organismo actual más parecido a dichos antiguos ances­tros es la musaraña arborícola de América del Sur. 

Dentro de los primates encontramos a los PÓNGIDOS  como chimpancé,  gorilas, orangután  etc  y los HOMINIDOS entre los cuales se encuentra el único sobreviviente de la evolución el Homo sapiens sapiens o seres humanos (existieron  otros ya extintos)

La mayor parte de los primates presentan adaptaciones para la vida en los árboles:

• ·         Presencia de cinco dígitos en las extremidades
• ·         Dedo pulgar oponible.
• ·         Uñas  en las extremidades de los dedos que actúa como cubierta protectora.
• ·         Almohadillas carnosas (yemas) muy sensibles.
• ·         Largas extremidades que giran libremente en cadera y hombro.
• ·         Ubicación de ojos en el frente de la cabeza que permite una visión estereoscópica o tridimensional.
• ·         Visión y audición muy agudas.

Algunos biólogos sugieren que el aprendizaje asociada con las interacciones sociales  en la sociedad de primates  puede guardar relación con el tamaño y la complejidad creciente de su encéfalo en el transcurso de la evolución.

 

EVOLUCIÓN DE LOS HOMÍNIDOS

Llamamos homínidos a una superfamilia de primates cuyas característica principales son las siguientes:

• ·         Marcha erguida
• ·         No existe prognatismo
• ·         Hueso nasal saliente.
• ·         Reducción gradual de los arcos supraorbitarios.
• ·         Distinción marcada entre los miembros superiores e inferiores
• ·         Frente vertical
• ·         Agujero occipital inferior y en la parte media del cráneo.
• ·         Cavidad craneana considerablemente superior a 500 cm3
•  

La evolución de los homínidos comenzó en la región meridional de África, extendiéndose luego al norte de este continente, Europa y Asia. Los primeros homínidos encontrados  pertenecen al género Australopithecus que significa hombre mono del sur, cuya  aparición es de aproximadamente   unos 3,8 millones de años. 

 

Definición de Especie

En taxonomía, se denomina especie biológica, a cada uno de los grupos en que se dividen los géneros. Una especie es la unidad básica de la clasificación biológica. Para su denominación se utiliza la nomenclatura binomial, es decir, cada especie queda inequívocamente definida con dos palabras, por ejemplo, Homo sapiens, la especie humana.  Una especie se define a menudo como grupo de organismos capaces de entrecruzarse y de producir descendencia fértil. Es un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden cruzarse entre sí, pero no pueden hacerlo —o al menos no lo hacen habitualmente— con los miembros de poblaciones pertenecientes a otras especies; por tanto, el aislamiento reproductivo respecto de otras poblaciones es crucial. En muchos casos, los individuos que se separan de la población original y quedan aislados del resto pueden alcanzar una diferenciación suficiente como para convertirse en una nueva especie. En definitiva, una especie es un grupo de organismos reproductivamente homogéneo, aunque muy cambiante a lo largo del tiempo y del espacio.  

 

¿Por qué se da la especiación?

En biología se denomina especiación al proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra u otras especies. El proceso de especiación, a lo largo de 3.800 millones de años, ha dado origen a una enorme diversidad de organismos, millones de especies de todos los reinos, que han poblado y pueblan la Tierra casi desde el momento en que se formaron los primeros mares. A pesar de que el aislamiento geográfico juega un papel importante en la mayoría de los casos de especiacion no es el único factor.

La cladogenesis

    La cladogénesis o bifurcación es el mecanismo de especiación más importante. Se produce por aislamiento reproductivo de diferentes poblaciones de una especie debido a las barreras a la hibridación que pueden ser precigóticas o postcigóticas.4 ·         Las barreras precigóticas son mecanismos de aislamiento que tienen lugar antes o durante la fecundación, a la que limitan, actúan antes del intercambio gamético. Puede ser por aislamiento ecológico, etológico o mecánico.
·         Las barreras postcigóticas son todas las que atañen a la viabilidad de los individuos producidos, a través de abortos espontáneos, esterilidad del híbrido, muerte prematura, híbridos débiles y enfermizos, etc.

Biodiversidad

DIVERSIDAD BIOLOGICA

La diversidad biológica es la variedad de formas de vida y de adaptaciones de los organismos al ambiente que encontramos en la biosfera. Se suele llamar también biodiversidad y constituye la gran riqueza de la vida del planeta. Los organismos que han habitado la Tierra desde la aparición de la vida hasta la actualidad han sido muy variados. Los seres vivos han ido evolucionando continuamente, formándose nuevas especies a la vez que otras iban extinguiéndose.  Los distintos tipos de seres vivos que pueblan nuestro planeta en la actualidad son resultado de este proceso de evolución y diversificación unido a la extinción de millones de especie.

SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN:

·         LA HITORIA DE LA CLASIFICACIÓN:

La historia de la clasificación científica comenzó con Aristóteles 300 años antes de cristo. Este filosofo introdujo el sistema jerárquico en la clasificación y resalto la importancia de definir los criterios a la hora de clasificar:

Siglos XVI y XVII:

En los siglos XVI y XVII tienen lugar las grandes expediciones y llegan a Europa numerosas plantas exóticas. Por eso, una de las preocupaciones principales del momento era proporcionar claves que ayudaran a identificar estos valiosos organismos. Pero ademas en el siglo XVII, Newton presenta al mundo sus leyes sobre mecánica y todos los científicos se lanzan a la búsqueda de las leyes que rigen en la naturaleza, entre los taxonomos en concreto, empieza a calar la idea de concebir una clasificación que refleje el orden existente en el mundo natural.

Siglo XVIII: Carl Linneo:
El sueco Linneo sienta los cimientos de los sistemas de clasificación modernos. Elabora una lista pormenorizada de todos los organismos conocidos y les pone un nombre. A el se deben el método de nomenclatura binomial y el sistema jerárquico de clasificación que hoy en día se siguen utilizando. Ademas clasifica los seres vivos en dos reinos: animal y vegetal. Pero Linneo no acepto que todos los seres vivos estamos emparentados ya que no pudo librarse de la filosofía imperente de su época: el fijismo que defendía la inmutabilidad de las especies.

Siglo XIX: Charles Darwin:
Hasta el siglo XIX las clasificaciones se basan en un grupo de características externas que se elegían arbitrariamente.
Charles Darwin representa un antes y un después de la clasificación de los seres vivos. En 1859 apareció  su libro "El origen de las especies" en el que presenta la teoría evolutiva y el motor que la pone en marcha: la selección natural. Darwin sostiene que todos los seres vivos se originaron a partir de un único ancestro común. Si desciframos la filogenia, es decir la historia de la vida a partir de ese primer antepasado hallaremos el orden de la naturaleza que permitirá conferir un fundamento solido a las clasificaciones de los taxonomos. La tarea se reduce por tanto a averiguar los grados de parentesco de los seres vivos. Sin embargo descubrir la filogenia de los seres vivio no es tarea fácil.

·         SISTEMA BINOMIAL DE LINNEO:

En el año 1737, Carlos Linneo establece una nueva clasificación basada en CATEGORÍAS o TAXONES y se basa en el número, es decir hace una CLASIFICACIÓN NUMÉRICA, por ejemplo: número de estambres y pistilos de cada flor.  Carlos Linneo observó que las plantas se reproducían dando flores o no y las clasificó en 2 grupos:- Fanerógamas (con flores) - Criptógamas (sin flores)
Además observó que existen animales que poseen Sangre y otros que no y los clasificó en 2 grupos: - Animales con sangre (Vertebrados) - Animales sin sangre (Invertebrados)
A Linneo se le ocurrió darles a las plantas y animales un DOBLE NOMBRE en Latín, porque ésta era la lengua escrita de las personas cultas y así surge la NOMENCLATURA BINOMINAL o BINARIA que consiste en designar cada ser vivo con 2 NOMBRES. Uno correspondiente al GÉNERO y se escribe con mayúscula y otro correspondiente a la especie y se escribe con minúscula.En cuanto a las CATEGORÍAS TAXONÓMICAS propuestas por Linneo son: Las ESPECIES semejantes contituyen los géneros. Los GÉNEROS semejantes forman las Familias. Las FAMILIAS semejantes constituyen los ORDENES. Los ORDENES semejantes contituyen las Clases.