Biología 2

Biología 2 – Quinto Semestre

EVOLUCION


INTRODUCCIÓN CUESTIONAMIENTO GUÍA

    1. DESARROLLO HISTÓRICO DEL CONCEPTO EVOLUCIÓN

 

  • EVOLUCIONISTAS
  • PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN
  • SÍNTESIS MODERNA DE LA TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN
  • ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA ESPECIE HUMANA
  • EVOLUCIÓN CULTURAL RECAPITULACIÓN ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN AUTOEVALUACIÓN ACTIVIDADES DE GENERALIZACIÓN BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

 

A través del estudio de los diferentes niveles de organización de la materia viva, has podido observar que ésta adopta formas y estructuras muy variadas, lo cual pone de manifiesto la existencia de una gran diversidad de seres con un arreglo estructural muy particular en cada caso, pero a la vez una serie de características que nos permiten identificar a todos ellos como organismos biológicos.

También has aprendido que los seres vivos se han desarrollado a través del tiempo, es decir, tienen una historia natural que muestra que los organismos tienen orígenes comunes, que algunos de ellos persisten, o que han ido cambiando paulatinamente y otros más se han extinguido. Todo esto hace pensar que la vida se encuentra en constante cambio, evoluciona. Entendiendo por evolución la serie de cambios en las características de los seres vivos, las cuales ocurren en varias generaciones a través del tiempo y tienen una estrecha relación con el ambiente en el que los organismos se desarrollan.

Figura 1. Niveles de organización de la materia. Tomado de: González Peña A., Trillas. México, 1991.

En Biología, el proceso de evolución es uno de los temas más importantes en la explicación del fenómeno de la vida, ya que se constituye como un concepto integrador del saber biológico, debido a que se nutre y sintetiza los conocimientos generados por las diversas ramas de esta ciencia pero además, es parte del proceso mismo del desarrollo de la materia en el universo en sus diferentes niveles de organización. El “descubrimiento” de este proceso también ha tenido su propia trayectoria en el desarrollo de las ideas evolucionistas y sus antecedentes en el saber humano influido por el momento histórico social de cada época.

En Biología I estudiaste lo relacionado con la evolución cósmica y molecular de la materia hasta el origen mismo de la vida, así como la evolución biológica u orgánica en el primer nivel de organización: el celular y consecuentemente en los organismos unicelulares.

En este fascículo se desarrollarán contenidos relativos a las teorías que tratan de explicar el proceso de evolución biológica en sus niveles “superiores” de tal manera que seas capaz de identificar los mecanismos evolutivos propuestos por dichas teorías, para explicar las causas de la diversidad biológica actual.

Figura 2. Diversidad biológica.

Cuando asistes a una excursión escolar o familiar, ya sea al bosque, a la playa, un acuario, un zoológico o simplemente das un paseo por el parque ¿Has observado que tipos de plantas y animales viven en estos sitios? ¿Cuántos logras reconocer? ¿Son diferentes? ¿Son diferentes o semejantes los organismos de uno y otro lugar? ¿A qué atribuyes esto? ¿Te has preguntado cuántos organismos diferentes existen sobre la Tierra? ¿Cómo se originaron ¿ y si ¿Son esas las únicas formas biológicas que han existido siempre?

El estudio de la biología te puede ayudar a dar respuesta a ésta y otras preguntas al reconocer el proceso evolutivo de la vida, analizando las diferentes teorías o hipótesis que el ser humano se ha planteado para explicar los fenómenos naturales que ocurren en su entorno.

Ahora bien, ¿Cuándo se planteó el ser humano por primera vez estos cuestionamientos? ¿Cuáles han sido las explicaciones que ha dado a los diferentes fenómenos naturales a través de la historia de la humanidad? ¿Qué relación existe entre la forma de explicar los fenómenos y los valores morales y religiosos así como la organización política y económica de las sociedades en sus diferentes momentos históricos?

Existen otras muchas preguntas que nos podemos plantear ante este interesante tema de la evolución; por ejemplo respecto al ser humano ¿Cuál ha sido su proceso evolutivo? ¿En que se diferencia del resto de las especies?

Finalmente ¿Las explicaciones que actualmente existen para dar cuenta del proceso evolutivo son definitivas, infalibles?

Asimismo, te proporciona una fase introductoria referente al desarrollo del pensamiento evolucionista, por tal motivo, se plantean las ideas generales que orientaron durante diferentes épocas la forma en que el ser humano se explicaba el origen de las especies, hasta llegar al pensamiento darwinista y posteriormente el neodarwinismo.

El proceso evolutivo es un principio fundamental en el estudio de la Biología, pues permite dar cuenta del comportamiento general de los seres vivos, de su origen, así como de las causas probables que lo generan.

Te invitamos a que te introduzcas en esta fascinante área biológica, la que sin duda te ayudará a resolver algunas dudas que tengas al respecto y te generará otras que provoquen la necesidad de que sigas cultivando tus conocimientos sobre Biología.

La evolución es un tema muy complejo, donde las ideas que se tienen de ella no siempre son acertadas y en ocasiones resultan incompletas.

A continuación te presentamos algunas afirmaciones, coloca dentro del paréntesis una F si la consideras falso o una V en caso de ser verdadero.

    1. La evolución es un proceso que produce seres cada vez mejores. ( )
    2. La adaptación es el resultado de la evolución. ( )

 

  • Las mutaciones son cambios heredables benéficos. ( )
  • La selección natural produce mutaciones en los organismos. ( )
  • Comer pan y agua te produce lombrices. ( )
  • Las necesidades de los seres vivos les provocan cambios en sus funciones y en su forma. ( )
  • El hombre desciende de los monos como el chimpancé y el gorila. ( )
  • Los organismos dirigen los cambios de su cuerpo para adaptarse al medio ambiente. ( )
  • Lamarck fue el primero en proponer una teoría de la evolución. ( )
  • La teoría de Darwin es la más moderna. ( )
  • Cuando una persona se corta un dedo sus hijos heredan esta Característica. ( )

 

Cuando hayas terminado de leer la información que a continuación se desarrolla vuelve a leer las afirmaciones anteriores y en caso necesario corrige tu respuesta.

1. DESARROLLO HISTÓRICO DEL CONCEPTO DE EVOLUCIÓN

Las ideas más antiguas sobre el origen de la naturaleza y sus pobladores, se ubica con los egipcios y sumerio-babilonios, quienes daban una explicación del mundo basada en los libros sagrados, es decir, de tipo creacionista.

Los profetas hebreos establecieron la unidad moral del ser humano, considerando también a un Dios creador, eterno y único. Retomaron algunas ideas de los sumeriobabilonios en torno al origen del mundo y del diluvio universal, mismo que se ve reflejado en el relato bíblico de la creación, que perdura a través del cristianismo.

Por su parte los griegos, son los primeros en dar una explicación racional de la naturaleza. Conciben en este orden de ideas que el hombre construye su propio destino, descartando la posibilidad creacionista y determinista del desarrollo del ser humano.

Es entonces con los griegos que se introduce el carácter científico del saber, dando lugar al mismo tiempo el desarrollo de los grandes sabios individuales, contra el conocimiento colectivo de las civilizaciones anteriores.

Aún cuando las culturas griega y hebrea fueron contemporáneas, permanecieron ignoradas una de otra, aisladas, por la falta de formas de comunicación.

Los primeros filósofos griegos, procedentes de Mileto, en Jonia explicaron el origen de los fenómenos naturales a partir de sus observaciones, planteándose como meta encontrar las causas de los mismos.

De ellos sobresalen Tales de Mileto, Anaxímenes y Anaximándro, quienes conciben al Cosmos como algo sujeto a cambios continuos. Sin embargo, no son evolucionistas, ya que este cambio según su propia concepción es cíclico, en perpetua repetición. Si bien algunos, como Anaximándro, Heráclito y Empédocles trataron de explicar racionalmente el origen del hombre y de los animales, otros, por ejemplo Parménides, concebían el ser como algo inmutable, lo que constituye la base del FIJISMO, o INMUTABILIDAD DE LAS ESPECIES, idea que se mantiene hasta el siglo XIX cuando se conforman las bases de la Teoría de la Evolución.

De acuerdo con el Fijismo, se tiene una visión del mundo estático, la cual es apoyada por Aristóteles y Platón.

Figura 4. Aristóteles.

Aristóteles aún cuando se le considera fijista, realizó un estudio y ordenación de algunas especies de animales, utilizó la anatomía animal comparada y siguió una secuencia que va de las formas más sencillas a aquellas más complejas. La obra de Aristóteles con sus limitaciones y errores, influyó profundamente en el pensamiento universal por mucho tiempo.

A la caída de Grecia, en manos del Imperio Romano, sucumbió consecuentemente la cultura helénica y con ella el conocimiento científico desarrollado en esa época, que permaneció estático por varios siglos.

Posteriormente, en la Edad media, con la invasión de los bárbaros al Imperio Romano, éste se dividió en dos zonas cuyo avance fue divergente. El oriente se mantuvo por más de un milenio con ideas conservadoras, manteniendo la literatura antigua a través de la cultura bizantina, sin crear nada nuevo. Los últimos sabios de esta zona se trasladaron al Occidente cuando ocurrió la invasión turca.

En el Occidente se formaron varios estados ocupados por diversas tribus de bárbaros, donde la cultura antigua fue prácticamente eliminada, no quedando mas que la iglesia como el lazo de unión entre los hombres y actuando como fuerza cultural unificadora, de tal suerte que la idea cristiana de la vida ubicó a la Teología como la ciencia suprema durante muchos siglos, descuidándose el saber científico, racional.

Con la expansión del cristianismo, las ideas sobre el origen del mundo contenidas en la Biblia alcanzaron resonancia universal, cuya base está dada primordialmente por la dimensión ética del hombre en relación con la existencia de un Dios creador y eterno; por tanto toda explicación de los fenómenos naturales es a partir de la creación divina. Además la imagen fijista del génesis bíblico coincidía con las ideas platónicas y aristotélicas precedentes, lo que contribuyo a mantener tanto tiempo la idea del cristianismo

Sin embargo, hubo algunos clérigos, entre ellos San Agustín que compartía algunas ideas sobre la evolución cósmica y biológica como antecedentes a la creación del ser humano, pero a diferencia del verdadero evolucionismo, concibe que en la sucesión de organismos no necesariamente descienden unos de otros. Por tal motivo tampoco se le puede considerar evolucionista.

Con base en lo anterior nos podemos dar cuenta que la ciencia en la Edad Media permaneció prácticamente “olvidada”, la cultura y la actividad científica se refugió en los monasterios y es hasta el siglo XIII cuando se puede hablar de un ligero avance, toda vez que se crean las universidades en la zona occidental y se rebasa así la cultura árabe.

Entre los sabios destacados de este siglo se encuentra San Alberto Magno, (1206-1280) quién compilo una gran cantidad de información así como otra generada de observaciones directas de la naturaleza. Alberto Magno fue un fiel admirador de Aristóteles, y preparó el terreno para las aportaciones de Santo Tomás de Aquino.

El trabajo de Alberto Magno se constituyó como la fuente de conocimiento de la mayoría de los sabios medievales, quienes se caracterizaron por dar mucha mayor importancia a los documentos que a los hechos, es decir, no se preocupaban por observar directamente los fenómenos.

1. Completa el siguiente cuadro con la información correspondiente. 2. ¿Porqué se habla de filósofos y no de biólogos o evolucionistas?

Filósofos Época Histórica Principales ideas Posición
sobre el Origen de
la Vida
Tales de Mileto
Parménides Los seres vivos son inmutables
Aristóteles Fijista
Alberto Magno Edad Media

Así se mantuvo el conocimiento científico hasta el Renacimiento, época marcada por dos grandes acontecimientos: se reinstauraron conocimientos de la antigüedad clásica y se establecieron las bases para nuevas y originales investigaciones. Por ejemplo, en el campo de la Historia Natural se introdujo el arte al naturalismo, ya que se hizo indispensable la observación directa de las especies en la naturaleza. Por otro lado se inició una labor de difusión de la cultura a través de la publicación de enciclopedias, la exploración de nuevos territorios, la creación de museos, jardines botánicos, la introducción en las universidades de estudios anatómicos –en este campo destacan las obras de Leonardo Da Vinci y Andres Vesalio-. Con todo esto se conforma una idea más real y amplia de la naturaleza basada en su observación directa.

Figura 5. El sistema cardiovascular según Leonardo Da Vinci.

El descubrimiento de América proporcionó nuevos datos sobre la flora y la fauna, detectándose así los primeros problemas de distribución geográfica de las especies o biogeografía, al no coincidir las evidencias vivas con las explicaciones creacionistas y fijistas de las sagradas escrituras.

Figura 6. Expediciones y descubrimientos de diferentes zonas geográficas.

Esta serie de problemas tuvo una fuerte influencia en el desarrollo de al Teoría de la Evolución, paralelamente con la interpretación de los fósiles, ya que estos representan los “documentos” históricos del proceso evolutivo.

Si bien la existencia de los fósiles ha intrigado desde la antigüedad al ser humano, su origen estuvo basado en el Diluvio Universal, o como formas imperfectas por influencia de los astros. En el siglo XV Da Vinci y Bernardo Palissy los interpreta adecuadamente, al considerarlos formas de vida extintas, sin embargo no se toma en cuenta su aportación en ese momento.

El pensamiento científico se amplía considerablemente durante el siglo XVII, destacan Bacon y Descartes en Filosofía, Harvey en Biología, Galileo y Kepler en Física y Astronomía.

Existe pues un verdadero despliegue de la ciencia en la mayoría de sus campos, se genera o desarrolla su metodología y algunos instrumentos que facilitan el avance científico, tales como el microscopio, el telescopio, el reloj de péndulo, el barómetro, el termómetro, etc. Estos aparatos permitieron hacer estudios no sólo cualitativos sino comparativos y cuantitativos.

También es en este siglo cuando se generan las academias de ciencias y sociedades científicas, sitios en los que se reunían los sabios, cuyo propósito central era el de compartir sus experiencias y avances en los trabajos realizados. Contaban con el apoyo económico de monarcas y grupos de personas adineradas. Se estableció una fuerte difusión gracias a la publicación periódica de revistas.

Ejemplo de estas sociedades son las Academias de Lincey, fundadas en 1603 por Federico Cesi, la Academia des Sciences (1688) fundada en Francia por Luis XIV y el ministro Colbert, y la Royal Society de Londres, en 1660.

Uno de los campos de estudio con mayor auge y apoyo financiero fue el de la Sistemática, debido a las expediciones a nuevos lugares; se estableció el concepto de especie y se elaboraron los sistemas de clasificación, donde destacan John Ray y Linneo. Carlos Linneo de origen sueco (1707 – 1778), propuso un sistema de clasificación y nomenclatura en su obra “Sistema Naturae” (1735), cuya décima edición se amplió a dos tomos (1758), un verdadero catálogo razonado de las especies animales, distribuidas en clases, órdenes y géneros. En cuanto a la nomenclatura el nombre está dado en latín y conformado por el género y la especie. A este sistema se le conoce como binomial, vigente a la fecha.

Figura 7. Árbol filogenético del reino animal. (Según Haeckel).

Linneo fue un fijista convencido de la inmutabilidad de las especies, aún cuando su método de clasificación ponía de manifiesto lo contrario, al evidenciar las relaciones y diferencias filogenéticas entre grupos de organismos.

La ventaja que proporciona el sistema desarrollado por Linneo es el orden que establece para la inmensa variedad de seres existentes. Coloca cada especie en un sitio particularmente adecuado mostrando las semejanzas con otros. Utiliza tanto la Anatomía como la Fisiología como criterios de ordenamiento.

A partir de este esquema surge la idea de origen de las especies a través de ancestros comunes, donde una rama se divide y origina a otras, sin embargo, Linneo negó rotundamente esto y se resistió a buscar otro tipo de explicación que no fuera el Creacionismo y la inmutabilidad de las especies; esto lo reitera en su obra Philosophia Botánica (1751) y la Scala Naturae, apoyada por Leibnitz y Robinet y Bonnet, donde se considera una escala de organismos que van de las formas más sencillas a las más complejas, existiendo una idea de continuismo, más que de evolución, pues no considera el tiempo y por lo tanto el aspecto de las líneas filogenéticas se anula.

Aún con esta situación el sistema de Linneo resultó ser más poderoso que él mismo, y el pensamiento que las especies semejantes se desarrollan de ancestros comunes persistió y facilitó la apertura hacia las teorías evolutivas.

¿De que manera el trabajo de Linneo genera el pensamiento evolucionista?

En párrafos anteriores se mencionó que la inmutabilidad de las especies se sostuvo por mucho tiempo debido a que nadie había visto lo contrario; si existían cambios eran tan leves y el tiempo tan corto que no se percibía la formación de una nueva especie en la historia conocida. Se requería de mucho tiempo, varios miles o cientos de miles de años para ello, y en la época de Linneo y 50 años después, el tiempo se calculaba desde la creación divina que plantea la Biblia, la cual establece que la edad de las especies es de aproximadamente 7000 años tiempo por demás insuficiente para observar la formación de nuevas especies.

En este momento histórico, se hacían aseveraciones muy aventuradas, tal es el caso de James Ussher (1650), quien consideraba que el mundo con todas sus criaturas fue generado “el 18 de julio de 4004 a. De C. A las 9:00 hrs.”.

Poco a poco se fueron encontrando evidencias de que el mundo no podía haber sido creado con toda esa variedad de características en unos cuantos miles de años.

En 1785, James Hutton, naturalista escocés, publica su teoría sobre el Principio de Uniformidad de la Tierra, considerado como el nacimiento de la Geología. En esta teoría Hutton describe la manera como se transformaron las rocas, los cambios que sufren a través del tiempo, la formación de los estratos sedimentarios, etc., concluyendo que los procesos que modifican a la Tierra actualmente son los mismos que actuaron en el pasado, lo cual implica que los procesos naturales actúan de modo uniforme a través del tiempo.

A partir de ésto, centra su interés en calcular la edad de la Tierra considerando para ello la velocidad de la formación de los estratos y la salinidad de los océanos. Los cálculos resultantes son muy variables, sin embargo, ponen de manifiesto que la edad de la Tierra es mucho mayor de que se creía y que abarca varios millones de años.

Sin embargo el poder eclesiástico es muy fuerte y las ideas huttonianas no son apoyadas por la sociedad científica.

Paralelamente se inicia el redescubrimiento de los restos fósiles y con ello un punto de vista alternativo para calcular la edad de la Tierra, al relacionar ciertos fósiles presentes con cada estrato de la corteza terrestre, llegándose a la conclusión de que eran formas de vida extintas.

Los seguidores de la Biblia los consideraban como formas imperfectas de la creación, sin darles mayor importancia, esto hizo que la Paleontología se ubicara como verdadera ciencia hasta 1791.

Entre los primeros paleontólogos se encuentra Guillermo Smith, -el cual observa la correspondencia entre estratos y tipos de fósiles- y George Cuvier (1769 – 1832), quien al iniciar el siglo XIX descubre los restos fósiles de antiguos reptiles y con ello los fundamentos estratégicos y paleontológicos básicos para comprender el hecho evolutivo.

También a través de estos estudios vuelve a manifestarse la tendencia progresiva en la organización de las especies más recientes respecto de las más antiguas. Cuvier se dedica a comparar las especies animales e introduce la noción de phylum, dando mayor consistencia al sistema de clasificación linneana, al ubicar fósiles dentro de las categorías establecidas por Linneo.

Cuvier, aún cuando puede ubicarse como precursor del evolucionismo, no es evolucionista, ya que explica sus observaciones a través de la teoría de las Catástrofes Sucesivas, en la cual sostenía que todas las especies existentes en el pasado habían sido destruidas por una catástrofe que afecto simultáneamente a todo el mundo, tras ella había vuelto a surgir la vida pero con formas vegetales y animales diferentes, lo que se repetía continuamente, siendo el diluvio universal la última de la que se tenía conocimiento.

Esta teoría fue utilizada para explicar el origen de los diferentes estratos, así como el predominio de ciertos vegetales y animales asociados a ellos, sin embargo mantiene los rasgos creacionistas fijistas propios de la época.

Posteriormente Carlos Lyell, restablece la polémica, al publicar en 1830 un texto sobre Principios de la Geología, en el que recopila una buena cantidad de pruebas a favor de la teoría huttoniana, eliminando con ello las Catástrofes de Cuvier. El mejor argumento fue que a través del tiempo se han mantenido algunos organismos y otros han desaparecido, pero que la vida nunca ha tenido un fin, con lo que se reconoce la enorme edad de la Tierra y los fósiles como testimonio de ello.

En este momento las condiciones van generando un ambiente propicio para el desarrollo de las teorías evolucionistas o transformistas, que tratan de explicar el hecho evolutivo interpretado como el desarrollo de la vida de formas sencillas a formas cada vez más complejas.

Figura 8. Conchas fósiles. Argumentos de Lamarck contra el catastrofismo.

Contesta brevemente lo que se te pide.

  1. ¿Cómo se caracteriza el Renacimiento y en qué siglos se desarrolla?
  2. ¿Cuáles son los avances más importantes en el conocimiento biológico de esta época?
  3. ¿Por qué a pesar de la clasificación de Linneo evidenciaba de cierta manera la evolución de las especies, el se asumía como fijista?
  4. ¿Cuáles son las principales aportaciones de Linneo en relación con la idea de la evolución de las especies?
  5. ¿Cómo se relaciona la Geología con la teoría de la evolución de las especies y cuáles son sus primeras aportaciones?

2. EVOLUCIONISTAS

JUAN Bautista Monet caballero de Lamarck (1744 – 1829), se considera el primer evolucionista al proporcionar una hipótesis transformista basada en el estudio y perfeccionamiento del sistema de clasificación animal. Esto le hizo pensar que los seres cambian conforme avanza la clasificación. Lamarck no coincidía con Couvier, afirmaba que la vida no fue creada, que las plantas y los animales han cambiado, que en la naturaleza han existido seres sencillos que gradualmente y a lo largo del tiempo se han ido modificando hasta constituir formas cada vez más complejas, formando una larga cadena evolutiva, cuyos huecos se deben a carencia de información y no a catástrofes como pensaba Couvier.

Estos planteamientos hechos hace casi dos siglos por Lamarck están aún vigentes, sin embargo se ha observado que es incorrecto el mecanismo que utiliza para explicar la evolución.

En su “Filosofía Zoológica” Lamarck asegura que los diversos lugares del mundo se diferencian por su clima, su ubicación geográfica y su composición florística y faunística, lo cual es fácilmente observable al viajar; pero lo que no es notable, es que también los lugares están sujetos a cambios que ocurren lentamente y que se requieren varios millones de años para ello, por lo tanto es imperceptible y ello hace pensar que el ambiente es estático.

Paralelamente el naturalista francés George Bufón, propone una teoría sobre las adaptaciones de los seres vivos a partir de las exigencias del ambiente lo que provocaba el perfeccionamiento de sus estructuras. Posteriormente Lamarck indagaba más sobre estas adaptaciones, ordena la información y da mayor claridad a las ideas preliminares de Bufón, concluyendo que los seres adaptan sus órganos en función de las características particulares de cada ambiente.

Figura 9. Lamarck atribuye a la influencia del ambiente la variedad que se observa en muchas especies animales. Los perros constituyen un buen ejemplo de su afirmación.

Lamarck reconocía que aparte de la evolución era adaptativa, que la diversidad biológica se puede explicar considerando que la Tierra es muy antigua y que la evolución es un proceso de lenta transformación de las especies, lo que representa a través de la escala de seres en cuya cúspide se encuentra el ser humano. Sin embargo cree que las especies menores tales como los gusanos, se originan por Generación Espontánea, es decir, a partir de materia orgánica en putrefacción. (Esta teoría fue descartada después de la invención del microscopio y de los experimentos de Redi, Spalanzani y Pasteur, cada uno en diferente época) Lamarck propone dos leyes para explicar los cambios de las especies:

  • el uso y desuso de los órganos.
  • la herencia de los caracteres adquiridos.

Cabe hacer notar que esta última ley, no fue realmente introducida por Lamarck, aún cuando es por lo que más se recuerda, sino que se trataba de un principio aceptado sin mayor discusión durante esa época. El mismo Darwin asumió que el uso y desuso de órganos podría reflejarse en la siguiente generación.

La herencia de los caracteres adquiridos fue desechada hasta el fin del siglo XVIII, cuando Augusto Weismann demostró su improbabilidad, a través de un experimento con varias generaciones de ratones a los que les cortaba la cola, observo que los nuevos críos, siempre nacían con cola.

La primera ley lamarckiana establece el uso frecuente de un órgano lo hace más fuerte y grande, mientras que lo contrario lo debilita y por lo tanto tiende a desaparecer.

La segunda afirma que los cambios pequeños y graduales son transmitidos de una generación a la siguiente.

¿Cómo se producen estos cambios?

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Según Lamarck, los organismos “tienen el deseo interno” de que se produzcan los cambios, esto es, considera que tienen un sentimiento interno, sobre todo aquellos organismos con un sistema nervioso complejo, del cual emanan las emociones interiores dotándoles de una fuerza que les permite efectuar los movimientos y las acciones que requieren sus necesidades. Este sentimiento activa los músculos y éstos el fluido nervioso.

Los organismos, desde esta perspectiva, creaban los órganos de acuerdo con las necesidades o problemas que tienen que resolver en el medio en que se desarrollan.

Lo anterior actualmente parece imposible, sin embargo tuvieron que pasar 200 años para conocer los mecanismos que explican los cambios y ello con ciertas reservas, ya que en la actualidad no son totalmente definitivos y los avances científicos siguen proporcionando nuevas formas de explicar o complementar las explicaciones del proceso evolutivo.

Aún con sus limitaciones y errores, la teoría lamarckiana, tiene el mérito de eliminar los razonamientos sobrenaturales, mencionando una serie de causas naturales que pretenden explicar el origen; la diversidad y la evolución de las especies, y aunque sus trabajos tanto en Botánica como en Zoología fueron muchos, Lamarck no gozó de buena fortuna, sin embargo, el siguiente evolucionista Carlos Darwin, retoma, 50 años después, dos de las contribuciones de Lamarck, en la teoría de la evolución por Selección Natural.

De acuerdo con las leyes de la evolución propuestas con Lamarck subraya la respuesta correcta.

  1. Si un animal vive en una caverna sus ojos son: a) Pequeños. b) Saltones. c) Grandes. D) Pedunculados.
  2. La falta de patas en la serpiente se debe a: a) El uso intenso de ellas. b) El desuso de ellas. C) El uso cotidiano de ellas.
  3. Todas las características fenotípicas que un organismo adquiere durante su vida, por ejemplo la amputación de un miembro:

a) No se heredan ab) No modifican elc) Se regeneran end) Se heredan a los la progenie. genotipo. el organismo descendientes. afectado.

Carlos Roberto Darwin, nació en Shrewbury, Inglaterra el 12 de febrero de 1809, provenía de una familia acomodada, su padre fue un eminente médico y su abuelo Erasmo Darwin un sobresaliente naturista; fijista.

Siguiendo la tradición familiar Carlos Darwin orientó sus estudios hacia la medicina, sin embargo poco después de haberse iniciado en este campo, tomó los servicios clericales, graduándose en 1831. Se integró al Christ College de Cambridge, donde establece amistad con el botánico John Stevens Henlos, quien lo recomienda para realizar una expedición a Sudamérica.

El 27 de diciembre de 1831, zarpó de Davenport, el navío inglés “Beagle” rumbo a Cabo verde, con el propósito de hacer los mapas de las costas de América del Sur y de las islas del Pacífico. Durante la expedición Darwin tuvo la oportunidad de recabar información y algunas pruebas de los cambios que sufren las especies de diferentes lugares, lo cual le facilitó llegar a las conclusiones de la Teoría de la Evolución por Selección Natural.

Darwin tuvo la oportunidad de recorrer las selvas brasileñas, lo mismo que el árido territorio de Argentina, en la inhóspita Tierra del Fuego, así como las altas montañas de la cordillera de los Andes. Finalmente el “Beagle” estuvo en las islas Galápagos, frente al Ecuador.

En este último lugar Darwin estudió ampliamente el caso de las aves llamadas pinzones y las tortugas galápagos, animales que se pueden considerar exclusivos de estas islas.

Todo esto le permitió, por un lado maravillarse de la gran variedad de organismos y por otro ir construyendo una explicación científica para dichas variaciones y particulares formas de vida basadas en la selección natural, a través de la cual Darwin explicaba que en las poblaciones existe una gran variación en los caracteres de los individuos que conforman una población. Esta variabilidad –decía Darwin- es heredable y confiere a los seres que la poseen mayor adaptación al medio, de esta manera sobreviven a la competencia, la existencia que impone el medio ante la carencia de alimento y espacio, es decir, son seleccionados por la naturaleza.

Darwin aprovechó muy bien su viaje por Sudamérica gracias a los conocimientos de geología y a las aportaciones que en este campo le proporcionó Carlos Lyell. Esto le facilitó la comprensión de la presencia de los restos fósiles, así como la variedad de flora y fauna que observaba. Apreciaba los cambios en el medio y en la diversificación de especies en cada sitio que visitaba.

Cinco años después, en 1836, cuando regresó de la expedición, la lectura del ensayo de Thomas Malthus sobre el comportamiento de la población humana, le aclaró algunas dudas y le dio la pauta para plantear la teoría evolutiva.

El ensayo de Malthus trata sobre el aumento de la población humana y su relación con la producción de alimentos, en él explica que mientras la población aumenta siguiendo una progresión geométrica, los alimentos son producidos en una progresión aritmética, esta diferencia provoca una “lucha por la supervivencia”, donde obviamente sólo los más aptos y competitivos logran sobrevivir.

Darwin aplica las conclusiones de Malthus a sus observaciones en torno a la diversificación de las especies, como una fuerte competencia por el alimento, o lucha por la vida, donde aquellos organismos más aptos son seleccionados por el medio, eliminando a los demás.

Darwin fue madurando sus ideas y siguió recabando pruebas por décadas más. La decisión de publicar su teoría, surge cuando Alfredo Wallace otro naturista inglés, envía a Darwin un ensayo titulado “Acerca de la tendencia de las variedades a separarse indefinidamente del tipo original”, solicitándole que lo revise y envíe a la Sociedad Científica Linneana de Londres. Este ensayo contenía las ideas generales de su investigación, por tal motivo presionado por Lyell tuvo que presentar un resumen de su trabajo, el cual fue leído simultáneamente con el de Wallace en 1858. Después de un año dió a conocer sus reflexiones completas a través de la publicación de su libro “El origen de las especies por medio de la Selección Natural o preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida”. La última publicación se hizo en 1872.

Basándose en la coincidencia entre las investigaciones de Wallace y Darwin, actualmente la teoría evolucionista por Selección Natural se conoce también como teoría Darwin – Wallace, sin embargo existen algunos contemporáneos que consideran que las evidencias y el análisis críticos sobre los fenómenos evolutivos se deben a Darwin.

La idea de la teoría de Darwin – Wallace, se basa en cuatro principios, dos de ellos recuperan o retoman las aportaciones hechas por Lamarck y las otras dos son originales; léelos con atención y subraya los que fueron originales de Lemarck.

  1. El mundo no es estático, cambia continuamente.
  2. El proceso evolutivo es gradual y continuo.
  3. Los organismos semejantes tienen un origen común.
  4. El cambio se realiza por medio de la Selección Natural.

¿Cómo se pueden explicar los principios de la teoría Darwin – Wallace?

1. El mundo es cambiante.

Los estratos geológicos revelan que existen diferencias entre los organismos actuales y los que vivieron en otro tiempo, esto a partir de las evidencias fósiles, y que tales diferencias son mayores entre más alejado esté un estrato de otro, lo que implica mayor tiempo de separación entre un grupo y otro.

La Biogeografía también revela la diversificación de especies al colonizar y distribuirse estas en diferentes ambientes.

En estas dos dimensiones –vertical y horizontal- se evidencia tanto la extinción como el origen de las especies. Darwin al respecto hace la aclaración, de que desafortunadamente no se han conservado fósiles de todas las especies que han existido, debido a las propias características del proceso de fosilización y a los cambios geológicos de la corteza terrestre.

    1. Es un proceso gradual y continuo.
    2. La paleontología, aún cuando no presenta un registro fósil completo, permite corroborar que el proceso evolutivo es gradual y continuo, lo que puede observarse en las diferencias entre unos organismos y otros en las diferentes eras geológicas.
  1. Origen común.

Mientras Lemarck consideraba a la evolución de las especies como líneas paralelas, Darwin argumentaba que eran divergentes y que partían de un centro u origen común.

Observo que las especies de Cabo Verde y la flora y fauna africanas son semejantes en cuanto a la estructuración, aún cuando realizan funciones diferentes (Órganos Homólogos). Existen también semejanzas entre el desarrollo embrionario de las diferentes especies. Todo esto lo llevo a concluir que los seres tienen un ancestro común.

4. La “clave” del proceso evolutivo es la Selección Natural, y no la fuerza “interna” lamarckaniana del perfeccionismo. Darwin intuía la existencia de la variación genética, pero desconocía que implicaciones así como los mecanismos que la causaban. (En este momento histórico ya Mendel había realizado sus experimentos sobre cruza de chícharos, sin embargo se desconocía su trabajo por parte de Darwin).

Mientras Lamarck consideraba que las especies cambian por un deseo interno ante las variaciones del medio, Darwin y Wallace lo explica por la selección natural. Es conveniente mencionar que el trabajo de Lamarck tiene un sentido vertical, ya que sus estudios eran sobre la escala de las especies en relación con las eras geológicas, mientras que el de Darwin – Wallace buscaban una explicación a la diversidad de especies en las diferentes zonas geográficas.

Concluyendo la teoría de Darwin y Wallace tiene como base tres observaciones y dos conclusiones derivadas de ella:

  • “Cuando no existen presiones ambientales, es decir, en condiciones ideales, las poblaciones tienden a crecer en forma geométrica”.
  • “En condiciones normales, donde existen variaciones e interacciones con el ambiente, las poblaciones se mantienen constantes por largos períodos de tiempo”.

De lo anterior se concluye que no todos los óvulos y los espermatozoides formarán cigotos y seres adultos con capacidad reproductiva, ya que existe una selección de aquellos individuos de una especie cuyas características les facilitan la supervivencia en un ambiente determinado.

• “Existe una gran variedad individual entre los organismos que conforman una especie”.

Esta variación permite que actúe la Selección Natural, y sobrevivan aquellos organismos cuyas variaciones les otorgan “ventajas” respecto a los que no las poseen. Manteniéndose por varias generaciones.

Como se puede observar tanto Darwin como Wallace consideran que el ambiente es la principal causa de la evolución, ya que iría eliminando aquellos seres con variaciones desfavorables y conservando a través de la reproducción (por ello algunos autores hablan de reproducción diferencial) aquellos que presentan variaciones ventajosas en relación con un ambiente determinado. Esto provocaría que después de varias generaciones sólo existieran las variantes más adaptadas, habiéndose alejado consecuentemente del tipo ancestral, y dando como resultado la formación de nuevas especies.

Como la mayoría de las teorías, la de Darwin – Wallace, presenta algunas deficiencias, por ejemplo, no explican cuál es la fuente de las variaciones individuales y como se originan éstas. También Darwin recurría a la herencia de los caracteres adquiridos para explicar esto.

Esta diferencia vino a resolverse 30 años después con el descubrimiento del trabajo de Gregorio Mendel sobre los mecanismos de transmisión de los factores hereditarios.

Otra deficiencia del darwinismo, era la explicación sobre la selección natural, ya que se decía; si este proceso se limita a conservar o a eliminar las variaciones que ya existen en los individuos de una especie.

¿Cómo es que se puede crear algo nuevo?

La selección natural fue mal interpretada, ya que generalmente se le asociaba con la “lucha por la existencia”, “la sobrevivencia del más apto” concibiéndole por tanto una fuerza destructiva y generando dos problemas,

  1. Se ignoraba el carácter creador propuesto por el darwinismo.
  2. Las afirmaciones equivocadas fueron aceptadas por la mayoría de la población como lo “último en la evolución”.

Después de más de un siglo, se ha llegado a comprender el papel real de la selección natural, entendida como un proceso de reproducción diferencial, que nada tiene que ver con “lucha”, o “más aptos”.

Si bien ni Lamarck, ni Darwin o Wallace, lograron identificar las fuentes de la variación así como su generación, si proporcionaron las bases para desarrollar y tratar de explicar el proceso evolutivo, cuyas deficiencias se han ido eliminando poco a poco con el avance científico y las aportaciones de numerosos investigadores, que se resumen en la Síntesis Moderna de la Evolución o Neodarwinismo. En ellos han participado especialistas en genética, fisiología, bioquímica, paleontología, etc., como son Dobzansky, Mayr, Morgan y Simpson, entre otros.

Observa las siguientes figuras y lee con atención la explicación de cada uno.¿Qué naturalistas sostenían cada una de las afirmaciones anteriores?

16.1 _____________________________________________________

16.2 _____________________________________________________

En la teoría de la evolución de los seres vivos la más antigua se atribuye a un ser divino, esta teoría se conoce como creacionista como consecuencia de ésta, aparece la teoría fijista entre cuyos adeptos se encontraba Linneo. En ella se considera que los seres vivos no cambian, son inmutables. Esta teoría se sostuvo hasta el siglo XIX, cuando la idea de la transformación de las especies fue generada en la mente de algunos naturalistas, dando lugar a la corriente evolucionista. El primero en aportar algunos elementos sobre el cambio de las especies a través del tiempo fue Lamarck, quien consideraba que la evolución es un proceso gradual y continuo que implica largos periodos de tiempo. La forma como explicó los cambios fue a partir del uso y desuso de los órganos y la herencia de los caracteres adquiridos. La primera “ley” lamarckiana considera que cada uno de los órganos de un ser se desarrollan a partir del uso que éste hace de aquellos por un deseo interno y ante las necesidades que le impone el ambiente. En tanto que la segunda explica que todos los cambios que sufren los organismos en vida y que afectan su apariencia (fenotipo) se heredan de una generación a las siguientes. Sin embargo con el tiempo y nuevas investigaciones, particularmente las de Darwin y Wallace se observó que las ideas de Lamarck con relación a la herencia de los caracteres adquiridos no son sostenibles, ya que los seres sólo pueden transmitir a su descendencia aquellas características que se encuentran “registradas” en su lote de genes, es decir, en su genotipo.

Posteriormente, ya en el siglo XIX, Darwin y Wallace proponen la teoría de la evolución por Selección Natural la cual tiene como base tres observaciones y dos conclusiones que se derivan de ellas.

− Las poblaciones tienden a crear exponencialmente cuando no tienen presiones

ambientales. − En circunstancias normales de interacción de las poblaciones con su medio y con

otros seres su número se mantiene más o menos constante por largos periodos de

tiempo. − Al interior de una población existe una gran variabilidad. − El ambiente actúa seleccionando aquellas variantes que favorecen la supervivencia

de las especies.

Considerando la teoría propuesta por Darwin y Wallace el papel de la selección natural es realizada por medio ambiente el cual elimina a los organismos con variaciones desfavorables con relación al ambiente que ocupan, poco a poco y conforme se van acumulando variaciones se originan nuevas especies.

Una de las limitaciones de la teoría de la evolución de Darwin y Wallace fue que no explica ni los mecanismos de transmisión de las variaciones ni las causas de ellas, aún cuando de manera paralela Mendel descubrió algunas explicaciones sobre los mecanismos de la herencia, pero que Darwin no llegó a conocer en vida.

3. PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN

Es un asunto conocido que la idea evolucionista ha sido aceptada a través de la acumulación de las muchas evidencias que conforman tal proceso, algunas de ellas las proporciona la Paleontología.

• ¿Qué es y a qué se dedica la Paleontología?

La paleontología es una rama de la Biología que ha proporcionado ayuda a la Teoría Evolutiva. Su significado etimológico nos habla del “estudio de los seres antiguos”, pero en un sentido más práctico puede decirse que se hace cargo de estudiar a los seres orgánicos que vivieron en épocas pasadas sobre la Tierra, y los que actualmente reciben el nombre de fósiles. Esta ciencia trata de abarcar todos los aspectos posibles de esos organismos desde sus estructuras hasta las relaciones que tuvieron entre sí y con suambiente, por lo que ahora a esta ciencia se le denomina PALEOBIOLOGÍA.

Han sido considerados como fósiles, individuos completos, parte de ellos, sus huellas o restos orgánicos, que de alguna forma lograron preservarse y llegar hasta la época actual en la que han podido ser estudiados.

• ¿Cómo se formaron los fósiles?

Se ha observado, que algunas veces cuando un organismo o parte de él, quedo sepultado y se mantuvo, antes de su descomposición llegó a sufrir un proceso de fosilización.

La mayor parte de los fósiles se han preservado en rocas sedimentarias aunque también hay otros ambientes de depósito como se verá más adelante, y de esa forma se han conservado por periodos muy largos de tiempo.

Generalmente, cuando un organismo muere, su cuerpo se destruye rápidamente a causa de agentes mecánicos y la acción de bacterias y hongos, hasta su completa degradación y reintegración molecular al sustrato. Pero en algunos casos ocurrió, que el organismo o una parte de él quedó protegido por un material y se aisló del ambiente y la acción de los microorganismos, por lo que el proceso de desintegración no ocurrió y entonces pudo conservarse. Es importante aclarar, que usualmente se consideran fósiles a aquellos que tienen una edad mínima aproximada de 10000 años.

Se conoce diversos tipos de fosilización: la petrificación, los moldes, los vaciados, las impresiones, las inclusiones y las huellas de materiales orgánicos. Cuando las partes duras de un organismo, como sus conchas o esqueletos cayeron en un ambiente en el que hubo intercambio de sustancias químicas, entre la estructura orgánica y el medio, se dice que ocurrió una petrificación.

En cambio si el proceso sucedió porque alguna estructura o el individuo se “empotro” en un medio que lo fue disolviendo pero se marcó el hueco, se formaron moldes naturales; en caso de que tal hueco se hubiera rellenado con un material duro como el curzo, entonces se habría formado un vaciado natural; si el objeto de este proceso era muy delgado y por lo tanto el molde resultante no es muy profundo, recibe el nombre de impronta, es el caso de algunas hojas.

Otro tipo de fosilización ocurrió cuando pequeños insectos y esporas fueron cubiertos casualmente por alguna resina vegetal, la que al pasar el tiempo, se transformó en ámbar y los cuerpos ahí atrapados, se conservaron tal como eran. Estas son las Inclusiones.

Algunos excrementos de animales también se fosilizaron, constituyendo a los coprolitos. También se conoce el caso de organismos que se han incluido en el hielo y conservado hasta nuestros días, tal es el caso de algunos mamuts, en los que aún se han encontrado restos vegetales de los que se alimentaba el animal en el momento de su congelación.

Lee con atención el siguiente párrafo y contesta las preguntas:

Recientemente se habla del “hombre de Tirol”, el cual fue encontrado congelado en los alpes en la frontera italo-austriaca, el que conservaba incluso sus ropas de piel, algunas puntas de flechas de pedernal en su carcaj y escasas provisiones, Se le ha calculado una edad aproximada de 5200 años.

  • El hombre de Tirol, ¿puede considerarse un verdadero fósil?
  • ¿Por qué?

A los fósiles se les considera como pruebas directas de la Evolución, y su estudio está relacionado con la Geología, de este nexo nacen algunas inferencias, tales como:

− Los estratos más profundos de la tierra son más antiguos, por lo que los fósiles depositados en ellos serán más primitivos, de la misma forma que los encontrados en capas más superficiales, son considerados más recientes.

− Los animales que se encuentran en los estratos, indican condiciones de temperatura, presión, humedad, etc., y por lo tanto puede saberse en qué parámetros ambientales se desenvolvían los organismos, cuyos fósiles aparecieron en dichos estratos.

− Existen algunos fósiles llamados guías o indicadores, a los que se les ha podido determinar su edad aproximada, gracias a la utilización de métodos radiactivos, que nos permiten establecer la datación de los estratos en que se encuentran y de otros fósiles ahí presentes.

Tal es el caso de un grupo de protozoarios, los foraminíferos, que son organismos cuyo cuerpo ameboideo se encuentra dentro de un pequeño caparazón a modo de caracol y viven en el mar. Su concha está constituida por carbonato de calcio (CaCO3), extraído de las sales del agua. Este grupo es muy grande numéricamente hablando, de modo que al morir las conchas se han depositado y cubierto de 30 al 40 % del fondo del Océano,constituyendo capas de sedimento calcáreos, llamados cienos de foraminíferos; ahora bien, han formado estratos característicos y han resultado de gran utilidad para predecir

o localizar yacimientos de Petróleo.

• ¿Qué son los “relojes radiométricos”?

Ya se mencionó que para considerar a un fósil como tal, se requiere que tenga una antigüedad mínima de 10000 años. Pues bien, se conocen diferentes métodos de cuantificar la edad de los fósiles, sin embargo la base de dichos métodos descansa en los elementos radiactivos o isótopo presentes en las rocas de la corteza terrestre.

Se sabe que muchos isótopos naturales son radiactivos e inestables y por lo tanto emiten energía en proporción constante hasta llegar a una forma estable, además se sabe que esa degradación ocurre en un lapso de tiempo definido; estos tiempos varían según el isótopo de que se trate. Por ejemplo, una cierta cantidad de Ra (radio) se descompone en Pb (plomo), en un cierto intervalo de tiempo, de tal forma que si en una roca encontramos ambos elementos, es seguro que originalmente la roca haya contenido solo Ra, y calculando el tiempo necesario para que se haya formado la cantidad de Pb presente en ese momento, se podrá inferir la edad del estrato y de los fósiles ahí encontrados.

Actualmente se manejan cinco isótopos:

− Uranio-Plomo, Radio-Plomo, Potasio-Argón, Rubidio-Estroncio; que nos permite

establecer períodos de tiempo de millones de años y el Carbono radiactivo, C14 que

nos indica fechas menores de 50000 años.

Por otra parte, los fósiles también nos han indicado que en los organismos, existe una tendencia evolutiva hacia la complejidad, ya que en tanto más primitivos son más simples serán. Otra información que se ha obtenido; aunque discutible es el que, cuando no existe una adaptación profunda al ambiente, los organismos pueden llegar a extinguirse.

Es evidente la importancia del registro fósil, para demostrar la Teoría Evolucionista, sin embargo, dado que no todos los tipos de organismos son susceptibles de fosilizarse y es muy raro, que en un lugar particular, el registro se haya conservado completo, mucha de esta información se ha logrado por complementación de datos obtenidos en diferentes lugares y se considera que no tienen un panorama completo.

Otro tipo de evidencias con que cuenta la teoría evolucionista, son aquellas consideradas como indirectas, ya que las pruebas aportadas son más de interpretación de tendencias estructurales y funcionales; de ubicaciones espaciales y composiciones químicas entre otras, que de la observación de huellas definitivas, como en el caso de los fósiles.

La embriología y la Anatomía comparada, son disciplinas que aportan este tipo de evidencias.

La embriología, es una rama de la Biología que se hace cargo de estudiar a las células huevo desde que son fecundadas, convirtiéndose en embriones y de todo su desarrollo hasta su nacimiento. Una variante de este estudio se dedica a hacer equiparaciones entre desarrollos embrionarios de diferentes especies y en tal caso, se habla de Embriología Comparada, la cual es de gran utilidad en el análisis del proceso evolutivo.

• ¿De que manera contribuye la Embriología comparada con la Teoría Evolutiva?

Ernst Haekel, en 1886 propuso la Teoría Biogenética, que establece que: “La Ontogenia recapitula a la Filogénia”, es decir, que durante el desarrollo embrionario de un individuo se repiten fases o estado evolutivos previos, hasta llegar a la que le corresponde, según su especie, precisamente antes de nacer.

Esta teoría no se sustenta tan solo en el desarrollo embrionario de vertebrados, sino que también es plausible en insectos, en cuyo caso se sabe que sus antepasados presentan un par de patas en cada segmento del cuerpo, (eran semejantes a los milpiés actuales); así pues, que en el desarrollo embrionario de estos organismos hay una etapa, en la que en el abdomen aparecen brotes de extremidades, como debieron haber en los ancestros dotados de muchas patas, pero una vez que la larva eclosiona del huevo, solo persisten las seis patas del tórax, características de este grupo.

Figura 17. Estadio en el desarrollo embrionario de un insecto. Aunque todos los segmentos aparecen brotes de extremidades, como seguramente ocurrió en los antepasados de los insectos, sólo aquellos que se forman en el tórax (gris) llegan a ser patas. Los que se forman en la cabeza originan las piezas bucales. Las

del abdomen desaparecen.

En cuanto al embrión humano, cuando éste tiene un mes de progreso, posee una serie de fosas branquiales pareadas en la región del cuello, las cuales presentan en su interior bolsas bronquiales; pues bien, este modelo de desarrollo se manifiesta en todos los vertebrados, pero es solamente en los peces en donde dichas fosas y bolsas se unen y forman las ranuras branquiales, por donde penetrará el agua en su camino de la faringe hacia las branquias y hacia el exterior.

En vertebrados superiores esas fosas y bolsas desaparecen; en el hombre quedan como vestigio de ellas, las Trompas de Eustaquio y el canal auditivo que conectan la faringe con el ambiente exterior.

En vertebrados superiores esas fosas y bolsas desaparecen; en el hombre quedan como vestigios de ellas, las Trompas de Eustaquio y el canal auditivo que conectan la faringe con el ambiente exterior.

Entre otros ejemplos que proporciona la Embriología, está la existencia de una cola y un corazón bicavitarios en el desarrollo del embrión humano, pero como en los ejemplos anteriores, son fases transitorias, ya que finalmente son caracteres que no se mantienen al terminar el desarrollo.

• ¿Qué puede concluirse con las pruebas embriológicas?

− El desarrollo embrionario de los vertebrados, recorre sólo algunos de los

estadios de desarrollo de nuestros antepasados.

− Los estadios ancestrales que aparecen, se modifican según las formas de vida

de las especies.

− Mientras más lejano sea el parentesco entre dos vertebrados más breve será el

periodo de fases similares e inversamente, si la relación es más estrecha, el

paralelismo de estructuras similares durante el desarrollo, durará más tiempo,

es decir semejante en un mayor número de fases.

• ¿Cuáles son las evidencias que proporciona la Anatomía Comparada?

La anatomía Comparada hace un análisis de las similitudes que pudieran encontrarse entre las estructuras de los organismos y según éstas, si dos especies han compartido un antepasado común, también debieran compartir un cierto número de órganos genéricos, siempre que tal compartimiento sea más o menos reciente, ya que debemos recordar que los organismos van cambiando, debido a que descienden de otros con modificaciones, y las diferencias se van acumulando en generaciones subsecuentes.

En este contexto se consideran como parámetros, el origen embrionario, la forma y la función de los órganos y surgen así tres evidencias: las homologías, las analogías y los órganos vestigiales.

¿Es acaso palpable a simple vista, que la ballena, el caballo, el murciélago y el hombre, pertenecen a la misma clase y tienen un origen común?

En cada caso, los ambientes y formas de vida son diferentes, y aparentemente también sus estructuras, más si analizamos a fondo sus órganos encontraremos que existen homologías entre ellos.

Las aletas de las ballenas, las patas posteriores de los caballos, las alas de los murciélagos y las manos del hombre, tienen un origen embrionario común, si bien su forma y función, difieren notablemente. Este tipo de órganos se llaman homólogos y demuestran que a partir de un antecesor común, se generaron modificaciones o adaptaciones al ambiente natural de cada especie.

A este proceso adaptativo suele llamársele evolución divergente y se considera una manera muy importante de multiplicación de cada especie.

En la figura 19 se observan estructuras homólogas de las extremidades anteriores de varios animales y en el centro se ubica un esquema de un tipo ancestral primitivo.

Observa con atención cada estructura y contesta lo que se te solicita a continuación.

  1. ¿Cuántas falanges tiene el tipo primitivo?
  2. Identifica a los animales que mantienen dicho número de falanges u también a los que los tienen diferentes:

Igual número de falanges Diferente número de falanges

3. ¿Cuáles de los animales que mantienen el mismo número de falanges se parecen más al tipo primitivo y cuál es el que presenta más cambios?

4. ¿Qué función tienen las extremidades en cada uno de los animales mencionados?

Puede resultar fácil pensar que las mariposas, las gaviotas y los mosquitos, pertenecen a un mismo grupo, dado que su manera de desplazarse coincide, así como son parecidas las estructuras que utilizan para ello. Pero resulta que sus alas tienen diferente origen embrionario en cada caso, y no puede pensarse, por lo tanto en un ancestro común.

En este caso ser trata de órganos análogos, y también puede hablarse de evolución convergente, ya que existe tendencia a una semejanza funcional que permitió la adaptación de poblaciones diferentes a un mismo ambiente y forma de vida.

Apéndices análogos. La aleta pectoral del tiburón y la aleta de la ballena tienen una función similar y una apariencia generalmente similar. Sin embargo, no son extremidades homólogas. En la ballena, las aletas acojinadas poseen huesos altamente modificados que corresponden a los huesos de la pata del tetrapodo terrestre que fue su ancestro, con huesos de cinco dedos, dos de los cuales están muy desarrollados. En las aletas pectorales de los tiburones

Los tiburones, los elementos de sostén son de cartílago y no tienen semejanza con los huesos de la ballena. Los tiburones desarrollan las estructuras de las aletas mucho antes de que aparecieran los primeros tetrápodos sobre la Tierra. A las estructuras con una función similar, pero con un origen diferente, se les denomina análogas.

Algunas veces junto con el concepto de convergencia, se menciona el de paralelismo o evolución paralela, en tal hecho están implicadas tanto las homologías como las analogías y las especies involucradas no tienen relación de parentesco, o bien, éste es muy lejano, pero posee adaptaciones parecidas dado que las especies comprendidas no convergen, sino que modifican correlativamente por presiones ambientales semejantes.

Es difícil, diferenciar entre convergencia y paralelismo pero simplificando en el primer caso, los descendientes tienen parecido sólo en cuanto algunas características que no tenían sus ancestros, y en el segundo, el parecido es general. Por ejemplo, hay marsupiales en Australia que parecen verdaderos lobos, gatos, ardillas, topos, etcétera, pero estos organismos tienen desarrollo embrionario completo, dentro del seno materno; mientras que en los marsupiales sólo una parte de ese desarrollo ocurre así y el resto transcurre en una bolsa externa o marsupio.

Con base en la información anterior identifica a qué evidencias corresponden los siguientes ejemplos:

− La familia de las cactáceas en los desiertos de América y la familia de las Euforbiáceas en los desiertos asiáticos y africanos desarrollan tallos carnosos con tejidos almacenadores de agua y espinas protectoras contra la pérdida de la misma, y a pesar de no tener ningún parentesco, se asemejan estructuralmente.

− Los osos pardos (Ursus arctos), desde hace 1.5 millones de años estuvieron ampliamente distribuidos en el hemisferio norte, desde los bosques caducifolios hasta la tundra, siendo su dieta básicamente vegetariana y ocasionalmente carnívora. Se dice que de esta especie tan difundida, se separó un grupo, el cual estuvo sometido a la presión selectiva de un ambiente adverso en las zonas más al norte, lo que produjo una nueva especie: el oso polar (Ursus maritimus), el que difiere del Ursus arctos, en el color de su pelaje, dentadura tipo netamente carnívora, cabeza y hombros aerodinámicos y cerdas rígidas en las plantas de los pies, que lo aíslan del frío y le dan tracción en el suelo helado.

− La familia de los cetáceos, incluye a ballenas, delfines y marsopas y sus rasgos externos son semejantes a los de los tiburones y a otros peces grandes, pero los cetáceos son animales de sangre caliente, pulmonados y en el interior de sus aletas hay huesos que indican una mano tetrápoda.

Concluyendo.

− Las homologías surgen como variaciones que permiten la adaptación a los diferentes ambientes. (Divergencias)

− Las analogías y las homologías, lo mismo que los paralelismos no conducen hacia la selección de estructuras “mejores” sino que son variaciones que se ven favorecidas, ya que permiten solucionar el problema adaptativo al ambiente, pues la adaptación es solo una cuestión de momento y de lugar y no de superioridad.

La última de las evidencias anatómicas y que merecen discusión aparte son los órganos vestigiales o rudimentarios.

Ellos pueden ser caracterizados dentro de las homologías, pero en las plantas y animales en que se presentan no parecen tener utilidad alguna, puede ser incluso que su tamaño sea reducido.

Son modelos de estos órganos los músculos que mueven las orejas en los mamíferos y permiten en algunos de ellos girar los pabellones auriculares para localizar sonidos; en el hombre, aunque están presentes dichos músculos y toleran cierto movimiento, no tienen una función adaptativa. El vello corporal, el apéndice y la muela del juicio son otros órganos que en el hombre ilustran esta prueba. Las ballenas y las serpientes presentan huesos vestigiales de patas traseras dentro de los músculos abdominales. Algunas aves tienen huesos alares vestigiales; animales ciegos o cavernícolas presentan ojos vestigiales.

A partir de la ley del uso y desuso de los órganos propuesta por Lamarck, argumenta la existencia de los órganos vestigiales.

Los órganos que nos ocupan pueden ser entendidos como trazos de los mismos, que en organismos ancestrales fueron funcionales y útiles, pero que al presentarse un cambio en el ambiente original o en la forma de vida esas estructuras ya no fueron necesarias para sobrevivir, paulatinamente degeneraron y sólo se conservan como reminiscencias.

Ahora bien en todos los organismos ocurren mutaciones regularmente y si alguna de ellas es propicia adaptativamente, la selección natural favorecerá a los individuos que las contengan. En caso contrario tales estructuras serán eliminadas, pero selectivamente.

Tal es el caso del apéndice en algunos mamíferos.

El conejo por sus hábitos herbívoros requieren digerir la celulosa de los vegetales; presentan un apéndice que produce sales biliares que le permite la degradación de tal molécula. En cambio en el hombre el apéndice no tiene ninguna función y se dice que es sólo un remanente de sus ancestros herbívoros.

Como resultado de este último análisis, surge la siguiente conclusión:

– Los órganos rudimentarios no deben ser considerados como “errores “

adaptativos, sino como pruebas de la relación evolutiva entre

organismos ancestrales y sus descendientes.

Finalmente puede inferirse, que las pruebas proporcionadas por la Anatomía Comparada, respaldan en buena medida la propuesta de la Teoría Evolutiva.

La Bioquímica es otra ciencia que puede proporcionar evidencias del proceso evolutivo. Originalmente investiga acerca de la constitución química y los cambios que a este nivel ocurren en los seres vivos, sin embargo, recientemente al añadirse un enfoque diferente a la información que proporciona se han encontrado evidencias de apoyo a la teoría que nos ocupa.

A pesar de que las células de diferentes organismos, como los vegetales, animales, hongos o bacterias, varían en tamaño, forma y función, aún dentro del mismo individuo existen puntos comunes que han sido expuestos por esta ciencia.

• ¿Cuáles son las similitudes en composición y funcionamiento que existen en todas las células?

La estructura química de las células es semejante pues todas contienen agua, carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleícos, además las funciones metabólicas, la división celular, la herencia y la base de la Evolución que es la mutación, son reguladas en todos los casos por la molécula del ADN (ácido desoxirribonucleíco), así mismo, en todos los cuerpos vivos la molécula fundamental de obtención de energía es el ATP (adenosin de trifosfato) y en todos ellos es universal la presencia de, función e importancia de las enzimas.

El citocromo c, cadena peptídica primordial en los procesos respiratorios y fotosintéticos, está presente en organismos tan diversos como el hombre, el pingüino, el gusano de seda, las levaduras, los hongos, etc., tal citocromo presenta en común un gran número de aminoácidos; y si bien difiere la secuenciación de los mismos, especialmente entre aquellos organismos que ya se suponían lejanamente emparentados, existe un intervalo que son comunes a todos los organismos conocidos.

En la siguiente figura se presentan diferencias entre las secuencias de aminoácidos de citrocromo C obtenidas de diferentes animales, plantas y microorganismos. Los números se refieren al número de aminoácidos diferentes, en el citrocromo C de la especie comparada.

Figura 22.

Un diagrama en el que se presentan las diferencias en las secuencias de aminoácidos del citrocromo C obtenido de diferentes especies de animales, plantas y microorganismos. Los números se refieren al número de aminoácidos diferentes en el citocromo C de la especie comparada. (De Dayoff, M.O. y Eck, R.V.:

Atlas of Protein Secuence and Structure.

Silver Spring, MD, National Biomedical Research Fundation, 1968.) Tomado de Solomon.

Completa las siguientes frases con la(s) palabra(s):

De acuerdo con el cuadro, el organismo que está evolutivamente más cerca del hombre es el _____________________, con una diferencia de ______________________ y el más lejano es _________________________, con una diferencia de 51 aminoácidos en la cadena de citocromo C.

Se sabe que las proteínas son moléculas que evolucionan en función de los cambios en el ADN; el citocromo C es una proteína de evolución lenta, por esta razón y por su presencia en tantos y tan diversos organismos, es posible establecer grados de parentesco entre poblaciones, ya que cuando dos grupos tienen poco de haberseseparado, las cadenas citocrómicas son casi idénticas, por ejemplo: los hombres y los chimpancés se separaron hace 10 a 15 millones de años y la estructura primaria de esa molécula, en ambos es igual; en cambio, el hombre y el macaco tuvieron un antepasado común hace 40 a 50 millones de años y sus citocromos difieren en un aminoácido.

También ha logrado establecerse el hecho de que proteínas distintas evolucionaron a velocidades diferentes, lo que ha permitido inferir relaciones filogenéticas, por ejemplo: entre marsupiales y mamíferos placentarios; entre aves, peces e invertebrados; entre primates, etcétera.

Por otra parte las secuencias de aminoácidos en las cadenas de las hemoglobinas de diferentes especies, han revelado estrechas similitudes entre mamíferos.

En las pruebas que se denominan propiamente métodos serológicos y que se realizan con proteínas sanguíneas, se tiene como principio fundamental la formación de un sedimento cuantificable, producto de la reacción entre antígenos y anticuerpos de distintos organismos, en dichas pruebas se han determinado las llamadas “distancias inmunológicas” que al analizarse sugieren dos grados de parentesco. Si se mezclan anticuerpos antihumanos con sueros de hombre, de un mandril, de un mono araña y de un cerdo en tubos diferentes, se formará una cantidad de precipitado en cada tubo, que disminuirá del hombre al cerdo y por lo tanto indicará el grado de unión filogenética entre dichos animales.

En otro ejemplo de estas mismas pruebas, se ha mostrado que los conejos están poco relacionados con roedores, (a pesar del parecido estructural) y lo están más estrechamente con los cerdos.

Un argumento más, aportado por la Bioquímica es el hecho que la mayoría de los vertebrados producen hormonas similares.

Por lo anterior puede concluirse:

− Las homologías bioquímicas encontradas sólo pueden ser explicadas si se considera la existencia de un antepasado común, ya que no sería posible entender tantas similitudes de otra forma.

− La Bioquímica comparada en muchos casos, ha confirmado relaciones de origen y parentesco que ya habían sido propuestas por otras vías, como la Anatomía y Embriología comparadas. De la misma forma que ha ofrecido nuevas propuestas.

− Estas pruebas también han podido ser aplicadas y han arrojado secuelas positivas en vegetales.

− En algunos casos pueden resultar datos aparentemente incongruentes, pero éstos solo indican que se requiere de estudios pertinentes más profundos.

− Los fallos deducidos a partir de la Bioquímica Comparada, no son aislados sino que deben ser vinculados y suplementados con los conocimientos anatómicos, embriológicos, biogeográficos y paleontológicos necesarios para adquirir un panorama evolutivo completo.

Cuando se da un vistazo a un Atlas geográfico, notarán que existen áreas que difieren grandemente en cuanto a condiciones climáticas y topográficas, pero además con un poco más de cuidado, podemos observar que existen regiones similares a pesar de estar alejadas, y hasta en diferentes continentes; así que encontramos desiertos lo mismo en Australia, que en América o en África; o bien existen praderas en América, en Europa o en Oriente.

• ¿Se ha desarrollado alguna disciplina científica que se haga cargo de investigar el efecto de climas semejantes y diferentes sobre la diversidad biológica?

La biogeografía es la ciencia que tiene como cometido el análisis de la distribución de los cuerpos vivos sobre el planeta, tomando en consideración la influencia ambiental, la deriva continental y la dispersión de las especies, entre otros aspectos.

Esta rama de la Biología, ha introducido la idea de que la Vida tiene un proceso histórico y como tal sufrido cambios, de tal forma que los organismos se presentan en la actualidad como son y donde están debido a acontecimientos pasados.

• ¿Cuál es la idea central de la Teoría de la Deriva Continental?

La teoría de la Deriva Continental establece que los Continentes formaban una sola masa terrestre llamada pangea, hace unos 200 millones de años, pero la tectónica de placas, movimiento de las estructuras del suelo, generaron que se fracturara, desde hace unos 165 millones de años, formándose primero dos grandes submasas y más tarde, por fisuras subsecuentes, se construyeron los continentes, mares y océanos actuales, aunque tales formaciones no fueron simultáneas. Colateralmente esta teoría también sugiere que continúa el movimiento de tales masas continentales.

Figura 26. Deriva continental como se supone en la actualidad. a) El supercontinente Pangea del periodo Tríasico, hace unos 200 millones de años. b) Rompimiento del Pangea para formar Laurasia (hemisferio norte) y Godwana (hemisferio sur), hace 135 millones de años, durante el periodo Cretácico. c) Continúa la separación de las masas terrestres, durante el periodo Terciario, hace 65 millones de años. Nótese que Europa y Norteamérica siguen unidas, mientras que la India es una masa terrestre separada del continente. d) Los continentes en la actualidad. e) Posiciones probables de los continentes dentro de 50 millones de años.

Este fenómeno de la deriva junto con cambios geográficos de menor magnitud, han tenido gran influencia en los procesos evolutivos y ofrece una evidencia más acerca de un posible ancestro común para los diversos organismos actuales, pero cuyas particularidades se pueden explicar, atendiendo al aislamiento ocurrido por las separaciones continentales.

Considerando que el flujo de las corrientes marinas, corresponden en ambos hemisferios como imágenes espectaculares, reanudando sus efectos en el norte y en el sur, y que además dichas corrientes influyen directamente en la climatología de los continentes, se generan entonces zonas ecológicas “repetidas”, en diferentes lugares del planeta, sin importar que tan alejados están.

• ¿La flora y la fauna de regiones climáticas semejantes, es la misma en todas ellas?

De acuerdo con lo anterior tenemos un ancestro común que se dispersó y posteriormente se aisló con motivo de la deriva continental, la cual a su vez generó la formación de porciones importantes de tierra, en las que pueden localizar diversas áreas climáticas muy similares; por otra parte, los descendientes de las poblaciones originales, fueron variando generacionalmente y adaptándose a esos diferentes ambientes, de tal manera que en el planeta se originaron procesos de evolución paralela, divergencias y convergencias, como ya se discutió, y como resultado tenemos que:

-No todos los tipos de organismos se encuentran en todas partes. -Organismos diferentes encontraron alternativas semejantes en habitats similares

-La distribución de las especies no ha permanecido estática, ya que frecuentemente hay migraciones, lo que genera, junto con posibles extinciones locales, que esa distribución se contraiga y se expanda a través del tiempo.

• ¿Cuáles son las regiones geográficas que tienen climas semejantes y dónde se localizan?

Según la Biogeografía existen siete grandes regiones en las que se presenta homogeneidad adaptativa florística, faunística y obviamente climatológica:

a) Región Paleártica: Europa y zonas nórdicas de Asia. b) Región Neártica: Norteamérica. c) Región Neotropical: Sudamérica. d) Región Etiópica: África. e) Región Oriental: Asia tropical. f) Región Austral: Australia, Nueva Zelanda y Nueva Guinea. g) Región Oceánica: Islas oceánicas.

Pude decirse que la Biogeografía es la ciencia que conjunta muchas evidencias ya discutidas e igualmente aporta pruebas propias y muy actuales, lo que le da un gran peso en el proceso de comprobación de la Evolución. En la figura 30 puedes observar seis regiones biogeográficas y algunos animales

característicos, con base en él completa el siguiente cuadro con la información que se te pide:

REGIÓN BIOGEOGRÁFICA ANIMALES CARACTERÍSITCOS
FELINOS CANIDOS RUMIANTES
Neártica
Neotropical
Etiope
Australiana
Oriental
Paleártica

Es importante retomar la idea de que la Evolución, es un proceso real pero que ocurre con tal lentitud, que no es posible que se pueda observar directamente, sin embargo, el hombre en algunos casos ha sido presionado por el ambiente y otras veces ha sido él mismo quien ha apremiado a algunos organismos, generándose con tal hecho, resultados rápidos llamados cambios contemporáneos, lo que ha facilitado dos cosas: advertir casi instantáneamente el evento evolutivo y comprobarlo concretamente.

• ¿Cuáles son los cambios contemporáneos que se conocen?

Biston betularia, es una mariposa que habita en Inglaterra, en donde comúnmente se le llama, polilla moteada. Según los datos obtenidos de las tradicionales colecciones inglesas, esta forma moteada se registra en abundancia desde hace siglos, y en el XIII se reportó una forma completamente negra, pieza muy extraña y por lo mismo valiosa. A mediados del siglo XIX, ya en plena revolución industrial, comenzó a aparecer reiteradamente dicha forma negra, especialmente cerca de las ciudades más industrializadas, como Manchester, en donde la frecuencia de tales ejemplares llegó al 98%, mientras que la forma moteada continuaba predominando en las áreas básicamente rurales.

La polilla moteada disimulaba muy bien en los árboles, sobre las cortezas jaspeadas por la presencia de líquenes, pero a medida de que Inglaterra se industrializó y sus bosques se contaminaron con el hollín producto de las fabricas, los líquenes fueron cubiertos y destruidos, haciendo que las formas moteadas fueran muy visibles y vulnerables a sus depredadores, en cambio las pocas formas negras tuvieron una mayor probabilidad de pasar desapercibidas y sobrevivir.

En los siguientes cuadros aparecen polillas moteadas y negras. Localiza la polilla moteada en el árbol de la corteza con líquenes y señala a la forma negra en el árbol que tiene la corteza cubierta de hollín.

Si tú fueras un predador de polilla y vivieras en un bosque contaminado de hollín, ¿Cuál de los dos tipos de polilla consumirías en mayor cantidad? ________________________ ¿por qué?______________________________________________________________.

¿Qué tipo de polilla dejaría menos descendencia? ______________________________ ¿por qué? _________________________________________.

El color negro en Biston betularia, se debe a una mutación, que siempre había estado presente, pero en pequeña cantidad, así que tal variación permitió una semejanza protectora que favoreció en esas circunstancias a dichos individuos, aumentando su número en la población.

• ¿Hay algún sustento experimental para la prueba de la Evolución según la semejanza protectora?

H.B.D. Kettlewell, un naturalista inglés, realizó un experimento en el que liberó a un número conocido de polillas marcadas en ambas coloraciones, en bosques sin contaminación y otro lote igual en un bosque contaminado de hollín.

Después de un tiempo recolectó y encontró que en el lote liberado en bosques sin contaminación, se recuperaron casi dos veces más polillas claras que oscuras, mientras que en lote liberado en un bosque quebrantado, sobrevivió un gran porcentaje de formas negras y se vió mermado el grupo moteado.

El experimento de marca y recaptura de Kettlewel con polillas

Dorset, Inglaterra Bosques sin contaminación Forma jaspeada Forma Negra
Marcadas y liberadas 496 473
Recapturadas después de la depredación 62 30
Porcentaje recapturado 12.5% 6.3%
Supervivencia relativa 1.00 0.507
Birmingham, Inglaterra Bosques ennegrecido por el hollín Forma jaspeada Forma Negra
Marcadas y liberadas 137 447
Recapturadas 18 123
Porcentaje recapturado 13.1% 27.5%
Supervivencia relativa 0.477 1.00

Figura 30.

Se sabe que desde mediados de este siglo, Inglaterra ha mantenido un riguroso control de su ambiente, por eso la acumulación del tizne industrial ha ido disminuyendo, y los bosques cercanos a esas áreas han recuperado sus cubiertas de líquenes, también se sabe que la polilla moteada ha incrementado su frecuencia, en relación con las formas negras.

Una vez más, es notable el hecho de que no son seleccionadas variaciones “mejores” o más “aptas”, ya que la polilla negra, no resulto superior a la polilla moteada o viceversa, sino que según las circunstancias, una fue favorecida y la otra no.

Otro tipo de cambios contemporáneos que se presentan en las especies, lo conocemos como Selección Artificial.

Con base en lo que sabes al respecto contesta brevemente las siguientes preguntas:

  1. ¿Qué es la Selección Artificial?
  2. ¿Quiénes han practicado la Selección Artificial?
  3. ¿Qué finalidades tiene la selección artificial?
  4. ¿Qué diferencias encuentras entre la selección artificial y la natural?
  5. ¿Qué consecuencias tiene la selección artificial, en las especies?
  6. Cuando en Inglaterra se contaminaron los bosques y las polillas negras aumentaron y las moteadas disminuyeron, ¿Se podría hablar de selección natural

o artificial? ¿por qué?

El proceso de selección artificial ha sido practicado por el hombre, utilizando perros, gatos, ganado, aves, moscas y vegetales, desde tiempos ancestrales. Fue Carlos Darwin quien nombró a este proceso como selección artificial y estriba en la elección de individuos que contienen ciertos caracteres seleccionados para permanecer en la siguiente generación. Darwin observó y dominó la cría de palomas, en las que al ir seleccionando las características anheladas, se llegaron a producir, después de generaciones, razas raras y muy particulares, a partir de una misma especie silvestre.

Puede decirse que la selección natural opera en beneficio de al población, no tiene una finalidad y depende de las diferencias entre los individuos en cuanto a su capacidad para generar descendencia, además de que ocurre tanto en individuos de laboratorio, domesticados y silvestres, como en condiciones naturales y artificiales.

La selección artificial en cambio, obra sólo en provecho del hombre, pues es un proceso con un objetivo concreto, observable y acelerado, no influye el ambiente en él, únicamente puede actuar por medio de la mano del hombre y sólo simula una parte del complejo proceso evolutivo.

Este hecho demuestra el alto grado de variabilidad potencial que pueden poseer y manifestar las poblaciones bajo presión y también destaca, el que en la selección natural se favorece todo un fenotipo y no cierto rasgo particular.

Sin embargo, la selección artificial tiene inconvenientes, pues en la práctica se ha demostrado que una consecuencia habitual en la descendencia, es la pérdida de la fertilidad; igualmente al utilizar las cruzas consanguíneas, las homocigosis se vuelven más frecuentes, reduciendo la variabilidad y por lo mismo, la capacidad de respuesta ante posibles cambios ambientales, o bien se incrementa la aparición de enfermedades congénitas.

Punto aparte en la discusión de evidencias indirectas de la Evolución, es el caso de Taxonomía; en principio, ésta es una rama de la Biología que trata de la clasificación de los seres vivos y fue creada por Carlos Linneo a principios del siglo XVIII, de entonces a la fecha se ha transformado, pero se usa universalmente.

La proposición original de tal ciencia, sugiere que similitudes estructurales en algunos organismos pueden significar que pertenecen a un mismo grupo de clasificación e igualmente, entre más se parecen dos organismos, más probable es que estén emparentados.

• ¿Se contrapone esta premisa con lo propuesto por las evidencias directas de la Evolución?

Como ya se dijo, esta disciplina ha cambiado, integrando conocimientos aportados por otras ciencias como aquellas argumentadas en párrafos anteriores, de modo tal, que la Taxonomía ha adquirido una orientación francamente evolutiva, y en este caso, algunos autores la llaman “Sistemática”.

Escapa al objetivo de este fascículo, el análisis histórico de tal ciencia, pero en una breve semblanza puede decirse que en la actualidad, se opera con diversos enfoques, cada uno de ellos con diferentes métodos y teorías de clasificación.

• ¿Cuáles son las discrepancias en tales enfoques?

Son tres los métodos Taxonómicos actuales: el numérico, el cladista y el evolutivo.

En la taxonomía numérica o fenética, se toma en cuenta la mayor cantidad posible de caracteres observables y a todos se les asigna el mismo peso evolutivo, se le numera y se le señala como presentes (+) o ausentes (-) en los organismos. Toda esta información se introduce a una computadora y el resultado agrupa a los individuos según las características que tienen en común.

Porción de un cuadro de datos codificado para el análisis fenético de cuatro taxones*

Caracteres Taxón A Taxón B Taxón C Taxón D unitarios

1 ++ -0 2 ++++ 3 +++ 4 -+ 00 5 ++++ 6 ++ -+ 7 ++ -0 80 -++ 9 ++++ 10 +++ 11 + 0 -0 12 +++

*A las categorías taxonómicas se les generaliza como taxones.

Figura 31.

En el sistema fenético no se toman en cuenta las homologías ni las analogías y por ejemplo la existencia de cinco dedos en los lagartos significaría que éstos están más emparentados con los seres humanos que con las serpientes; en otro ejemplo, los delfines estarían mucho más relacionados con los peces, que con los mamíferos.

Los que sustentan este método Taxonómico aducen que tales incongruencias se resuelven, si se tienen en cuenta suficientes caracteres.

La taxonomía cladista, es la más innovadora de está metodología y se basa en el desconocimiento de la similitud estructural general, pero reconoce la filogenia o la historia evolutiva de los grupos, en este sistema se contempla con atención el momento en que los mismos se separaron y la presencia de caracteres derivados con un ancestro común, por lo que construye taxones monofiléticos que incluyen a la especie ancestral del grupo y a todos los miembros del mismo.

Figura 32.

En este sistema, los cocodrilos resultan más emparentados con las aves, que con los lagartos, serpientes y tortugas y los cladistas argumentan que éstos últimos, tienen otro ancestro, pero que en la clasificación tradicional, se les agrupo con los cocodrilos más por similitud adaptativa y ecológica, que por afinidad filogenética verdadera.

Por último, los taxónomos tradicionales manejan el método filogenético, el que considera los cambios evolutivos y las relaciones de parentesco basada en caracteres compartidos, pero sólo si éstos derivaron del mismo ancestro común. Su principal sustento son las analogías y homologías, además de que juzgan que el peso de los caracteres debe ser diferente, sin embargo la elección de dichos parámetros y su nivel de importancia, varía según el filogenetista, por lo que se adquiere una cierta subjetividad, ya que no siempre coinciden.

Retomando el caso de los delfines en este contexto de clasificación, se discutiría que esos organismos comparten muchas características afines con mamíferos y que estas podrían ser rastreadas retrospectivamente hasta llegar a un ancestro común.

Figura 33.

La historia de un grupo de organismos emparentados se puede representar con un árbol filogenético. Localizaciones verticales de los puntos de ramificación indican el momento en que determinados taxones divergieron entre ellos; las distancias horizontales indican la magnitud de la divergencia entre los taxones, teniendo en cuenta una cantidad de características distintas. Estos dos diagramas representan la historia evolutiva de los grupos de Taxones marcados A a I en (a) y J a R (b). Ambos grupos se clasificaron de acuerdo con los métodos tradicionales. En a) el taxón ancestral indicado se incluye en el taxón I por su gran semejanza con los taxones B y C. En b) el antepasado se sitúa en el taxón II por su gran semejanza con el taxón M. En ambos casos, los taxones I y II pertenecerían a un taxón de un nivel de categoría más alto, que también podrían incluir otros taxones.

La taxonomía filogenética tiende más bien a separar que a agrupar a los organismos.

No obstante en los tres enfoques taxonómicos, se coincide en la idea del ordenamiento de la diversidad biológica para mejorar su conocimiento, además de que en ningún caso se considera al metabolismo y la autoperpetuación, o las funciones y formas de vida, ya que las dos primeras son muy similares en todos los organismos y las dos últimas, sólo tienen un papel muy limitado en la definición de taxones. En cambio para todos los métodos son importantes las pruebas directas del registro fósil y las evidencias indirectas ya expuestas (Anatomía, Embriología, Bioquímica y Biodistribución) e igualmente la propia Taxonomía resulta una prueba indirecta del proceso evolutivo.

Concluyendo, puede decirse que el sistema de clasificación con mayor utilidad será el que muestre un panorama filogenético más completo, pero esto último es muy difícil de lograr. Wyles Et Al, en 1983, establecieron que “la comparación de datos anatómicos, conductuales y bioquímicos pueden dar un panorama acerca de los procesos que gobiernan el proceso evolutivo”.

El siguiente diagrama muestra la manera en que ha ido consolidándose la Teoría de la Evolución a partir de las pruebas directas e indirectas aportadas por diferentes disciplinas.

Figura 34.

4. SÍNTESIS MODERNA DE LA TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN(TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN)

La teoría de Darwin y Wallace sobre la evolución de las especies generó grandes polémicas entre los intelectuales, políticos y científicos del siglo XIX, debido a que representaba una revolución en la forma de concebir la existencia de los seres vivo, y porque además sus principios impactaron el ámbito social, sirviendo de apoyo a las ideas marxistas y liberalistas de esa época.

La mayoría de los naturalistas aceptaban el proceso de evolución, no así el mecanismo de selección natural propuesto para explicarlo. Poco a poco y gracias a la defensa del darwinismo, el mecanismo de selección natural fue aceptándose. Dentro de los defensores de éste se encuentran Carlos Lyell, Julián Huxley, Ernest Haeckel y Augusto Weismann.

Figura 35.

La teoría de Charles Darwin sobre “el origen de las especies” ganó adeptos, pero también enemigos. Una caricatura de la época lo ridiculiza por suponer que el hombre desciende del mono, aunque este científico no se atrevería a afirmarlo en su famosa obra. (Tomado de El viajero incomparable PANGER 1989).

Sin embargo la teoría de Darwin – Wallace tenía un punto débil: no explicaba cómo se formaban las variaciones sobre las que actuaba la selección natural.

Darwin consideraba, al igual que Lamarck, que las características de los padres se mezclan en los hijos, esto implica que los caracteres de los progenitores se diluyan de una generación a la siguiente hasta desaparecer. Lo anterior contradice la acción dada por Darwin a la Selección Natural sobre las variaciones de las especies, si las variantes se “van perdiendo” a través de varias generaciones.

Hacia 1900, Hugo de Vries, publicó un trabajo sobre mutaciones, donde aseveraba que son estas las causantes de la evolución, y no la acumulación de pequeñas variaciones tal como lo plantea el darwinismo. Paralelamente a los trabajos de De Vries, se descubren los principios mendelianos sobre la herencia de los caracteres, descartándose así las ideas lamarckianas utilizadas por Darwin sobre la mezcla de variaciones hereditarias. Con el trabajo de Mendel se concluye que son los genes quienes controlan las características genéticas, que pueden separarse y degradarse los genes independientemente unos de otros. Esto permite mantener su individualidad y persistencia dentro de una población determinada.

Figura 36.

Hacia 1930 los avances logrados en la Genética, así como en otros campos de la Biología, especialmente la Biología Molecular y la Ecología de las poblaciones, recabaron un mayor número de argumentos a favor de la Teoría de la Evolución, complementando los trabajos de Darwin y Wallace y dando paso a lo que ha sido llamado Teoría Sintética de la Evolución o síntesis moderna de la evolución. Esta propone que “los fenómenos evolutivos se explican a través de la acción conjunta de pequeñas mutaciones al azar, recombinaciones genéticas y selección natural y aislamiento reproductivo”. Todos estos mecanismos son complementarios, ya que sólo en conjunto son capaces de explicar el fenómeno evolutivo.

Por lo anterior, la Síntesis Moderna de la teoría evolutiva, no es el resultado de las investigaciones de un solo hombre, sino la conjugación de varios estudios y diferentes autores en el campo de la Biología, los cuales tienen como meta común, buscar explicaciones científicas cada vez más completas y convincentes del proceso evolutivo. Destacan Julian Husxley, Ernst Mayr, Theodosius Dobzhansky, George Gaylord Simpson, Fisher, Morgan, Oparin, Haldane y Wrigth, entre otros.

Figura 37.

Si retomamos la definición de la síntesis moderna, podemos observar que son tres los mecanismos a través de los cuales la síntesis moderna explica la evolución:

LA VARIACIÓN; la cual puede deberse tanto a las mutaciones como a las recombinaciones genéticas.

LA SELECCIÓN NATURAL Y EL AISLAMIENTO REPRODUCTIVO

La variación representa el material sobre el cual actúa la selección natural provocando la adaptación de las especies a su medio.

Si estos organismos son separados o aislados reproductivamente después de mucho tiempo exhibirán características tan diferentes que llegan a constituirse como nuevas especies ante la incapacidad de poder cruzarse entre sí y tener descendencia fértil.

Figura 39.

En adición a lo anterior existen otros factores que fomentan tanto la variación como la acción de la selección natural y el aislamiento reproductivo. Nos referimos a los movimientos migratorios de algunas especies, la hibridación entre especies cercanas, y la deriva génica. Todos ellos incrementan el número y tipo de variaciones entre los individuos de una población.

Cualquier cambio evolutivo, para que sea significativo, debe estudiarse a nivel de población, pues sólo a través de la comparación entre los elementos de la población es posible argumentar a favor de algún cambio de carácter evolutivo.

Si bien se considera que la selección natural actúa a nivel individual su efecto o efectos, sólo pueden interpretarse con el conjunto de una población, debido a que modifica sus atributos: densidad, mortalidad, natalidad, etcétera.

¿Cómo explican el hecho evolutivo estos tres mecanismos: variación, selección natural y aislamiento?

La variación es un fenómeno presente y fácilmente reconocible en cualquier grupo de organismos de una misma especie, sean estos silvestres o domésticos, y trátese de animales, plantas, hongos u otro ser vivo.

  1. Completa el siguiente cuadro con la información necesaria, respecto a las variaciones observables en diferentes especies.
  2. Contesta las siguientes preguntas:
VARIACIONES
ESPECIE CARACTERÍSTICA OBSERVABLE 1 2 3 4
MAÏZ COLOR AMARILLO
PERRO TIPO DE OREJA PEQUEÑAS Y PARADAS
GATO TAMAÑO DE PELO LARGO
PALOMA COLOR GRIS
SER HUMANO TIPO DE NARIZ PEQUEÑA Y ANCHA

¿Las características observables de cada especie se refieren al genotipo o al fenotipo?

¿Qué relación se establece entre el genotipo y el fenotipo?

¿Cómo afecta a los procesos de evolución la recombinación genética y las mutaciones?

¿Cómo se generan estas diferencias?

¿Qué factores la determinan?

Los variados fenotipos que se observan en una población, en general se deben a la recombinación genética y el entrecruzamiento de cromosomas, las mutaciones –sean éstas cromosomáticas o de punto-, la formación de híbridos entre especies diferentes pero cercanas filogenéticamente, la migración y la deriva génica como se había mencionado en párrafos anteriores.

En los organismos con reproducción asexual, la progenie es genéticamente idéntica a su progenitor. Por tal motivo, la única fuente para su variación genética es la mutación.

En cuanto a las especies que se reproducen sexualmente cuentan además con la recombinación de genes y el entrecruzamiento.

Cada organismo de una población tiene un paquete genético (poza genética) cuyas características están determinadas por dos o más alelos, de ahí que el número de combinaciones sea inimaginable y en consecuencia no existan dos organismos iguales o idénticos dentro de la población excepto los gemelos univitelinos.

La reproducción sexual contribuye a la variación, debido a que durante el momento de la fecundación, cada progenitor aporta la mitad de los genes del nuevo ser, aumentando así la variación.

Durante la meiosis, ocurre el proceso de entrecruzamiento, donde los alelos de los cromosomas homólogos intercambian material genético, por lo que se constituye también en una fuente de variación de las especies.

Figura 42.

Analiza el siguiente esquema y completa el texto con las palabras que sean necesarias.

Figura 41.g

La mutación, cambio brusco del material hereditario, que afecta el lote genético de las especies, se produce al azar, y puede ser a nivel de cromosomas, afectando su número, su estructura o simplemente afecta un par de bases nitrogenadas del ADN que determina un gene. Las mutaciones en general no pueden ni deben calificarse como “benéficas” o “nocivas”, ya que ello depende básicamente de las condiciones ambientales en un lugar y momento determinados.

Un ejemplo de esto lo podemos ilustrar con el caso de la anemia falciforme. Esta es una enfermedad sanguínea causada por una mutación de punto en las moléculas de hemoglobina, proteína respiratoria de los glóbulos rojos; la mutación afecta sólo una de las cuatro cadenas –dos alfa y dos beta- de la proteína ocasionando que en lugar de sintetizar el aminoácido ácido glutámico se elabore valina.

¡En una molécula de 574 aminoácidos sólo dos son diferentes, esto evidencia la importancia de la estructura primaria de la proteína para su adecuado funcionamiento!

Esta anemia se caracteriza porque los glóbulos rojos tienen una forma de hoz, esto provoca que la hemoglobina se amontone dentro de los glóbulos obstruyendo los capilares de todos los órganos del cuerpo causando una deficiencia en el transporte de oxígeno y anhídrido carbónico durante el proceso respiratorio, llegando a ser en algunos casos letal.

La anemia falciforme es un tipo de herencia codominante, ya que el gene A para la hemoglobina normal no impide la manifestación del gene S causante de la anemia. Los individuos homocigotos para la anemia SS, generalmente no alcanzan la madurez reproductiva, sin embargo, a través de los heterocigotos AS, se mantiene el gene de la anemia dentro de la población.

Existe una circunstancia donde el gene para la referida anemia resulta “benéfico”, setrata de aquellas zonas tropicales en África, Europa Mediterránea, Arabia, Asia y América, donde es frecuente la malaria, enfermedad causada por el protozoario Plasmodium• , provocando la resistencia a la malaria por parte de los portadores del gene S y consecuentemente la persistencia en una mayor proporción del gene S comparado por aquellas zonas donde la malaria no es frecuente y la anemia es perjudicial e inclusomortal para quienes portan el gene S. Por ejemplo en África (lugar con malaria) el 22% de los pobladores tienen el gene S, en tanto que en USA sólo el 9% es portador de ese gen.

Vivax o Plasmodium falaiparum, el cual por su proliferación se aloja dentro de los glóbulos rojos de la sangre, al ser estos deformes por la anemia, impiden la reproducción del Plasmodium.

Esto refuerza la idea con la cual iniciamos la presente explicación de que no existen mutaciones “buenas o malas”, simplemente hay formas alternativas de los genes o alelos que pueden favorecer o no la sobrevivencia de las especies, en relación con las circunstancias imperantes en el ambiente particular en un momento específico.

Estas formas alternativas persisten, se anulan o desaparecen debido a la reproducción diferencial, punto central de la evolución por selección natural.

Concluyendo, las mutaciones son totalmente al azar, y no ocurren para resolver “necesidades” en los organismos, por tanto tampoco pueden ser calificadas categóricamente.

Otros medios para aumentar la variabilidad genética de las especies son la migración, la deriva génica y la hibridación o cruza entre especies cercanas. Este es un mecanismo muy importante dentro de la diversificación de las plantas, donde la loliploidía y aneuploidías son la fuente principal del origen de nuevas especies.

SELECCIÓN NATURAL

La selección natural se define como la acción de diferentes factores biológicos y físicos de un ambiente particular en el lote genético de una población en un momento específico; es el mecanismo considerado como la “columna vertebral del darwinismo”.

Todos los factores de la selección actúan “eligiendo” aquellos seres mejor adaptados al ambiente en el cual habitan, lo cual se puede observar a partir del número de descendientes que persisten dentro de una población con características que le permiten un desarrollo eficaz, armónico con el ambiente. Es decir, aquellas especies mejor adaptadas a un medio particular, sobreviven, y tienen la posibilidad de tener un mayor número de descendientes en relación con los menos adaptados, los que consecuentemente irán siendo eliminados por selección natural.

Por ejemplo, dentro de un medio caracterizado por la escasez de agua, las plantas más exitosas ecológicamente hablando, o mejor adaptadas y por tanto seleccionadas serán aquellas que presenten poca superficie de transpiración y órganos donde se almacene el agua. Tal es el caso de las cactáceas, donde las hojas están reducidas a espinas y los tallos suculentos son ricos depósitos de agua.

Todos los factores relacionados con la evolución de las especies se traducen finalmente en la adaptación de éstas al ambiente en el que se desarrollan, por lo tanto, se considera que la selección natural podría “dirigir” la evolución pero no causarla.

Muchas de las diferencias de los individuos de una población, como peso, estatura, color, etc., se deben a la acción conjunta de varios genes. A este efecto se le llama Herencia Poligénica, y sobre ella actúan la selección natural.

La mayoría de los individuos de una población están cerca del promedio de todos los rasgos, generalmente se observa que los extremos son muy escasos. Por tal motivo la curva de distribución de la población es la típica campana de Gause, cuyo significado es el de una distribución normal.

En esta curva la mayoría de los individuos con un mismo carácter se agrupan a la mitad, es decir, representan el promedio, los extremos son escasos.

¿Cómo pueden esos extremos incrementarse dentro de la población? Ello depende del tipo de selección que actúen sobre los individuos.

Se han podido identificar tres tipos de selección: direccional, estabilizadora y disruptiva

La primera favorece a uno de los extremos de la curva de distribución. Esto generalmente es lo que ocurre con la selección artificial, donde el producto “escoge” las características que le reportan mayores beneficios.

En la naturaleza se puede identificar cuando ocurre un cambio brusco en el ambiente, por ejemplo la invasión de una plaga, un cambio de clima inesperado, un incremento en su nicho ecológico, etc.

Ante tales circunstancias, los individuos de los extremos de la curva resultan ser los mejor adaptados y sus rasgos convertirse en los óptimos para el desarrollo de la especie, en ese momento y ambiente específicos.

La selección estabilizadora, se asocia con poblaciones adaptadas a su ambiente; si éste se mantiene constante, cualquier cambio difícilmente representa una ventaja para la especie, y aunque la variación existe e incluso pueda incrementarse, la selección favorece a la media o promedio individual. Este es el tipo de selección más frecuente en la naturaleza, debido a que en general, podemos decir que las especies están armónicas y eficientemente adaptadas a su ambiente.

En este caso “la supervivencia del más apto se convierte en la supervivencia del más común” (24)

Por su parte la frecuencia de los individuos de los extremos se mantiene más o menos constante a través de los otros mecanismos de la variación, la mutación, la recombinación genética, etc.

La selección disruptiva, se produce cuando se favorecen los dos extremos de individuos de la curva de distribución de una población, eliminándose por tanto la media o promedio. De ello resulta curvas bimodales o con dos picos.

Observa las siguientes curvas de distribución de una población y escribe en el espacio correspondiente el tipo de selección que representan.

Figura 42.

En las poblaciones puede ocurrir cualquier tipo de selección e incluso pasar de un tipo a otro dependiendo de las condiciones ambientales que imperen en un momento determinado.

Independientemente del tipo de selección, el resultado en la población es su ADAPTACIÓN al medio en el que se desarrolla, en un momento particular.

La adaptación es la capacidad de los organismos de “ajustar” su estructura, su fisiología y su conducta a una serie de condiciones ambientales imperantes en un medio específico por un tiempo determinado.

La adaptación incluye tanto cambios en la morfología como en el funcionamiento orgánico y conductual de las especies. Generalmente no son de un solo tipo sino que unas y otras se relacionan o complementan.

La adaptación de las especies se puede apreciar a partir del número de descendientes que permanecen en un ambiente por varias generaciones en los diferentes medios o ecosistemas de la Tierra.

De acuerdo con lo anterior podemos decir que cada una de las especies de los diferentes habitats, son “exitosas” en su medio en tanto las características que poseen les permite sobrevivir, dejar descendencia fértil y desarrollarse adecuadamente en su nicho ecológico.1

Figura 43.

Hasta este momento se han expuesto algunos medios a través de los cuales se puede explicar el proceso evolutivo; como parte de él o mejor dicho resultado de él existen muchas especies diferentes y surge la pregunta.

¿Cómo se originan las especies?

A través del proceso de especiación, en el cuál una población pierde la capacidad para cruzarse con poblaciones emparentadas y tiende a desarrollar caminos diferentes. Una especie es aquel grupo de organismos que se caracteriza por compartir un lote genético, reproducirse entre sí y tener descendencia fértil.

Para que puedan originarse las diferentes especies es necesario el aislamiento de los elementos de la población.

1 Nicho Ecológico: Función que desempeñan los organismos dentro de una comunidad.

Existen básicamente dos corrientes que tratan de explicar como ocurre el aislamiento: Por barreras geográficas o por barreras ecológicas. Cualquiera que sea el resultado es el aislamiento reproductivo entre los organismos y por ende la formación de nuevas especies.

Figura 44.

E. Mayr, es el principal defensor del aislamiento geográfico o alopátrico, que consecuentemente produce el aislamiento reproductivo y por lo tanto la especiación.

Por el contrario T Dobzhansky, Grant y Ehrman, apoyan la segunda teoría –aislamiento simpátrico- donde la especiación se explica a través de mecanismos de aislamiento ecológico, sexual, estacional y etológico (conductual).

Dos poblaciones pueden ser incapaces de cruzarse si…

Figura 45.

El aislamiento geográfico es el más sencillo de observar y explicar ya que el aislamiento entre organismos de una población son separados por barreras físicas (geográficas) como pueden ser una cordillera, un río o el océano mismo.

Al quedar separados los organismos de la población, con el tiempo sufren cambios estructurales, fisiológicos y conductuales que están relacionados con el ambiente que ocupan, por tanto, después de muchas generaciones y ante la imposibilidad de intercambiar genes se constituyen como especies diferentes.

En el segundo caso o teoría, se considera que la barrera geográfica no es indispensable, ya que en la población existen diferencias en cuanto la época de reproducción (estacional), al hábitat y nicho ecológico, o bien a las estructuras reproductoras y conductas de cortejo que impiden la cruza y por tanto favorecen la especiación.

La especiación puede ser de tres tipos: filética, o en serie, secundaria o por hibridación y primaria o verdadera.

La filética explica el origen de una especie a partir de otra y que requiere largos periodos de tiempo.

Figura 46.

“Las formas posteriores se van alejando cada vez más del ancestro original”

La especiación secundaria o por hibridación, tiene como origen la participación de dos especies diferentes, pero cercanas que al cruzarse forman una tercera con características propias.

Figura 47.

Este tipo de especiación es muy frecuente en vegetales. En los animales frecuentemente la tercera especie es estéril, tal es el caso de la cruza entre el caballo (o yegua) y burra (o burro), donde el producto es mulo.

En las plantas aún cuando los productos sean estériles el “problema” se resuelve a través de la poliplidía, o por reproducción vegetativa. Son ejemplos de este tipo de especiación el colinabo, el trigo, el maíz y el algodón.

El último tipo de especiación, primaria o verdadera, es cuando una especie se diversifica dando origen a dos o más.

Figura 48.

Puede ser simpátrica, debido al aislamiento reproductivo, producto o de barreras ecológicas, fisiológicas y conductuales, o bien alopátricas, donde el aislamiento reproductivo tiene como antecedente el aislamiento geográfico.

En resumen el proceso evolutivo implica una gran variedad de mecanismos que se explican a través de la combinación de diferentes disciplinas de amplio campo de estudio de la Biología, tales como la genética, la ecología de poblaciones y la etología, la biogeografía, la biología molecular entre otras. No es un proceso con un solo origen se trata de un complejo engranaje de fenómenos que cada día se esclarecen y amplían para dar una explicación cada vez más completa de la evolución, pero de ninguna manera acabada, y que el conocimiento continúa enriqueciéndose con nuevas aportaciones científicas y tecnológicas.

SÍNTESIS MODERNA DE LA EVOLUCIÓN

POBLACIONES CON VARIACIONES GENÉTICAS

MEDIO AMBIENTE

SELECCIÓN NATURAL

ADAPTACIÓN DE LAS POBLACIONES

AISLAMIENTO REPRODUCTIVO

ESPECIACIÓN

5. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA ESPECIE HUMANA

¿Ha estado el hombre sujeto al proceso evolutivo?

¿Es un caso especial?

Todos los seres vivos están emparentados en mayor o menor medida, pues proceden de las formas de vida primitivas, el hombre no se excluye de lo anterior y además desde el actual punto de vista evolutivo, esta especie no es la cúspide de la creación, sino solamente resultado de procesos evolutivos similares a los que operaron en otras especies.

La inquietud científica acerca de los orígenes del hombre ha transcurrido en diferentes etapas históricas y por ello las interpretaciones de las evidencias encontradas han sido diversas. Antes de la proposición del hecho evolutivo los fósiles carecían de importancia, cuando comenzaron los análisis formales de éstos, se encontraron con que contaban con restos muy fragmentados que podían hallarse en áreas cercanas o muy alejadas y que no han sido descubiertos en el orden cronológico en que vivieron, además de que en ciertos momentos no se tenían las técnicas de estudio adecuadas.

Lo que la Teoría Sintética de la evolución puede decirse actualmente del proceso de hominización está basado en la investigación interdisciplinaria y se ha requerido de un verdadero trabajo de equipo entre diversos especialistas para resolver preguntas y formular teorías, sin embargo, es evidente que el propio avance en este campo, cada vez encuentra nuevas pruebas, suscitando reinterpretaciones de las ya conocidas y la reconsideración de hipótesis, de modo que aún ahora no hay un planteamiento absolutamente aceptado y permanente, pero si un horizonte cada vez más completo e interesante.

Figura 49.

Cada vez se tiene un panorama más completo de la historia evolutiva del ser humano. (Tomado de Darwin, Ch. “El origen de las especies”. CONACYT, 1984).

Para facilitar la comprensión del proceso evolutivo humano, es necesario conocer las transformaciones que ha sufrido el ambiente terrestre, ya que es un hecho que éste ha tenido un profundo efecto en el desarrollo de todas las especies incluyendo la del hombre. También es importante analizar algunos árboles filogenéticos que nos permitan ubicar la posición de nuestra especie con respecto a otras; por tales razones se intercalarán los esquemas pertinentes que nos sirvan para dichos fines.

El siguiente cuadro muestra un panorama general de las eras geológicas de la tierra, así como los sucesos biológicos y físicos más relevantes, teniendo como base el registro fósil.

ERA PERIODO ÉPOCA CONDICIONES AMBIENTALES SUCESOS BIOLÓGICOS IMPORTANTES
CUATERNARIA RECIENTE Retroceso de la última glaciación, el Clima más benigno. Evolución del hombre
PLEISTOCENO Cuatro glaciaciones periódicas. Origen del hombre (?) gran radiación de los mamíferos y de las plantas con flores.
CENOZOICA PLIOCENO Clima frío, actividad volcánica. Aparición de zonas templadas.
50 – 75* MIOCENO Clima templado semiárido.
TERCIARIO OLIGOCENO Clima cálido y húmedo.
EUCENO Clima caliente.
PALEOCENO Clima caliente.
CRETÁCICO Fluctuaciones del clima, formación de grandes cadenas montañosas, desaparición de zonas pantanosas. Extinción de los grandes reptiles. Primeros primates. Primeras plantas con flores.
MEZOZOICA JURÁSICO Mares continentales poco profundos, Clima muy cálido. Gran radiación de los grandes reptiles. Primeras aves.
130 – 200* TRIÁSICO Clima caliente, muchos desiertos, se extienden los continentes. Primeros mamíferos. Terápsidos dominantes.
PÉRMICO Elevación de continentes con desaparición de mares continentales, Clima seco y frío, zonas áridas, glaciación. Extinciones marinas importantes. Pelicosaurios dominantes.
PENSILVÁNICO Tierras planas pantanosas, elevación y enfriamiento de terrenos. Primeros reptiles.
CARBONÍFERO MISSISÍPICO Clima caliente y húmedo, mares extensos poco profundos, elevación de algunos terrenos, enfriamiento. Pleridospermas.
PALEOZOICA 300 – 350* DEVÓNICO Pequeños mares interiores poco profundos, algunas regiones elevadas y áridas. Primeros anfibios. Diversificación de peces con mandíbula.
SILÚRICO Baja la temperatura, extensas inundaciones, grandes mares continentales, aridez periódica. Primeras plantas vasculares terrestres.
ORDOVÍCICO Gran hundimiento de tierras, climas cálidos hasta el ártico, mares interiores. Diversificación de Metazoarios.
CÁMBRICO Terrenos bajos, mares interiores y clima suave. Primeros peces. Primeros cordados.
PRECÁMBRICA 1500* EDICARIENSE Rocas ígneas y metamórficas, pocas sedimentarias. Gran erosión y actividad volcánica. Perturbaciones geológicas. Primeros elementos esqueléticos, primeros metazoarios de cuerpo blando, primeros animales celomados.
AZOICA 3000* Actividad volcánica. Formación de los océanos. Origen de la vida (?)

• Tiempos de duración aproximados y estimados en millones de años. Los tiempos más antiguos se ubican en la parte baja del

cuadro y los más recientes en la parte alta. Tomado de Suárez y L: G: L: , 1990. ; Weisz. P. 1982.; Casamitjana A. 1981.

Figura 50.

¿Cómo eran los primeros mamíferos?

Hace aproximadamente unos 200 millones de años, a partir de un grupo de reptiles primitivos, se generaron los primeros mamíferos y no obstante que se conocen pocas evidencias, partes de cráneos, dientes y algunas mandíbulas, se ha podido inferir que eran animales tan pequeños como un ratón actual, sus dientes indican una dieta carnívora, pero seguramente dada la competencia con animales más grandes, su alimentación consistía en pequeños gusanos, insectos, frutas, brotes tiernos y tal vez huevos; por el tamaño de sus orbitas oculares se cree que hayan sido de hábitos nocturnos y casi con certeza puede decirse que eran de “sangre caliente”.

Durante más de 120 millones de años, esos pequeños animales subsistieron discretamente en un ambiente que estaba avasallado por los gigantescos reptiles, sin embargo a finales del cretácico éstos se extinguieron y si bien las causas de ese hecho siguen en discusión, lo importante es que en esa etapa geológica comenzó la gran radiación de la Clase Mammalia. Tal vez entonces aquellos antiguos mamíferos divergieron en tres líneas los Prototherios o mamíferos ovíparos, como los ornitorrincos; los Metatherios o marsupiales, como canguros y Koalas y los Eutherios o placentarios, que son el grupo más numeroso y entre los que se cuentan leones, delfines, lobos. ciervos, roedores, murciélagos, el hombre, etcétera.

a) Ornitorrinco. Es un mamífero como el perro y el gato. Pero tiene un pico como un pato y pone huevos como ave o reptil. El ornitorrinco mide medio metro. Vive cerca de los ríos, en Australia. Come

camarones, gusanos y renacuajos.

b) Canguro. Viven en Australia y en las islas vecinas. Las madres llevan las crías en unas bolsas que tienen en el estomago. Al nacer, una cría de canguro sólo mide 2 centímetros. Pero un canguro mayor puede tener casi

2.50 m. de alto y puede dar saltos de trece metros. El canguro come plantas

c) Ciervo. Es el único animal que tiene cuernos ramificados. El ciervo rojo, el ciervo de cola blanca, el reno, el alce y el caribú son variedades del ciervo. El pudu, el ciervo más pequeño, tiene unos 30 cm. de alto. El alce americano, el mayor ciervo, tiene unos 2 m. de alto. Los ciervos comen hierbas y plantas.

En la siguiente figura se ilustran las manos de algunos primates; obsérvalas atentamente y señala las características comunes y diferentes que identifiques.

  1. ________________________________________________________________
  2. ________________________________________________________________
  3. ________________________________________________________________
  4. ________________________________________________________________

Dentro de los placentarios se incluye el Orden de los Primates y a este pertenecen el hombre, los monos y los lémures entre otros.

¿Cómo se caracteriza a los primates?

Como grupo, estos animales son difíciles de definir ya que no presentan rasgos que los aparten mucho de otro mamífero, de modo que ellos son mejor explicados desde el punto de vista de sus tendencias evolutivas, la mayoría de las cuales están relacionadas con su modalidad de vida arbórea.

Generalmente tienen cinco dedos, siendo el pulgar divergente, lo que proporciona capacidad de aprehensión y manipulación afinada, que alcanza su máxima expresión en el hombre. Tiene una amplia rotación del brazo y sus falanges no tienen zarpas sino uñas, las que dejan libres el área táctil del dedo aumentando la sensibilidad de exploración. Presentan tendencia hacia los ojos frontales, visión estereoscópica, percepción visual muy fina y a color, puede ser que sea por eso que hay una disminución en la dependencia del olfato. Tienen clara propensión a sentarse erguidos cambiando la orientación de la cabeza y favoreciendo la mirada de frente, se dice que de esa posición se derivó una verticalidad más permanente y el bipedalismo humano. Por último una modificación de la conducta es la tendencia hacia el cuidado creciente de las crías, las que tienen largos periodos de sujeción materna y aprendizaje.

No todas las tendencias descritas se presentaron en todos los primates y en donde si se manifestaron, no fue al mismo tiempo que en otros. Realmente estas disposiciones sólo reflejan el potencial adaptativo que tienen esos organismos como grupo.

** Ilustración del orden primate.

Familia Hilobátidos (monos, gibones)*

¿Cómo comenzó la historia del ser humano?

Hace unos 30 millones de años, a mediados del mioceno, existió un grupo de primates antropomorfos: el género Dryopithecus, el cual estaba distribuido a través de África, Asia y Europa; se cree que habitaban en los bosques y se alimentaban más de frutos que de hojas. Ellos se desarrollaron por unos 20 millones de años y tal vez por presiones ambientales se diversificaron adaptativamente favoreciéndose diferentes tallas, formas y estilos de vida, de modo que hace 13 millones de años se produjeron tres nuevos géneros: Sivapitecus, Gigantopithecus y Ramaphitecus.

Durante algún tiempo se aceptó que los Ramapithecus fueron el primer grupo de homínidos; los fragmentos de mandíbulas encontradas indican de 12 a 14 millones de años de antigüedad y como Dryopithecus, se cree que se originaron en África y emigraron a Europa y Asia. Medían de 90 a 110 cm de altura y serían muy parecidos a los chimpancés pigmeos actuales. Sus dentaduras señalan que se alimentaba de hojas, semillas, raíces y quizá carne cruda y huesos. Se dice que utilizaban las manos para arrancar la vegetación y esto favoreció la postura erecta. Estas poblaciones vivieron cerca de bosques, lagos, ríos, y arroyos, seguramente comían de día y dormían en los árboles por las noches. Al reducirse las superficies boscosas, es probable que hayan emigrado hacia zonas de matorral y sabana teniendo que cambiar sus hábitos a cazadores-recolectores usando más sus manos y favoreciendo considerablemente el bipedalismo.

Pero ¡Cuidado! Pruebas bioquímicas recientes sugieren que los ramapitecos tuvieron más bien una evolución paralela con los homínidos y no deben figurar como un ascendiente común. Tal es la razón por la que algunos autores ignoran a este grupo en la filogenia del hombre. Hoy se cree que tanto Sivapithecus como Ramapithecus fueron dos especies de un mismo género y que ellos dieron origen a los antropomórficos asiáticos, (monos del viejo mundo: macacos, babuinos, gibones, etc.). Cualquiera que sea el resultado de las investigaciones estos hechos son una prueba más de la evolución.

En la actualidad se admite que los homínidos conocidos más antiguos son los denominados como Género Australopithecus, (mono del sur). Su edad se calcula en 3 a5 millones de años y eran caminantes en dos extremidades y terrestres. Vivían en África en praderas abiertas, cerca de corrientes de agua, posiblemente cazaban lagartijas, roedores, conejos y pescarían; su talla no sería mayor de 120 cm y su peso de menos de 25 kg; junto a sus huesos fosilizados se han encontrado rudimentarios utensilios de piedra y de hueso, los que fueron modelados para cortar o raspar.

Figura 58. a) Utensilios de los australopithecus útil cortante (a la izquierda) y “hacha de mano” primitiva (a la derecha). Estos utensilios a veces llamados “pebble” (guijarros) fueron utilizados por los homínidos australopitecinos hace 1 – 2 ½ millones de años o más.

(Tomado de Weisz, 1972)

¿Hubo divergencia dentro de este grupo?

¿Alguno de ellos fue el ancestro del hombre moderno?

Los vestigios de estos animales no han aparecido en orden cronológico de antigüedad como ya se dijo, además algunos fueron encontrados en mejor estado y otros más deteriorados, obviamente han sido descubiertos y analizados por antropólogos distintos de modo que también hay interpretaciones diferentes, no obstante hay consenso en la opinión de que éste grupo es importante por que su postura erguida sugiere que el bipedalismo permanente apareció mucho antes de que comenzara a aumentar la capacidad craneana y también, en que la historia filogenética de este género se inició con Australopithecus afarensis (Lucy), según los datos más recientes.

La especie anterior fue encontrada en 1975, en la región africana de Hadar, Etiopía. Se trata de una hembra joven cuyo esqueleto se preservó casi completo mostrando una capacidad craneana de 400 cm3 aproximadamente; sus molares señalan una dieta omnívora y es el vestigio homínido más antiguo que se ha descubierto.

Nombre vulgar asignado a este especimen fósil en honor a la canción de los Beatles, “Lucy en el cielo de diamantes”, que estaba siendo escuchada cuando hacían la identificación taxonómica de tal individuo.

Figura 59. a) Uno de los homínidos más completos y más antiguos hallados hasta ahora, llamado Lucy por su descubridor Donald Johanson. Lucy y otros miembros de la Primera Familia, como los llama Johanson, fueron descubiertos en el triángulo de Afar en Etiopía. Johanson sostiene que representa una especie aparte. Australopithecus afarensis. Pero otros consideran que pertenece a A. Africanus. La Primera Familia, extraordinaria colección fósil que representa 35 a 65 individuos distintos, fue contemporánea de los australopitecinos descubiertos por el grupo de Leakey en Laetoli, a 1600 kilómetros de distancia, cuyas pisadas aparecen en la figura 56-1. b) Cráneo y pelvis de un chimpancé (izq.) y un miembro de la Primera Familia (der.). Los cráneos son muy similares pero las pelvis son por completo distintas. La pelvis de la derecha es casi la misma que la humana moderna. La conclusión es que los homínidos caminaban bien erguidos antes de que se produjese un aumento importante en el tamaño del encéfalo.

Tomado de Johanson. , D. 1982)

Tal parece que A. Afarensis, dio origen a otros grupos de australopitecos: A. africanus y

A. boisei, el primero junto con A. afarensis se consideran formas gráciles y los dos siguientes, formas robustas.

A. africanus, vivió en el sur de África hace 2.5 a 3 millones de años, con una talla media aproximada de 140 cm y peso de 27kg., su capacidad craneana era de 450 cm3 y sus dientes indican dieta omnívora. Antes de aparecer “Lucy “, se consideraba a este grupo el ancestro que dió origen al hombre actual, se encontró en 1925 y se le dio originalmente el nombre vulgar de niño de Taung.

En c y e se puede comparar el cráneo de Taung con el de un niño Homo sapiens (Tomado de Johanson, D. 1982)

A. robustus, se descubrió en Sudáfrica, en 1938 y 1947, (el primer nombre que se le dio fue Paranthropus robustus), se ha calculado su edad de 1 a 2.5 millones de años y en promedio medía 150 cm., su peso era de 45 Kg y su capacidad craneal de 530 cm3; el desgaste dental hace pensar en una dieta vegetariana.

Australopithecus robustus

A. boisei, fue hallado en Olduvai y Laetoli, Tanzania (África), en 1959, en esa época se le dió el nombre de Zinjanthropus boisei (el hombre rompenueces); en los años 80aparecieron en Turkana, Kenia (África), otro espécimen igual, al que se dató en 2.5 millones de años. Algunos caracteres coinciden en ambos fósiles, por ejemplo la capacidad craneal, sin embargo en este último se sugiere una musculatura más robusta y facilidad para masticar sustancias vegetales duras, semillas y nueces, por estas razones los expertos no coinciden y para algunos los dos vestigios corresponden a A. robustus, mientras que para otros se trata de dos especimenes diferentes. Aparentemente en lo que sí hay acuerdo es en que ninguna de las formas robustas de australopithecus es un ascendiente del hombre, sino que son grupos que se extinguieron hace tiempo.

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Los “habilis” comparten la carne, pues es suficiente para todo el grupo. Después siguen su camino y abandonan los utensilios y los huesos.

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¿Cuándo utilizó el fuego?

Hace 1.5 millones de años se presentaron en el planeta una serie de severos cambios ambientales, en los que ocurrieron cuatro glaciaciones que cubrieron de hielo desde los polos hasta las zonas templadas, entre cada etapa helada se manifestaron periodos interglaciales calientes y en ellos los hielos retrocedían. La última regresión comenzó hace 20000 años y aún no ha terminado, pues todavía hay regiones heladas en los polos. Los hielos del Pleistoceno tuvieron una enorme influencia en la evolución humana y puede decirse que fue puesto a prueba el potencial adaptativo de los hombres tempranos.

Es entonces que surge el Homo erectus, el primer humano verdadero, aceptado casi unánimemente por los científicos y a quien se ha conocido con diferentes nombres: Pitecanthropus erectus, (el hombre-mono), el hombre de Java, el hombre de Pekín o Sinanthropus pekinensis y el hombre de Heidelberg; en realidad cada forma de llamarlo más bien señala el lugar en que fueron encontrados sus vestigios, esto a su vez apunta al hecho de que tuvieron una amplia distribución geográfica y dado que el representante más antiguo de ese grupo (1.5 millones de años) fue descubierto en Turkana, Kenia, seconsidera también que se originó en África y que tal vez por presión ambiental y competencia con otras especies, pero gracias a su capacidad adaptativa pudo radiarse a tan distintos lugares. Aunque las poblaciones de los diversos yacimientos exhiben variaciones en las formas, los individuos tuvieron algunos rasgos comunes: el cráneo tenía una capacidad de 800 a 1200 cm3 siendo el promedio 1000 cm3 éste era de paredes gruesas y macizas, sus frentes eran bajas, las mandíbulas voluminosas, sin mentón y con dientes grandes. Su estatura promedio era de 150 – 170 cm y obviamente caminaba erguido y a zancadas.

Eran cazadores de los grandes y abundantes herbívoros de esa época, aunque se ignora como lo hacían pues no se considera que las herramientas que fabricaban hayan sido eficientes con animales tan feroces y de tan considerable talla: elefantes, rinocerontes, antílopes, osos y babuinos gigantes, se presume que los azuzaban con fuego hasta pantanos y acantilados, en donde al quedar inmovilizados eran fácil presa de los hombres.

Muy cerca de los restos de estos hombres han aparecido huesos de australopitecos, lo que ha levantado polémica acerca de un posible canibalismo por parte del Homo erectus. No se duda acerca de que al menos para esta actividad, haya sido necesaria y ventajosa alguna forma de comunicación, pero no hay evidencias al respecto.

La herramienta que este hombre fabricaba era de piedra tallada y comúnmente eran hachas de mano, las cuales se modelaban según un patrón formal; tanto en Asia, comoen Europa y África, este dato hace suponer que había surgido ya, una tradición que se transmitió generacionalmente, y también que hubo intercambio de conocimiento entre estos grupos humanos.

Homo erectus, conocía el fuego, pero no hay pruebas de que haya podido producirlo, más bien lo recogía de los incendios ocasionados por los rayos en las praderas o de los volcanes activos en esa época y una vez que lo conseguían, entonces debían conservarlo. Los vestigios más antiguos de uso de fuego datan de 1.4 millones de años en el Valle de Rift, Kenia, si bien está más asociado con Homo erectus data de unos 500000 años, según evidencias encontradas en Pekín.

El conocimiento del fuego permitió modificar en buena medida la vida de estos hombres: facilitaba la masticación de carnes y plantas duras, esto permitió diversificar y enriquecer la dieta. Seguramente el fuego les brindó protección contra el frío y animales. Con seguridad favoreció la vida social, ya que habrá existido un centro de actividad para calentarse y compartir los alimentos.

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Como todos los primates, estos homínidos, habrían comenzado siendo nómadas al estar siguiendo a los animales que les servían de sustento, sin embargo hay evidencias de que en ciertas temporadas acampaban cerca de ríos o lagos y que volvían a ellos cada año. Se cree, que como los australopitecos vivirían al aire libre, pero una vez que tuvieron el fuego pudieron habitar en cavernas, de donde viene que precisamente a este grupo se le llame cavernícola.

Varios autores creen que algunos de ellos construyeron viviendas con paredes de piedra, recubiertas en su interior con ramas o pieles, sostenidas por postes y de forma ovalada.

De acuerdo con la información anterior completa el siguiente cuadro comparativo entre driopitécidos, ramapitécidos y australopitécidos.

Driopithecus Ramapithecus Australopithecus
Antigüedad
Capacidad craneana
Dieta
Talla aproximada

*¿Quiénes fabricaron las primeras herramientas?

En 1964, se reportó que nuevamente en Olduvai, Tanzania, habían descubierto restos de homínidos pero cuyas características no coincidían con los australopitecos encontrados en los años 50. Los nuevos restos eran de talla más pequeña, sus dientes eran diferentes, e indicaban dieta carnívora, junto a ellos había huesos de ranas, cerdos, camaleones, pájaros, peces y pequeños antílopes, se cree que pudieron haber sido carroñeros, cazadores o ambos; pero las dos cosas más importantes: que su capacidad craneal era de 680 cm3 y que junto a los huesos se encontraron herramientas primitivas. Cuando se fecharon esos depósitos, se calculó una antigüedad de 1.8 a 2 millones de años, esto indicaría que coincidieron temporal y especialmente con las formas robustas de australopitecos, que eran vegetarianos.

No existe un acuerdo general en cuanto a la ubicación de este fósil, para algunos es un australopiteco tardío, otros lo consideran un hombre prematuro y para muchos ya es un hombre y lo llaman: Homo abilis, (el hombre diestro). Estos últimos argumentan que para fabricar utensilios, se requiere un cierto nivel de inteligencia, dado por el tamaño del cerebro, pero además el hecho de que como muestran las evidencias, estos organismos hayan traído piedras de lugares alejados para fabricar utensilios y de que con estos hayan manufacturado otros, debe ser un argumento definitivo para considerarlo como un ancestro del hombre moderno.

No obstante se ignora, si usaban algún tipo de ropa, no se sabe nada de su estructura social, religión, arte o cultura, pues en este sentido no hay evidencias. A pesar de que este hombre debe haber tenido gran plasticidad en su habilidad para ser flexible y adaptarse a un amplio rango de demandas, se cree que se extinguió hace unos 300 000 años.

*¿El lugar de origen del hombre fue África?

Las pruebas aportadas por la Biogeografía, nos conducen a reflexionar que no se debe pensar en que ninguna especie biológica se originó en una localidad geográfica restringida, ya que las condiciones ambientales que favorecieron los procesos evolutivos, pueden estar repetidas en el planeta, aunque las velocidades de presión sobre los organismos sean diferentes en los distintos lugares.

En el caso del hombre, se tienen una considerable cantidad de información proveniente del Sur y oriente de África debido a que son zonas en las hay explotaciones de yacimientos de diamantes y son constantes las excavaciones que descubren mantos fosilíferos; la propia investigación en este sentido, retroalimenta a esta industria y de esa forma se cuenta con presupuesto continuo y suficiente.

Si se contara con facilidades económicas en otros lugares, es seguro que el avance de estas investigaciones sería semejante.

* ¿De dónde surgió el Homo sapiens?

En muchos lugares del Viejo Mundo se han descubierto fósiles humanos de formas transicionales, desde cráneos con mayor capacidad que los anteriormente encontrados hasta herramientas medianamente sofisticadas. Se dice que durante la penúltima glaciación, Homo erectus, se diversificó dando origen a una variedad de tipos contemporáneos.

En Swanscombe, Inglaterra (1933, 1936 y 1955) se encontraron fragmentos de un cráneo con unos 250 000 años de antigüedad y una capacidad de 1 300 cm3; en ambos casos no se alcanza el volumen del hombre actual, pero si se supera el de Homo erectus, el análisis anatómico de sus huesos señala que se trata de formas intermedias entre éste y Homo sapiens, y se le ha dado en llamar “presapiens”, los cuales son muy semejantes a una subespecie prehistórica: el hombre de Nehanderthal.

Capacidad craneal media y peso corporal medio estimado de una selección de homínidos extinguidos.

Especies de homínidos Edad aproximada millones de años Volumen cerebral medio estimado cm3 Peso corporal total estimado kg
Ramapithecus 15 300 ? 25 – 35
H. africanus 5 450 25 – 35
H. erectus 0.5 1000 55 – 60
H. sapiens 0.2 1260 55 – 60
(Swanscombe – Steinhelm)
Procedencia: R.M. Tullar, “The Human Species”, Figs. 7 – 9 (modificada), McGraw Hill, 1977

Figura 68.

Homo sapiens primitivo. (A) Cráneos de Steinheim (a la izquierda) y de Swanscombe (a la derecha). (B) Etapas seguidas en la reconstrucción de los rasgos faciales de H. Sapiens primitivo basados en el cráneo de Steinheim. A la izquierda, molde del cráneo completo reconstruido. En el centro, las partes del cráneo en las que se insertan los músculos sirven de guía para la reconstrucción de los músculos faciales. A la derecha, busto completo.

Los primeros fósiles del homo sapiens neanderthalis, se encontraron en Alemania en 1856 y desde entonces han aparecido en toda Europa y muchos lugares de Asia. Esta subespecie surgió hace unos 150 a 200 000 años, estaba adaptada a las duras condiciones ambientales de la época, era corpulento, musculoso, con frente baja y gruesas crestas superciliares, de hecho no difería mucho de H. Erectus,, pero si tenía grandes diferencias tecnológicas y culturales.

Figura 69.

Homo sapiens neanderthalis.

(A), (B) reconstrucciones del hombre de Neandertal. © Distribución del hombre de Neandertal basada en sus restos óseos y culturales.

(Tomado de Weiss, P. Biología, 1972).

Los neardenthales fabricaron utensilios de piedra tallada: diversas armas, hachas de caza, mazos y objetos “domésticos” para raspar pieles, por lo que se cree que se cubría con ellas. Se considera que no sólo conocían, sino que sabían producir el fuego. Eran nómadas y temporalmente vivían en cavernas, en donde han dejado pruebas de que practicaban ceremonias y creían en una vida posterior, ellos sepultaban a sus muertos con ofrendas como armas y alimentos. No hay seguridad de que ya hubieran desarrollado un lenguaje hablado, pero el nivel cultural que alcanzó hace evidente que requirieron de alguna forma de comunicación para intercambiar ideas entre ellos. Eran cazadores y hay pruebas contundentes de que practicaban el canibalismo.

H. sapiens neardenthalensis no fue una especie distinta a la nuestra como se había afirmado: formas intermedias entre ellos y nosotros, encontradas en el Monte Carmelo, Palestina, confirman que se trató de una raza de H. Sapiens sapiens y que ambos grupos coexistieron en algún tiempo, generándose cruzas de las que probablemente descendemos, pero también competencia por alimento y espacio, resultando aniquilado el hombre de Neardenthal hace unos 30 a 40 000 años.

*Al fin Homo sapiens?

Después de H. Sapiens neardenthalis, el registro fósil aparece un hombre alto, 180 cm en promedio, musculoso con gran volumen cerebral: 1700 cm3 y rasgos finos; los restos de estos humanos aparecieron por primera vez en el sur de Francia, en la provincia de Cro-magnon, pero han ido descubriéndose más por toda Europa. Se calcula que dominan el panorama hace unos 30 a 20000 años y que se trata sólo de una variedad del hombre actual y nuestro ancestro más directo.

El Cro-magnon, fue el último cavernícola, sus herramientas eran de piedra pero cuidadosamente trabajadas, más pequeñas, planas y estrechas, además de una gran variedad de formas para raspar y cortar, cuchillos planos, formones, etcétera; con esos mismos útiles tallaron hueso y marfil para confeccionar puntas lisas y con espinas, arpones, anzuelos, agujas, silbatos, broches y figurillas. En este sentido no eran muy diferentes al neardenthal, pero si desarrollaron mucho más esa actitud.

Continuaron cazando, pero dado que los grandes herbívoros se extinguieron, se dedicaron a presas menores, lo que lo conduciría más tarde a la domesticación vegetal y animal.

Una notable característica de este hombre es su gran capacidad artística, que quedo plasmada en las pinturas rupestres de las cuevas que habitó; a través de ellas se sabe que practicaban rituales usualmente centrados en la caza, ya que los dibujos son casi exclusivamente de animales; la distribución de esas pinturas en las cuevas sugiere que tenían zonas consideradas sagradas.

También se sabe que estos hombres vivían en comunidades en las que era importante el sentido de colaboración grupal y que algún tiempo después de su aparición no tuvieron ya contemporáneos en cuestión de 10 a 20000 años se dispersaron por todo el planeta.

Es válido hacer hincapié, en que como en todo razonamiento científico, en lo referente a la evolución biológica humana no se debe asumir conclusiones definitivas, pues las propias bases del Método Experimental nos indican que debemos mantenernos a la expectativa de nuevos conocimientos.

Figura 77.

En el esquema se muestra las características más significativas de los probables ancestros del hombre actual, utilizando tus conocimientos al respecto y siguiendo la secuencia de los recuadros anota en cada caso el nombre del fósil correspondiente.

6. EVOLUCIÓN CULTURAL

¿Qué hace diferente al hombre de otros animales?

La aparición y el desarrollo de los seres humanos, han sido el resultado de los mismos procesos evolutivos que operaron en todos los organismos, pero al mismo tiempo junto con sus estructuras y funciones biológicas fueron desarrollando una particularidad exclusiva, la evolución cultural, la cual se refiere a la información y patrones de conducta que se transmiten a través de las generaciones mediante aprendizajes, imitaciones y ejemplos, incluye el lenguaje, los conocimientos científicos y tecnológicos, el arte, los modos de vida, los valores sociales y las creencias religiosas. La cultura no se transmite a través de la herencia biológica y sin embargo sólo los genotipos humanos pueden adquirirla, comunicarla o modificarla.

¿Qué fue lo que permitió la evolución cultural?

Desde Australopithecus hasta Homo sapiens, se ha evidenciado el aumento de la masa cerebral, de modo que es indiscutible el hecho de que este fue un factor determinante en el aumento de las aptitudes de la especie humana para sobrevivir en el medio ambiente.

Algunos autores opinan que fueron las manos en libertad lo que favoreció el desarrollo del cerebro, dando paso hacia la evolución cultural; otros más opinan que al tener la necesidad de vivir gregariamente para protegerse, lo primero que se desarrolló fue el lenguaje pues requerían de comunicación para organizarse; hay quienes consideran que fue el trabajo, la elaboración de herramientas, lo que desencadenó la cultura. Tal vez no sepamos nunca que ocurrió primero, pero lo que es indiscutible, es que no fue un hecho aislado, sino una serie de ellos que operaron paralelamente y en reciprocidad, los que finalmente condujeron a la adaptación del hombre a su ambiente. Tal vez una probable ruta para explicar el desarrollo de la especie humana antecedente de la evolución cultural sea la siguiente: el bipedalismo liberó a las manos y éstas se convirtieron en estructuras de trabajo que le permitieron adaptarse cada vez más activamente al medio generando un desarrollo recíproco entre la postura erecta, la mano y el cerebro. Las herramientas fabricadas con las manos e ideadas con el cerebro, fueron más fácilmente utilizadas en posición erguida y de esta forma pudieron vencer obstáculos diversos.

El aumento del cerebro, también favoreció el desarrollo del lenguaje la forma de comunicación a través de imágenes o símbolos para plantear actividades como la caza o la preservación del fuego; sirve también para entrenar a las crías, para alertar al grupo sobre posibles enemigos, para congregar a otros individuos o para invocar a fuerzas sobrenaturales. Puede discutirse que ya el uso del fuego favoreció la formación de grupos sociales y éstos a un lenguaje, pero en un principio éste más basado en signos, gestos y señas, más restringido en su significado. Posteriormente se desarrollaron códigos simbólicos que han permitido el lenguaje escrito y hablado. De esta manera el ser humano ha sido capaz de dejar una huella tangible sobre su proceso de desarrollo cultural-social en diferentes épocas.

Podemos decir que la evolución humana ha transgredido el aspecto de la adaptación biológica para incrementarse la creatividad de nuestra especie para poder adaptar el medio ambiente a sus necesidades a diferencia del resto de los organismos con lo que comparte la biósfera. Es por ello que la humanidad debe ser muy cautelosa en el uso que hace de todos y cada uno de sus inventos y descubrimientos para preservar el medio en el que vive, ya que de otra manera también se expone a desaparecer de la faz de la Tierra.

El proceso de evolución biológica del hombre continúa lentamente, pero para Homo sapiens ya no significa un mecanismo de adaptación predominante, pues uno de sus resultados: la evolución cultural, es lo que le permite la domesticación del ambiente para sobrevivr, siendo este tipo de evolución mucho más rápida y perceptible.

El siguiente cuadro basado en la división histórica-materialista del desarrollo del hombre, muestra un panorama general de los principales momentos y los hechos más relevantes en tal proceso, el cual abarca desde hace 2 millones de años a la fecha.

Antigua Época Paleolítica Nomadismo, comunismo primitivo; sin clases sociales. Caza, pesca, recolección de frutas; no existe la propiedad privada Empírica sin base teórica experimental. Domina el fuego. Elaboración de instrumentos de piedra. Idealista Politeísta
Surge el Agricultura.
Edad Época Neolítica sedentarismo, forman pequeñas Domesticación vegetal y animal. Empírica. Ganadería. Piedra tallada. Idealista Mágica
aldeas. Cerámica primitiva.
s Metales Época del Bronce o Preclásica Forman ciudades fluviales. Se introducen sistemas de riego en la agricultura. Se inicia el comercio. Empírica. Metalurgia. Uso de animales de carga. Probable invento de la rueda. Medicina Idealista
Plutocracia Florece el comercio
Edad de lo Época del Hierro o Clásica esclavista, surge la clase rica en el poder. Clases Amos Sociales Esclavos y las artesanías. Se genera la propiedad privada, que incluye a los medios de producción, la producción y la vida Deductiva. Razonamiento de lo general a lo particular Metalurgia. Matemáticas. Lógica. Medicina. Biología. Idealista Materialista
del hombre.
Edad Media Época Medieval Feudalismo Clases Clero Sociales Sr. Feudal Siervos. Comercio. Navegación. Ganancias por pagos tributarios procedentes de los pueblos dominados en acciones belicosas. Dogmático. Razonamiento determinista sin aceptación de escepticismo Pólvora. Brújula. Imprenta. Idealista Cristiana
Edad Moderna Renacimiento Desarrollo de la burguesía Clases Sociales Sr. Burgués Propietarios Comercio, manufactura. Nace el capitalismo, el burgués posee los medios de producción; el proletario posee sólo su fuerza de trabajo. Deductiva. Inductiva. Razonamiento de lo particular a lo general. Observación y experimentación sistemáticas: Método Científico. Mundo heliocéntrico, órbitas elípticas de los planetas en torno al sol; circulación sanguínea. Leyes del movimiento de los cuerpos. Fundación de sociedades científicas, arte, etc. Materialista
Burguesía
EdadCt Siglo XIX Revolución Industrial. Se plantea el socialismo. Capitalista: Imperialismo colonial. Rige el Método Científico Experimental. Desarrollo de las ciencias Física, Química, Biología. Materialista
Siglo XX Burguesía imperialista. En el socialismo se trata de abolir las clases sociales. Capitalista: Monopolios industriales Método Científico experimental Energía atómica. Cibernética. Medicina nuclear. Ingeniería genética Materialista

Resuelve el siguiente cuestionario considerando la información antecedente.

  1. Explica brevemente que es la cultura.
  2. ¿Cómo se relaciona la evolución cultural con los cambios biológicos de los homínidos?
  3. ¿Qué diferencia hay entre la herencia cultural y la herencia biológica?

4. ¿Qué significado tiene para el ser humano la evolución cultural?

5. ¿Cuáles son las principales diferencias tecnológicas, sociales, metodológicas y filosóficas, entre la época paleolítica, medieval y actual?

Una preocupación del hombre ha sido siempre, el cuestionamiento de la dinámica de la naturaleza y sus integrantes, incluido el mismo hombre, y en cada etapa histórica se ha planteado una respuesta acorde a las características socio-culturales del momento.

Una de las primeras explicaciones en tal sentido sería la corriente idealista, en la que todo corresponde a un origen predeterminado y estados inmutables de los organismos (fijismo). Más tarde se propone un proceso de cambio, a partir de la información obligada de estructuras por exigencias ambientales y la capacidad de transmitir tales características a la prole. Con la acumulación de los conocimientos biológicos, se replantean esas proposiciones y surge la teoría de la selección natural, como la causa de la variación de las especies, para adaptarse y sobrevivir: La Evolución.

Toda la serie de pruebas directas e indirectas, que han ido proporcionando diferentes ciencias, han sustentado cada vez más solidamente la teoría de la Evolución, en la cual el surgimiento del hombre ha sido de especial interés.

Actualmente se tiene un bosquejo más completo de la historia filogenética humana, pero es prudente y razonable considerar un mayor cúmulo de información antes de emitir conclusiones definitivas.

I. PRÁCTICA DE LABORATORIO: elaboración de modelos de fosilización.

OBJETIVO: Que el estudiante conozca la importancia de los fósiles en la explicación del proceso evolutivo a través de la elaboración de algunos modelos de los tipos de fosilización, para que comprenda como se han preservado algunos restos de organismos antiguos.

CUESTIONARIO DE CONCEPTOS ANTECEDENTES.

  1. ¿Qué es la fosilización?
  2. Menciona cuáles son las características necesarias para que un organismo se fosilice.
  3. ¿Cuáles son los principales procesos de fosilización?
  4. Explica que es un fósil guía.

MATERIAL:

– Conchas grandes y pequeñas de 1 Parrilla eléctrica moluscos (caracoles, almejas, 1 Espátula de acero ostiones)* 1 Cuadro de madera de 30 x 30 cm

-Semillas* 1 Agitador de madera de 30 cm

Huesos.*
Hojas delgadas, grandes y pequeñas 1 Palangana o cubeta de plástico de 30 x secas o deshidratadas (helechos, 30 cm de diámetro. hiedra, etc.)* 10 gr Brea G. T.

Flores pequeñas y deshidratadas* 5 ml aceite comestible.

Artrópodos pequeños
2 ó 3 Pinturas para acuarela*
5 Hojas de papel*

-2 Lata o recipiente de metal (atún, lechera, etc.)*

1 Trozo de papel aluminio de 12 x 7 cm*
¼ kg yeso*
½ kg plastilina*

(*) Material que debe aportar el estudiante

PROCEDIMIENTO:

I. Ablanda la plastilina, unta los huesos, las semillas y las conchas grandes con el aceite, saca sus moldes y retira los ejemplares. En la palangana mezcla el yeso con agua hasta lograr una consistencia semisólida y viértela dentro de los moldes de plastilina, espera a que se endurezca y separa el vaciado del molde. Una vez endurecido los sobrantes de yeso, deposítalo en una bolsa de plástico y tíralo al cesto de la basura ya que si lo agregas a la tarja ésta puede taparse.

II. Elabora una cajita para inclusión con papel aluminio1. Toma con la espátula menos de 10 gr de brea y deposítala en la lata o recipiente de metal, caliéntala hasta fundirla. No dejes mucho tiempo calentando ya que se pondrá obscura.

III. Con las acuarelas pinta las hojas de planta y antes de que seque haz una impresión de ellas sobre hojas de papel.

DISCUSIÓN

1. Identifica los procesos de fosilización que representan los modelos elaborados.

__________________________________________________________________

1 Ver instrucciones al final de la práctica.

2. Explica cuales son las ventajas de conservación para los ejemplares en cada caso.

3. Escribe las diferencias entre inclusión, molde, vaciado e impresión.

CONCLUSIONES

-Redacta brevemente tus conclusiones respecto a esta actividad de laboratorio.

CAJA PARA INCLUSIÓN

Dobla tu hoja en tres partes tanto horizontal como verticalmente, marca bien los dobleces. Une los lados A y B y dobla hacia C. Dobla la pestaña superior hacia abajo y afuera.

Para deshidratar las hojas y flores, se deben poner entre hojas de papel periódico y prensar con unas maderitas o bien dejar bajo un libro pesado, durante tres o cuatro días, cambiando diario la hoja de periódico.

I. Al elaborar tus modelos de fosilización es conveniente que diferencies a cada uno de los tipos considerando la velocidad de sedimentación de los materiales, así como las ventajas que representan una inclusión en ámbar frente a un molde, un vaciado o simplemente una huella.

II. La relación con el ensayo sobre las diferencias del Lamarckismo, Darwinismo y Síntesis Moderna, no pierdan de vista la época en que se desarrolla cada una de estas teorías con el propósito de que comprendas más cabalmente por que cada autor o grupo de autores llegó a diferentes conclusiones y de que manera el propio avance científico ha favorecido el desarrollo del conocimiento biológico. En la evolución del ser humano es de vital importancia la serie de cambios morfológicos y fisiológicos que pueden inferirse a través de los fósiles ya que constituyen la prueba directa de la evolución y de posibles modificaciones ambientales, las que actuaron seleccionando aquellas variantes de homínidos que poco a poco fueron dando origen al hombre actual.

Cabe destacar también, de evolución cultural del ser humano, ya que ello le ha permitido transformar su ambiente; estudiarlo y buscar respuestas a los fenómenos naturales que lo rodean. Sin embargo por ello mismo la especie humana debe ser muy cautelosa en el cuidado y administración adecuada de la naturaleza.

Para que te percates de algunas de las etapas del desarrollo histórico del hombre, te sugerimos que hagas una visita al Museo de Antropología e Historia en el Bosque de Chapultepec, en la ciudad de México, o bien a cualquier otro análogo cercano a tu comunidad.

En el caso de la Ciudad de México, podrás además recorrer el Museo Tecnológico de la Comisión Federal de Electricidad, también en Chapultepec (3ª. Sección), para que te des cuenta del avance del conocimiento del hombre en este campo.

En algunos estados de la república mexicana existen museos similares o bien se exhiben exposiciones temporales al respecto, ¡No te las pierdas!

Seguramente tu centro escolar tiene aparatos de video, solicita que te proyecten las películas “2001 odisea del espacio”, “el vínculo olvidado”, “la guerra de fuego”, “los cavernícolas”, o cualquier otra que puedas discutir con tu asesor o profesor a la luz de la teoría de la evolución.

ASSIMOV, I. La fuente de la vida. Limusa. México. 1972. COLEMAN, W. La Biología en el siglo XIX. FCE – SEP. México. 1985. CONACYT. El hombre en la evolución. CONACYT. México.1982. CURTIS, H. Biología. Panamericana. México.1983. DOBZHANSKY, T. et al. Evolución. Omega. España. 1988. DODSON, E. O. Evolución: procesos y resultado. Omega. España. 1963. FANCELLO, O. El camino de la ciencia. (I y II). CONACULTA. México. 1990. GRASSE, P. P. La evolución de lo viviente. Blume. España. 1977. JOHANSON, D. Y E. Maitlad. El primer antepasado del hombre. Planeta. México. 1982. JOHANSON, G. E. L. Evolución. CECSA. México. 1987. KIMBALL, J. W. Biología. Fondo Educativo Interamericano. México. 1982. MAYR, E. Et al. Evolución. Scientific Américan. 239 (3). 1978. MIRÓ, E. Evolución. Alambra. España. 1981. NIESTURJ, M. F. El origen del hombre. MIR. Moscú. 1979. NÚÑEZ, F. y L. F. Jiménez, G. Evolución y filogenia humana. Ciencias. México. 1988. ORAM, R. F. Biología: sistemas vivientes. CECSA. México. 1984. PIÑEIRO, D. De las bacterias al hombre: La evolución. FCE. México. 1987. SHERMAN, V. e I. Sherman. Biología: perspectiva humana. Mc Graw Hill. México. 1987. SOLOMON, E. P. Et al. Biología. Interamericana. México. 1987. STARR, C. Biology: Concepts and Applications. Wadsworth publishing, Co. USA. 1991. SUÁREZ, L. G. L. Evolución. CCH. UNAM. México. 1990.

TEMPLADO, J. Historia de las teorías evolutivas. Alambra. España. 1988. VALLOIS, H. y A. Vandel. Los procesos de hominización. Grijalvo. México. 1969. WALLACW, R. A. Evolución y microorganismos. Trillas. México. 1990. WEISZ, P. La ciencia de la Biología. Omega. Madrid. 1972. WEISZ, P. La ciencia de la Zoología. Omega. Madrid.1985.

 

BASES GENETICAS DE LA EVOLUCION


PROPÓSITO

INTRODUCCIÓN

CUESTIONAMIENTO GUÍA

      1. GENÉTICA MENDELIANA
      2. 1.1 FUNDACIÓN DE LA GENÉTICA

 

  • 1.2 GENES, GENOTIPOS Y GENOMA
  • 1.3 CRUZA MONOHÍBRIDA
  • 1.4 HERENCIA INTERMEDIA
  • 1.5 CRUZA DIHÍBRIDA
  • 1.6 ALELOS MÚLTIPLES
  • 1.7 HERENCIA MULTIFACTORIAL

 

    1. HERENCIA LIGADA AL SEXO

 

  • 2.1 DETERMINACIÓN DEL SEXO
  • 2.2 ENFERMEDADES LIGADAS AL SEXO

 

    1. HERENCIA NO MENDELIANA

 

  • 3.1 CLONES Y REPRODUCCIÓN ASEXUAL

 

    1. VARIABILIDAD

 

  • 4.1 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
  • 4.2 TIPOS DE MUTACIONES
  • 4.3 COMBINACIONES
  • GENÉTICA DE POBLACIONES

 

5.1 POBLACIÓN

5.2 LEY DE HARDY-WEINBERG PRÁCTICA DE LABORATORIO NÚM. 6: GENÉTICA

RECAPITULACIÓN ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN ACTIVIDADES DE GENERALIZACIÓN LINEAMIENTOS DE AUTOEVALUACIÓN BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

En este fascículo estudiarás los mecanismos de la herencia responsables de las similitudes y diferencias que muestran los descendientes respecto de sus progenitores, cómo se determina el sexo, como puede ser dañada tu información genética, etcétera.

De los cuatro principios guías, que conoces desde Biología I, analizarás y comprenderás que la continuidad y la diversidad de las especies de organismos están íntimamente enlazadas, y la base de su funcionamiento la encontramos en el ADN que poseen. Debes recordar algunos temas que estudiaste en Biología I, como son la estructura de los ácidos nucleicos y las proteínas, la función y los mecanismos de las células para dividirse (fisión binaria, mitosis y meiosis), así como los conceptos de probabilidad y combinación que estudiaste en primaria y secundaria.

En estas páginas aprenderás, además de conceptos, algunos métodos para predecir el físico de las generaciones de organismos y poblaciones. Los avances de la Genética médica han permitido establecer el importante papel de la herencia en el origen y desarrollo de muchas enfermedades (fenilcetonuria, síndrome de Down, diabetes, arteroesclerosis, cáncer y otros). No es difícil que en tu futuro, e incluso en tu presente, entres tú, o tus conocidos, en contacto con esos padecimientos y entonces tus conocimientos genéticos te permitirán comprender mejor la situación, procederás de un modo más libre, carente ya de varios prejuicios y te será más fácil acudir con el especialista adecuado.

Este material también te será útil para comprender cómo evolucionan las especies (lo cual estudiarás en el fascículo VII), pues la Genética es una de las bases de la evolución orgánica. Ello es importante porque expandirá tu mirada a horizontes más amplios en el tiempo y el espacio, ampliarás tu concepción de la realidad y probablemente permitirá un comportamiento más responsable para la sobrevivencia de la vida en nuestro planeta.

Una de las propiedades básicas de la vida es transmitir de una generación a otra, la información necesaria para construir las estructuras de los organismos y organizar su funcionamiento.

Vamos a entrar en detalle de lo que está debajo y oculto en la reproducción de los seres vivos y qué es común a todos ellos, independientemente de las variantes reproductivas que usen. Para ello debes haber estudiado cuidadosamente los fascículos III y IV.

Por otro lado la Genética es una de las bases de la evolución de las especies. La vida no habría surgido y evolucionado sin un mecanismo para heredar que les permitiera a los descendientes ser parecido a sus progenitores, precisamente porque el proceso evolutivo es el enfrentamiento de estas dos tendencias:

la propensión a no cambiar y a ser siempre igual (Genética), y
la pertinaz inclinación del medio a permutar y transformarse.

De ahí que este fascículo sea antecedente necesario del que le sigue.

A veces saber algo de genética resulta beneficioso; por ejemplo, en una pareja donde el tiene sangre tipo Rh+ y ella, que es Rh , se embaraza, pero, aunque no lo sepan, el bebé puede sufrir daños. ¡Si hubieran sabido esto con anticipación y hubieran aprendido la genética suficiente para comprender su significado! Imagina otra situación: una pareja donde ella es muy joven (13 o 17 años), tarde o temprano, sin planearlo, ella queda embarazada. No es común que se pongan a pensar en el riesgo de que su hijo o hija nazca con el síndrome de Down, aunque de cada 1000 recién nacidos, cuatro o siete pueden sufrir ese padecimiento.

Por supuesto que el hijo de esa pareja puede nacer bien; pero el riesgo de que no sea así es muy grande para correrlo a ciegas. En este sentido, es importante tener algunos conocimientos de Genética, de esta manera lo pensarían mejor en caso de querer tener un hijo y podrían pedir asesoría.

Pensando un poco en las ideas de la página anterior, imagínate dentro de unos años, eres feliz porque acabas de ser padre o madre. Aún no te muestran a tu bebé y las enfermeras se portan algo extraño, te evitan nerviosas y el médico con gesto adusto se acerca, te informa que no encuentran a tu pequeño, pues lo han robado.

Años después la policía te comunica que creen haberlo encontrado, pero la señora que lo tiene alega y aporta testigos de que es su hijo. ¿Cómo demostrar que ese infante es tuyo? ¿Cómo crees que la Genética te ayudaría? ¿Qué deberías saber para evitar triquiñuelas de abogado y solicitar una buena asesoría?

1. GENÉTICA MENDELIANA

1.1 FUNDACIÓN DE LA GENÉTICA

La Genética es la ciencia que estudia la herencia biológica, es decir, el porqué del parecido o no de los hijos con los padres; cómo los progenitores transmiten sus caracteres a sus descendientes. Esta ciencia es muy joven aún, a pesar de que algunas de sus principales leyes fueron establecidas por Gregorio Mendel1 de 1866 a 1869.

Figura 1. Gregorio Mendel, fundador de la Genética.

1 Mendel nació en 1822 en Heinzandorf, actual Eslovaquia, dentro de una familia campesina. En 1843 se hizo monje en el monasterio Tomás de Brunn (hoy Brno), el cual llegó a dirigir años después. Mendel murió el 6 de enero de 1884.

En el monasterio Santo Tomas de Brunn, donde Mendel vivió y trabajó, los monjes se dedicaban a enseñar ciencias en las escuelas superiores de la región, por ello no era raro que hicieran experimentos. Mendel dedicó alrededor de siete años a sus pruebas, haciendo cruzas inducidas con plantas de chícharo y fucsias en un pequeño jardín de 245 m2. Obtuvo 34 variedades de chícharos al cultivar cerca de 27000 plantas, observando unas 12000 de ellas y cerca de 300000 semillas. Publicó sus resultados en dos artículos, en 1866 y 1869, los que no pudieron desplazar la teoría de la herencia pormezcla. Ésta era considerada como un líquido que se mezclaba con otro, proveniente del segundo progenitor, y aunque no explicaba muy bien la realidad tenía mayor aceptación que las ideas de Mendel. La refutación de esta teoría debió esperar treinta años.2

En 1900 tres científicos redescubrieron experimentalmente los resultados de Mendel, es decir, que los caracteres en sí mismos no se heredaban, sino los determinantes de éstos, ahora llamados genes. Dicho de otro modo, los organismos heredan la información necesaria para construir o generar esos caracteres. Hugo de Vries en Holanda, Carl Correns en Alemania y Erich Tschermak en Austria reconocieron la prioridad de Mendel en este terreno y fundaron esta rama de la Biología que, como ves, apenas va a cumplir cien años. Fue hasta 1905 cuando el inglés William Batenson introdujo el término Genética a esta nueva ciencia.

2 Los historiadores de la Biología aún discuten las razones por las cuales el medio científico no acepto rápidamente los descubrimientos de Mendel y los relego por cerca de 30 años.

1.2 GENES, GENOTIPOS Y GENOMA

Sabías que eres un organismo con dos juegos de información genética (diploide, 2N), pues la mitad de tus 46 cromosomas provienen de tu padre y la otra de tu madre; que eres resultado de la fecundación de un óvulo y un espermatozoide, ambos con un solo juego de cromosomas (haploide, N).

Completa las líneas.

Cuando un organismo sólo tiene un juego de cromosomas se le denomina haploide y se representa como:3 N; si un organismo tiene dos juegos de cromosomas se califica como diploide y se denota 2N; si tiene tres juegos se llama triploide y se representa: ________; si tiene cuatro se denomina _______________ y lo simbolizamos: _________________.

¿Qué significa la letra N? _____________________. ¿Qué significa la terminación

ploide? ______________________________.

En este caso la letra N y la terminación ploide significan lo mismo, es decir, juego de información genética o de cromosomas.

Completa la tabla 1 con los términos adecuados.

Tabla 1.

Ejemplo Total de cromosomas # de juegos de información Cromosomas por juego denominación
Óvulo de ratón 20 Uno 20 Haploide = 1N
Ratón Mus musculus 40 Diploide = 2N
Maíz Zea mays 20 dos 10 Diploide = 2N
Caballo Equus caballus 66 dos Diploide = 2N
Trigo duro Tritícum vulgare 42 dos 21 _______ = __N
Rana Rana esculenis 26 13 _______ = __N
Gametos de rana 13 _______ = __N
Arroz Oriza sativa 24 dos _______ = __N
Óvulo de arroz 12 _______ = __N
Células del endospermo del arroz 36 _______ = __N

3 Debes saber que delante de todo número siempre existe un uno (1) multiplicándolo, aunque no lo escribamos. Por ejemplo: 34 = (1) (34) o Z2 = (1) (Z2). En Genética la “N” es un número.

Cuando el cigoto diploide inicia su desarrollo embrionario como lo estudiaste en el fascículo IV, contiene toda la información necesaria para formarse. Ésta se constituye por factores genéticos llamados genes, que siempre existen por pares, puesto que es diploide.

Los genes son largas secuencias de cuatro “letras químicas” denominadas nucleótidos en una molécula de ADN, con ella está anotada la información para fabricar las proteínas de los organismos. En cada molécula de ácido desoxirribonucléico (ADN) hay muchos genes y cada uno codifica los aminoácidos que las células deben unir para formar una de tus proteínas (recuerda el fascículo III de Biología I).

Por lo general, un gen determina la construcción de una proteína y como las distintas moléculas de proteína tienen múltiples funciones, cada uno de nosotros y cualquier otro organismo es lo que es de acuerdo con las moléculas proteicas que tiene o puede producir. Y lo que somos, nuestra apariencia, nuestro físico y la manera en que funcionamos lo denominamos fenotipo. (la <<F>> te debe recordar que este término se refiere al <<F>>ísico, a la <<F>>Forma y a la <<F>> función de un organismo).

Figura 2. Cromosomas humanos durante la metafase.

A todo conjunto de genes que posee cada organismo lo llamamos genoma. (El genoma humano contiene tres mil millones de pares de nucleótidos, empacados en veintitrés cromosomas, cada uno de éstos con miles de genes.) Observa la figura 2 y anota el total de cromátidas que se ven ____________________.

Esos genes y la acción del ambiente sobre los organismos determinan el fenotipo de los seres vivos. Nuestro genoma tiene aproximadamente 50000 genes diferentes, y como somos organismos diploides poseemos dos juegos de 50000 genes en sendos juegos de cromosomas.

Tratar de seguir simultáneamente la herencia de todos esos genes es muy complicado, por no decir imposible, Por ello, en los años previos a la fundación de la Genética moderna, cuando se desconocían los mecanismos básicos de la herencia y se ignoraba la existencia y el papel de los genes, Mendel y los primeros genetistas, con mucha intuición, empezaron por fijarse en la herencia de unas pocas características de los organismos a la vez.

Es importante que veas que podemos distinguir muchos detalles característicos en el fenotipo de los organismos. Los genetistas denominan a cada uno de esos detalles, “caracteres”. Por ejemplo, color de ojos, textura del pelaje, amplitud de la articulación del pulgar, forma de la semilla, producción de lactasa (enzima que digiere el azúcar de la leche), etcétera.

Escribe otro ejemplo de un carácter: _____________________________________.

La expresión de esos caracteres puede variar, hay organismos con ojos azules, verdes o cafés; también hay personas rubias; castañas, pelinegras y pelirrojas. Muchos caracteres de los organismos están bajo control genético. En los casos sencillos un carácter depende de la actividad de un gen, las diferentes expresiones de ese carácter derivan de la actividad de formas variantes de ese gen denominadas alelos; en otros casos el carácter depende de la actividad de distintos genes y sus respectivos alelos.

Cuando escribimos simbólicamente a los genes, que estamos estudiando, de un organismo hablamos de su genotipo, es decir, de su fórmula genética. Hacemos uso de letras para representar a los genes y a sus formas alternativas, los alelos.

Primero, pongámonos de acuerdo con la manera de representar los genes. En los libros de Biología general, la mayoría de las veces un gen se representa por una letra o una letra con un subíndice o un supraíndice, aunque en los artículos especializados todo es más complicado y se usan varias letras para representar cada gen. Veamos algunos ejemplos:

r

A, a, B, sR, SL, D, d H, h, L+, L, X+, Xb, Rr, Rg, r, rg, Rst, Rmb.

Notarás que hemos usado letras mayúsculas y minúsculas. Debes tener mucho cuidado con ellas porque representar un gen con una letra mayúscula o con un supraíndice <<+>>, significa que ese gen tiene una expresión dominante, en cambio, si se escribe con minúscula o con un supraíndice <<->> que tiene una expresión recesiva. Más adelante explicaremos la dominancia y la recesividad, por el momento sólo diremos que los alelos de los genes (las formas variantes de ellos) se expresan de diferente modo y eso lo representamos escribiendo letras mayúsculas o minúsculas.

Practiquemos un poco. ¿Cuáles de los ejemplos anteriores son genes alelos dominantes?

¿Cuáles son recesivos?

Podemos abordar la representación de los genes de un organismo, es decir, su genotipo

o fórmula genética. Para ello solo escribimos los genes que nos interesan o sabemos que posee dicho ser. Por ejemplo,

AA, Aa, aa, BB, sRsR , sRSL, DD, dd, Hh, L+L+, L+L, LL, RgRg, rgrg.

En el caso más sencillo estudiamos la herencia de un gen de las decenas de miles que tiene cualquier organismo. Si éste es diploide, entonces tiene dos juegos de ese gen, como cada gen existe en varias formas alternativas podremos ver en los ejemplos anteriores que existen distintas fórmulas genéticas denominadas así:

Genotipo homocigoto dominante. Por ejemplo, <<AA>>, porque cuando este organismo forma gametos lleva a cabo la meiosis y los genes alelos de cada par se separan y quedan en distintos gametos, pero como en este caso los genes alelos son idénticos, no importa cuál es fecundado, pues cualquiera de ellos tienen la misma información, en el ejemplo, el gen alelo dominante <<A>>.
Genotipo homocigoto recesivo. Verbigracia. <<aa>>, por la misma razón, pero ahora todos los cigotos que pueden formarse contienen a un gen alelo recesivo <<a>>
Genotipo heterocigoto. Por ejemplo, <<Aa>>, aquí la meiosis permite que los genes alelos <<A>> y <<a>> (dominante y recesivo) queden en gametos distintos, de ahí que se formen óvulos o espermatozoides diferentes, pues no es lo mismo tener el alelo dominante <<A>> que el recesivo <<a>>, así pues, los cigotos que pueden formarse son de dos clases distintas. Para estudiar la herencia genética empecemos por el caso más sencillo.

1.3 CRUZA MONOHÍBRIDA

Vamos a seguir la herencia de un gen con dos alelos (formas alternativas de un gen).

Al igual que Mendel usaremos plantas de chícharo. Necesitamos elegir un carácter que aparezca en solo dos formas y encontrar dos plantas progenitoras que posean dicho carácter, pero expresado en forma diferente. Esta generación la denotaremos con la letra P, por ser los padres (o F0 por ser la generación filial original). Digamos la textura de las semillas (semillas lisas vs. semillas rugosas) y que cuando se autofecunden siempre den descendientes con el mismo carácter para asegurarnos que sólo poseen la información para dar lugar a semillas lisas una planta, y dar semillas rugosas, la otra. Cosa muy fácil en el chícharo, pues tiene flores monoicas, cuyo polen siempre tiene el genotipo homocigoto (ya sea dominante o recesivo).

Entonces la generación P (las progenitoras) serán dos plantas de chícharo homocigotos para el carácter textura de las semillas, una con chícharos lisos (SLSL) y otra con semillas rugosas (sRsR). como te darás cuenta, se utiliza la letra “S” mayúscula con una “L” como supraíndice para denominar al carácter dominante, en este caso la textura lisa

(L) y la letra “s” minúscula con el supraíndice “R” para nombrar al carácter recesivo, en este caso la textura rugosa ( R ).

Figura 3.

Obviamente cada planta debe formar gametos para reproducirse, y como cada planta es diploide debe dividir meióticamente algunas de sus células para dar lugar a los gametos con un solo juego de información. Así el par de genes alelos determinantes de la textura de las semillas se separan y quedan en gametos diferentes, pero como alelos son idénticos sólo se forma un tipo de gameto.

Gametos F0

100%SL; 100%R

Fecundemos artificialmente una planta con el polen (que contiene al gameto masculino) de la otra.

Figura 4.

Observa que sólo tenemos un tipo de descendientes en la primera generación filial (F1), y en su genotipo encontramos un par de genes alelos distintos determinantes de la textura (SLsR) que denominamos heterocigoto. El 100% de ellos tiene semillas de textura lisa ¿Qué pasó con el gen alelo sR? ¿Desapareció? No, simplemente el gen SL ha dominado su alelo sR, de ahí que SL es el alelo dominante y sR es el alelo recesivo pues como veremos entra en receso.

Estas plantas para reproducirse deben generar sus gametos por meiosis a partir de algunas de sus células. Los alelos de cada par se separan; como ahora el genotipo es heterocigoto, hay dos alelos distintos que terminan en gametos diferentes. De este modo se forman dos tipos de gametos, 50% tienen el alelo SL y otro 50% el alelo sR.

Figura 5

Si ahora permitimos la autofecundación de las plantas de chícharo, los descendientes – miembros de la segunda generación filial (F2)- puede tener varias combinaciones de genes. Para no confundirnos, dibujamos un diagrama de Punnet, el cual es un cuadrilátero (rombo o cuadrado), en dos de cuyos lados colocamos los genes que posee cada tipo de gametos, masculinos en un lado y femeninos en el otro, luego realizamos las combinaciones posibles, los genes de un gameto masculino con los genes de los gametos femeninos.

Figura 6.

Como puedes observar, la segunda generación filial (F2) se representa por las cuatro posibilidades de combinación en los descendientes del diagrama de Punnett. Encontramos que hay los siguientes genotipos:

Anota las fórmulas genéticas (genotipos) que faltan. Para ello observa la figura 6.

– Un homocigoto para el alelo dominante: SLSL.

– Dos heterocigotos: ________________________________________________.

– Un homocigoto para el alelo recesivo: _________________________________.

Como el alelo SL es dominante sobre el alelo sR, entonces tenemos que la apariencia física (fenotipo) de cada cuatro descendientes F1 es como sigue:

– Tres de cada cuatro plantas tienen semillas con textura lisa (fenotipo dominante “SL”).

– Una de cada cuatro plantas posee semilla con textura rugosa (fenotipo recesivo “sR”).

Ahora podemos decir que cuando se cruzan dos variedades de chícharos, teniendo en cuenta sólo un carácter –por ejemplo, la textura de las semillas: lisas en una variedad, rugosas en otra-, se obtiene una primera generación de descendientes que son todos idénticos para dicho carácter, y si permitimos la autofecundación de éstos o la cruza entre los hermanos de esta generación F1 o, incluso, la cruza con otra planta con el mismo genotipo heterocigoto, obtendremos la separación (segregación) de las versiones alternativas de un carácter sin que ninguna de ellas se haya contaminado por mezcla alguna como se pensaba en el siglo pasado. Esto mismo es válido para todas las especies con reproducción sexual. Estudia paso a paso lo que hemos explicado en la figura 7.

Figura 7. Cruza monohíbrida completa.

Como puedes deducir de lo anterior, para llevar a cabo el esquema completo de una cruza monohíbrida seguimos los siguientes pasos:

    1. Anotamos el genotipo de los progenitores <<F0>> o <<P>>, como quieras denominarlos.

 

  • Deducimos el genotipo de los gametos <<F0>>, también llamados <<P>>.
  • Combinamos los gametos de un progenitor con los gametos del otro.
  • Escribimos el fenotipo y el genotipo de los descendientes <<F1>> y las proporciones en que se forman.
  • Deducimos el genotipo de todos los gametos <<F1>> que pueden formarse.
  • Fecundamos los gametos de un organismo <<F1>> con los gametos del otro individuo F1 (hacemos todas las combinaciones).
  • Y, escribimos todos los fenotipos y genotipos de los descendientes <<F2>> sin olvidar anotar las proporciones en que aparecen.

 

Ahora haz la cruza monohíbrida de dos progenitores: el primero, homocigoto dominante <<VV>> con fenotipo dominante semillas verdes <<V>>; el segundo, homocigoto recesivo <<v v>> cuyo fenotipo recesivo, semillas amarillas, lo representamos así <<v>>. Observa cómo se utiliza otra nomenclatura en la cual “V” significa el carácter verde dominante y “v” el carácter amarillo recesivo. Completa la figura 8.

Figura 8.

Sobre la base de la figura anterior lleva a cabo esta cruza: W x w

1.4 HERENCIA INTERMEDIA

A veces encontramos genes cuyos alelos se expresan de modo que el fenotipo de los organismos heterocigotos presenta una apariencia intermedia. Por ejemplo, imagina un par de genes alelos que determinan el color de la flor, PR = pigmento rojo y PA = pigmento azul. Cuando ambos están presentes en un organismo entonces se forman los dos pigmentos y la flor resulta violeta (recuerda que mezclando el rojo con azul obtienes un tono morado). En este caso se habla de codominancia, pues ambos genes alelos determinan simultáneamente la expresión del carácter a su modo particular.

Realiza la cruza monohíbrida siguiente: PRPR (homocigoto con flores rojas) x PAPA (homocigoto con flores azules) que aparece en la figura 9. Debes mencionar genotipo, fenotipo y proporciones en que se producen los gametos P, los organismos F1, los gametos F1 y los individuos F2 derivados de la autofecundación. Esto es semejante al ejercicio anterior, sólo recuerda que los dos alelos siempre se expresan y el fenotipo de los heterocigotos es diferente al de ambos homocigotos.

Figura 9.

Lleva a cabo la cruza que se relaciona con la figura 9 (hay codominancia) ¿Cuántos fenotipos F2 se formaron?

Escribe los genotipos y el fenotipo de las flores formadas en F2:

Te presentamos otro planteamiento: En las plantas de “maravilla” (Mirabilis) el gen alelo para las flores de color rojo (PRPR) es codominante del gen alelo para las flores de color blanco (PBPB), en donde la condición heterocigótica produce flores rosadas. Un jardinero accidentalmente cruza una flor roja con otra blanca.

¿Cuáles son las proporciones fenotípicas en las plantas hijas de esa cruza involuntaria? Ten en cuenta que en este caso no se trata de repetir los siete pasos esquemáticos de la cruza monohíbrida mencionados, sino de aplicar creativamente ese conocimiento.

CRUZA DIHÍBRIDA

Cuando seguimos la herencia de dos caracteres, es decir, de dos pares de genes alelos diferentes ubicados en distintos lugares del genoma (de loci, diferentes), hablamos de una cruza dihíbrida.

La Genética mendeliana ha demostrado la herencia independiente de cada par de genes. Por ejemplo, cuando cruzamos líneas puras de plantas de chícharos con semillas verdes y lisas (es decir, una planta doblemente homocigoto) <<VVSLSL>> con otra línea

R>>, los

de plantas con semillas amarillas y rugosas (doble homocigoto recesivo) <<vvsRs

gametos P tienen sólo un juego de genes (uno de cada par).

Doble homocigoto dominante x Doble homocigoto recesivo

Semillas verdes y lisas x semillas amarillas y rugosas

Generación P ⇒ V V SL SL ó v v sR sR

Al llevar a cabo la fecundación artificial obtenemos las plantas F1, todas las cuales tienen el fenotipo semillas verdes y lisas, es decir, se expresa simultáneamente el alelo dominante de cada par de genes (fenotipo doble dominante <<V SL>>) cuyo genotipo es híbrido para ambos pares de genes <<V v SL sR>>.

Gametos P⇒ V SL ; v sR 100% <V SL>> y 100% <<v sR>> Fecundación⇒ 100% Genotipo: doble heterocigoto. Generación F1V v SL sR 100% Fenotipo: doble dominante

Semillas verdes y lisas <<V SL >>

Cuando los organismos F1 producen sus gametos, la meiosis reduce su información genética a sólo un juego, de modo que los gametos tienen sólo un gen alelo de cada par, pero pueden existir varias combinaciones. Para calcularlas fácilmente hacemos un cuadrado de Punnett, colocando los alelos de cada par en los lados del cuadrado y combinamos. ⇒

Figura 10

O bien podemos combinar de la siguiente manera: ⇒

Figura 11.

De donde obtenemos los genes de cada tipo de gametos: VSL, VsR, vSL y vsR.

¿Cuántos fenotipos y genotipos F1 aparecen en la cruza dihíbrida?

¿Cuántos fenotipos F2 se forman? ____________ ¿En qué proporción? _____________ ¿Cuántos genotipos F2 se forman? ____________ ¿En que proporción? _____________ Ahora lleva a cabo la cruza dihíbrida MMQQ x mmqq llenando los espacios de la figura

14.

Fíjate bien en el procedimiento y luego realiza otra cruza, digamos: F F H H x f f h h en una hoja aparte sin olvidar señalar la generación, los gametos P, F1 y F2, los genotipos y fenotipos de los organismos F1 y F2, y en que proporción se forman.

El genoma humano contiene entre 50000 y 100000 pares de genes ubicados cada uno en un lugar determinado del cromosoma. Seguir simultáneamente la herencia de todos ellos es prácticamente imposible. Para ver claramente esto hagamos la siguiente tabla suponiendo sólo dos alelos por cada uno de los genes del genoma ubicados en su propio lugar (locus, cuyo plural en latín se escribe loci):

Núm. Loci estudiados Núm. Genotipos F2 Núm. Fenotipos F2 1 3 = 31 2 = 21 2 9 = 32 4 = 22 3 27 = 33 8 = 23 Como puedes ver el número de genotipos F2 que podemos encontrar se calcula elevando el número <<3>> a la potencia determinada por el número de genes (loci) estudiados. Y el número de fenotipos F2 se haya elevando el número <<2>> a la misma potencia. De esta manera, si seguimos la herencia de 10 caracteres, el número de genotipos y fenotipos se calcula así:

Núm. Loci estudiados Núm. Genotipos F2 Núm. fenotipos F2 10 310 = 59049 210 = 1024 Con treinta caracteres los resultados serían:

30 330 = _________________ 230 = _________________
Cincuenta caracteres.
______________ _____________________ ______________________
Y así sucesivamente.

En el caso de intentar seguir la herencia de los 100000 genes tendremos:

Figura 14.

Haz la cruza dihíbrida correspondiente a la figura anterior.

Con una calculadora intenta obtener el número de genotipos y fenotipos F2 ¿Qué resultados obtienes? ___________________.

El número es tan grande que tu calculadora no puede encontrarlo y escribirlo, por ello despliega –en la pantalla- la señal de error. Esto significa que tu combinación de genes es única y no hubo ni habrá nunca nadie como tú (a menos que tengas un gemelo univitelino).

Completa las líneas:

El sitio específico que ocupa un gen determinado en el cromosoma se denomina: __________________________________________.

Figura 15.

Los genes que determinan las variaciones del mismo carácter y que además ocupan un locus (singular de loci) correspondiente en los cromosomas homólogos se llaman ______________________________________.

¿Qué diferencia sustancial encuentras entre el fenotipo y el genotipo de un organismo?

Ahora resuelve el siguiente problema: Jorge, un hombre de ojos azules, cuyos dos progenitores eran de ojos pardos, se casa con Leticia, una mujer de ojos pardos, cuyo padre era de ojos azules y cuya madre era de ojos pardos. Dicha pareja engendra una niña de ojos azules. Señala que genotipos tienen los sujetos mencionados.

Jorge: ________________ Padre de Jorge: ________ Madre de Jorge: ________

Leticia: ________________ Padre de Leticia: ________ Madre de Leticia: _______

La niña de Jorge y Leticia: ________________________________________________

1.5 ALELOS MÚLTIPLES

En ocaciones hay genes con más de dos alelos, por ejemplo, los genes que determinan la presencia de unos glucolípidos en la membrana celular de los eritrocitos (glóbulos rojos). Estos glucolípidos, que reconoce nuestro sistema inmunológico como propios o ajenos (antígenos), determinan los grupos sanguíneos que probablemente tu conoces.

El sistema inmunocompetente reconoce las sustancias u organismos ajenos y responde produciendo unas proteínas llamadas anticuerpos, que se unen específicamente a ciertos puntos de las macromoléculas ajenas o a la superficie de los microorganismos extraños, lo que facilita su destrucción y eliminación del medio interno. Esta situación es de gran importancia porque en una transfusión sólo se aceptará la sangre de aquella persona que tenga los glóbulos rojos con las mismas glucoproteínas que nuestro organismo, de otro modo el sistema de defensa los reconocería como extraños y los destruiría. Por ello conviene investigar el tipo sanguíneo del donante y del donatario para prevenir el rechazo.

La aparición de los glucolípidos en los eritrocitos está bajo control de un gen con tres alelos que representaremos de la siguiente forma:

− gen alelo dominante: <<SA>> que al expresarse determina el grupo sanguíneo

<<A>> − gen alelo dominante: <<SB>> el cual determina el grupo <<B>> y − gen alelo recesivo: <<s>> que determina el grupo sanguíneo cero (con frecuencia

llamado <<o>>).

(La s por la sangre y los supraíndices por los grupos sanguíneos que determinan) Donde <<SA>> y <<SB>> pueden expresar simultáneamente el genoma (codominancia).

Tabla 2. Grupos sanguíneos humanos del sistema <<ABO>>.

Genotipos Fenotipos Antígenos en los eritrocitos Anticuerpos
SA SB SA s¯ SA SA SB s¯ SB SB s¯ s¯ grupo AB grupo A grupo A grupo B grupo B grupo 0 (cero) ninguno anti-B anti-B anti-A anti-A anti-A y anti-B
A y B A A B B Ninguno

Recordarás que somos organismos diploides y por ello sólo poseemos un par de genes alelos para cada lócus. En este caso, tenemos más combinaciones posibles de genotipos y fenotipos.

Estudia la tabla 2 y escribe la razón por la que una persona con el grupo sanguíneo cero

(0) puede donar sangre a cualquier otra, y la gente de los demás grupos no puede hacerlo hacia el primero.

Ahora bien, si cierta pareja tiene los grupos B y 0 respectivamente, no es muy complicado predecir que sus hijos tendrán el grupo B o el grupo 0 dependiendo de si el cónyuge con el grupo sanguíneo B es homocigoto <<SBSB>> o heterocigoto <<SBs>>, pues los hijos resultan de las dos posibles cruzas:

Primera opción: cónyuge homocigoto SBSB.

generación P: SB SB x s s

gametos P: SB x s fecundación

generación F1: SBs Fenotipo F1: grupo B

Segunda opción: cónyuge heterocigoto SBs . generación P: SB s x s s gametos P: SB, s x s fecundación

generación F

 

REPRODUCCION EN ANIMALES


PROPÓSITO INTRODUCCIÓN CUESTIONAMIENTO GUÍA CAPÍTULO 1. REPRODUCCIÓN EN ANIMALES

1.1 REPRODUCCION ASEXUAL

1.2 REPRODUCCION SEXUAL

1.3 DESARROLLO EMBRIONARIO CICLOS BIOLÓGICOS. RECAPITULACIÓN ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

LINEAMIENTOS DE AUTOEVALUACION ACTIVIDADES DE GENERALIZACIÓN BIOGRAFIA CONSULTADA

En el presente fascículo conocerás un conjunto de temas relacionados con la reproducción en animales: tipos de reproducción, sus características, órganos que participan en la reproducción y ciclos de vida.

Esperamos que esto lo consigas mediante la observación, identificación, comparación y análisis de la información contenida en texto, dibujos, esquemas, láminas y cuadros comparativos de los principales grupos del reino metazoa que aquí se presentan.

Sin duda estos conocimientos te permitirán entender las diferentes formas de los organismos para procrear individuos y, así preservar su continuidad.

La reproducción es una característica común a todos los organismos vivos; por medio de ésta, los seres vivos forman otros semejantes que los reemplazarán cuando mueran.

Hoy en día ya es familiar hablar de reproducción, óvulos, espermatozoides y testículos, y se conocen ampliamente los procesos de formación de gametos, fecundación y desarrollo embrionario. Esto es producto de los avances científicos de las últimas décadas; sólo bastaría hacer un poco de historia y recordar a Aristóteles, a Lázaro Spallanzani y a sus contemporáneos, quienes no conocían los óvulos ni los espermatozoides, pero sabían que el macho producía el semen, y sus ideas los llevaron a creer que dentro del semen había un hombrecito o una mujercita en miniatura y el útero servía de sustrato, en el cual únicamente crecía. Esta explicación sobre el nacimiento del hombre se conoció como teoría de la preformación.

Todavía a principios de este siglo una comunidad de esquimales no relacionaba el acto sexual o coito con la procreación de un nuevo ser, por lo que practicaban el coito libremente, incluso veían mal que un visitante no tuviera relaciones con la mujer del anfitrión. Creían que los niños eran enviados por un ser divino.

A la luz de los nuevos conocimientos sobre la reproducción, se ha podido llevar a cabo el control de plagas, intensificado la producción agrícola y ganadera; prevenir y controlar enfermedades, y se han utilizado métodos anticonceptivos que permiten el control de la fecundidad.

En la actualidad se habla de bancos de semen y de germoplasma, de nuevos métodos anticonceptivos que permiten el control de la fecundad y nuevas técnicas de fecundación in vitro para padres estériles, y aun cirugías en embriones.

Durante tu infancia y juventud has observado y aprendido cómo se reproducen los animales: para lograrlo buscan pareja y se unen para efectuar la cópula.

Hace algunos años ocurrió un hecho curioso entre algunos cultivadores de ostras, quienes al tratar de destruir a las estrellas de mar de las que se alimentaban, las cortaron en pedazos, provocando con ello que se multiplicaran. ¿Podrías explicar cómo sucedió esto?

Es común ver el apareamiento en aves, gatos y perros, pero ¿qué función desempeñan el trino de aves, el maullido de los gatos y el olor que emite la perra durante la época de celo? ¿Conoces cuáles son los órganos de hembras y machos para su reproducción?

¿Te has enterado de personas a las que les extirparon la próstata o la matriz? ¿Qué función desempeñan estos órganos y dónde se localiza?

Al nacer, algunos niños presentan malformaciones causadas por fármacos o enfermedades virales de la madre. ¿Qué cambios ocurren en el embrión durante el primer mes de gestación? ¿Por qué durante esta etapa es más factible que suceda esto?

Seguramente has observado la presencia de huevos, larvas y capullos de mariposa. Algunos de estos organismos producen abundante descendencia, formando plagas que causan estragos en cosechas y entre los animales útiles para el hombre. Existen enfermedades relacionadas con parásitos como la cisticercosis, conchuela del hígado, solitarias y otras. ¿Podrá el hombre combatir estos parásitos si se conocen sus ciclos de vida?

CAPITULO 1

REPRODUCCIÓN EN ANIMALES PLURICELULARES

Como viste en el fascículo III de esta misma asignatura, la reproducción asexual se caracteriza por tener un solo progenitor, y la descendencia se forma por la división y separación de una parte del cuerpo del progenitor; la descendencia es generalmente abundante siendo igual entre sí, y con el propio progenitor; esto se debe a que el proceso de reproducción es el resultado de la división celular por mitosis.

La reproducción sexual es caracterizada por la presencia de dos células haploides (gametos) generalmente proceden de diferente progenitor (hembra y macho); estas células se unirán posteriormente produciendo hijos con características de ambos progenitores.

Los procesos de reproducción asexual, que son comunes en organismos unicelulares, son: la fisión (como en los paramecios), la gemación (propia de levaduras) y la esporulación (características de los esporozoarios como el que produce el paludismo). El núcleo de las células con este tipo de reproducción se divide por mitosis.

1.1 REPRODUCCION ASEXUAL

REFLEXION

1. ¿Cuáles son los tipos de reproducción asexual más comunes en animales pluricelulares? En los animales encontramos dos tipos de reproducción asexual básicamente la escisión y la gemación.

Escisión o fisión

Mediante este tipo de reproducción algunos organismos dividen su cuerpo en varias partes, cada una de las cuales genera el resto faltante, originando así dos o más organismos a partir de uno.

La regeneración implica la división continua de las células por mitosis, que permite la formación del resto faltante. En este caso la regeneración se considera también como una forma de reproducción, presentándose en organismos como planaria, lombriz de tierra y estrella de mar.

La regeneración también se presenta en organismos pluricelulares complejos, incluso en el hombre, pero ésta es limitada; es decir, a través de ella sólo se pueden formar algunos tipos de tejidos y órganos, pero nunca el organismo completo, por lo que en este caso se considera como una regeneración simple.

Gemación

En este tipo de reproducción el organismo progenitor forma una yema o brote que se separa y crece formando un organismo independiente; en otras ocasiones la yema no se separa, y el individuo formará parte de una colonia.

Cabe aclarar que en algunos textos se utiliza el término reproducción o propagación vegetativa para indicar procesos de escisión o gemación indistintamente en plantas y animales, y ello causa confusión, por lo que en este material se considera pertinente no utilizarlo.

Es importante mencionar que un gran número de organismos se reproducen tanto asexual como sexualmente durante sus ciclos de vida, mismos que se estudiarán más adelante.

Figura 2. Hidra.

Figura 3. Planaria.

De acuerdo con las figuras 2 y 3 menciona qué proceso reproductivo se lleva a cabo _________________________ ¿Qué diferencia hay entre ambos?__________________

______________________________________________________________________.

Investiga el tipo de reproducción de los siguientes organismos y complementa el siguiente cuadro:

Nombre del organismo Tipo de reproducción Características.
Esponja
Anémona de mar
Coral

La reproducción asexual es la capacidad de los organismos de procrear descendencia sin la intervención de órganos y células especializadas.

Escisión

Tipos Gemación Resumiendo, las características de la reproducción asexual son:

-Es un proceso relativamente simple, ya que no requiere de estructuras diferenciadas y especializadas. -El único mecanismo implicado en este proceso es la mitosis, por lo que la

progenie es copia casi exacta del progenitor. -Requiere de un solo progenitor. -Se puede producir un gran número de descendientes simultáneamente en

tiempos muy cortos, esto proporciona seguridad a la especie para su supervivencia. -La variabilidad genética de la descendencia depende de la mutación y la velocidad con que se produce dada nueva generación.

1.2 REPRODUCCION SEXUAL

La reproducción sexual permite, por medio de la formación de gametos y la fecundación, formar un cigoto que contiene el material hereditario de ambas células.

Los gametos o células reproductoras se forman a partir de grupos especiales de células germinativas diploides que se encuentran en los órganos reproductores llamados gónadas. Existen dos tipos de gónadas, la femenina llamada ovario y la masculina, denominada testículo, productora de óvulos y espermatozoides, respectivamente; su presencia constituye las características sexuales primarias.

Los animales, de acuerdo al tipo de gónadas que tienen, pueden ser: unisexuales y hermafroditas. Los animales unisexuales poseen un solo tipo de gónada, las hembras presentan ovarios y los machos testículos.

En alguno de estos animales se puede observar el dimorfismo sexual, que se refiere a las características físicas que permiten diferenciar al macho de la hembra, lo cual se debe a la presencia de hormonas; ejemplo de esto son el gallo y la gallina. El gallo, a diferencia de la gallina, presenta una cresta, espolones y su característico canto.

Los animales hermafroditas presentan los dos tipos de gónodas: ovarios y testículos en un solo individuo; ejemplo de ellos son las lombrices de tierra, planarias, celenterarios, etcétera. El hermafroditismo es común, pero no universal, entre los invertebrados; por lo general se presenta en animales, que tienen medios de locomoción limitados o que con dificultad se encuentran uno con el otro. Existen otros animales que presentan una sola gónada productora de óvulos y espermatozoides como algunos moluscos y peces.

Figura 4. Animales unisexuales. Figura 5. Animales hermafroditas.

Observa las figuras y completa el siguiente cuadro con las características que distinguen al macho de la hembra.

Figura 6. Características sexuales secundarias en el mayo y la hembra de Inca Clathratus.

Figura 7. Lagartija de collar (Sceloporus torcuatus) Valle de Figura 8. Macho y Hembra de Schistosoma haematobium. México, en la que advierte el dimorfismo Sexual. A, macho; B, (según Rioja) hembra (según Ochoterena).

La reproducción sexual implica tres procesos básicos para la formación de un nuevo individuo: la gametogénesis o formación de gametos; la fecundación o fusión de óvulo y espermatozoide, y el desarrollo embrionario.

Gametogénesis

Éste es el proceso mediante el cual se forman los gametos; se llama ovogénesis a la formación de óvulos, y espermatogénesis a la formación de espermatozoides.

Los gametos se forman a partir de grupos especiales de células germinativas diploides; el mecanismo a través del cual se producen estas células es la meiosis que, como recordarás, es el proceso mediante el cual se efectúa recombinación genética y reducción cromosómica por medio de dos divisiones celulares sucesivas, produciendo cuatro células haploides (n), característica exclusiva de los gametos y que reviste el mismo aspecto cualitativo en la hembra que en el macho. Debido a la importancia de este proceso en la reproducción sexual es necesario que lo repases en el fascículo III de Biología I.

Completa el siguiente cuadro con el número cromosómico correspondiente:

ANIMAL. Células somáticas Células sexuales
(2n) (n)
Carpa 104
Hormiga roja 48
Gato 38
Mosca de la fruta
Humano

De acuerdo con el esquema, ¿qué sucede con el número cromosómico en cada

generación?_____________________________________________________________

¿Esto es posible? __________________________¿por qué?______________________

¿Qué proceso mantiene constante el número cromosómico de la especie en cada

generación?_____________________________________________________________

Espermatogénesis

En las gónadas masculinas o testículos se producen los espermatozoides, en sus paredes se localizan las espermatogonias 2n, las cuales se multiplican para el crecimiento y restitución celular (fase de proliferación) que se presta durante el desarrollo del embrión y primeras fases juveniles; después suspenden la actividad y crecen (fase de crecimiento), transformándose en espermatocitos primario 2n. Estas células sufren la primera división meiótica produciendo células haploides llamadas espermatocitos secundarios n, (fase de meiosis). Para el organismo masculino la meiosis se inicia durante la pubertad. Estas cuatro células sufren una serie de trasformaciones, convirtiéndose en espermatozoides funcionales (fase de maduración).

Figura 10.

El proceso de maduración de células sexuales femeninas se inicia a través de las ovogonias células diploides (2n) localizadas en las paredes del ovario. Estas células se producen por mitosis originando su crecimiento y reposición durante la fase llamada de proliferación. Durante el desarrollo o madurez sexual de la hembra una ovogonia se divide en ovocito primario (2n), lo que sucede durante la fase de crecimiento. Un ovocito primario sufre la primera división meiótica dividiéndose el citoplasma en forma desigual, originando una célula mayor, el ovocito secundario (n) y una célula de menor tamaño llamado primer cuerpo polar. En la segunda división meiótica el ovocito secundario vuelve a dividir su citoplasma de manera desigual produciendo una ovótida (n) y un cuerpo polar (n). Al final del proceso se originan tres cuerpos polares (n), y una ovótida que sufre un proceso de especialización cuyo producto final es el óvulo. En esta última fase intervienen una serie de hormonas sexuales y se conoce como de maduración (figura 10B),

Durante la formación de óvulos las fases de meiosis y maduración se efectúan en la mayoría de los animales al mismo tiempo. En el caso de la especie humana, durante el desarrollo embrionario de la mujer las aproximadamente 400000 ovogonias del ovario inician el proceso de reducción meiótica hasta profase I, la cual continuará hasta la pubertad; el desarrollo del ovocito primario contenido en el folículo de Graff madura y termina la primera división meiótica posteriormente durante la ovulación. El ovocito secundario sufrirá la segunda división meiótica únicamente si es fecundado por un espermatozoide.

En la ovogénesis una sola célula hija sobrevive como óvulo funcional; los otros tres núcleos hijos de pierden como cuerpos polares, pero contribuyen con su citoplasma al óvulo. Esto proporciona una gran cantidad de citoplasma, el cual se utilizará durante el desarrollo del embrión.

Observa detenidamente los esquemas de gametogénesis que se ilustran en las figuras 10A y 10B y contesta las siguientes preguntas:

  1. ¿Cuál es el nombre de las células madres de espermatozoides y de óvulos?___________________________y______________________________.
  2. Durante la gametogénesis qué nombre reciben las células que sufren la primera división meiótica__________________________ y _______________________
  3. ¿Cuántas células se forman al final de la segunda división meiótica en ambos procesos________________________________________________¿cuál es su nombre?_________________________________________________________
  4. ¿En que consiste la fase de maduración? _______________________________

Morfología de los gametos

Figura 11.

Observa detenidamente las figuras anteriores y contesta lo siguiente:

    1. Menciona las estructuras al óvulo y al espermatozoide.
    2. a) ______________________________ a) ______________________________ b) ______________________________ b) ______________________________ c) ______________________________ c) ______________________________ d) ______________________________ d) ______________________________
  1. Distingue forma y tamaño de los gametos.
  2. Menciona dos características únicas de estas células.

óvulo espermatozoide

a) ____________________________ a) _____________________________

b) _____________________________ b) ______________________________

Como observaste, el óvulo posee las estructuras de cualquier célula, entre ellas el núcleo, de suma importancia porque aporta su dotación haploide de genes, el citoplasma que posee material de reserva llamado vitelo, que varía de acuerdo con la especie de 5% a 95%, y las diversas membranas que protegen al óvulo de lesiones mecánicas y también defienden a éste de espermatozoides de otras especies.

El espermatozoide aporta con su núcleo haploide el complemento genético para la formación del futuro organismo y activa el programa de desarrollo del óvulo; otra estructura importante es el acrosoma, que contiene gran cantidad de enzimas hidrolíticas necesarias para la penetración; además, los centriolos, que originan al flagelo, y, por último, la mitocondrias del cuello, que dotarán de energía a la célula para su propulsión. El tamaño y la forma de los gametos varían de acuerdo a la especie.

FECUNDACIÓN

La fecundación es la unión del óvulo y el espermatozoide con la consecuente fusión de sus núcleos haploides para formar una célula diploide llamada cigoto o célula huevo. Es importante aclarar que en ningún caso el óvulo puede ser fecundado por más de un espermatozoide.

Esquema

Completa el siguiente esquema, con los números cromosómicos de cada célula n o 2n.

Figura 12.

REFLEXIÓN

¿Qué mecanismo permite asegurar que sólo un espermatozoide fecunde al óvulo? ¿Cómo el óvulo puede reconocer a un espermatozoide de su misma especie? ¿Qué pasaría si dos o más espermatozoides penetraran al óvulo?, ¿esto sería posible?

La vida de todo organismo comienza con la unión del óvulo y el espermatozoide, por ello el éxito de la reproducción consiste en asegurar el encuentro entre los gametos durante la fecundación.

La fecundación es un proceso complejo, el cual puede dividirse en tres fases: el encuentro del óvulo con el espermatozoide, la activación del óvulo, y la fusión del espermatozoide y el óvulo.

a) El encuentro del óvulo y el espermatozoide. El espermatozoide se desplaza y se acerca al óvulo mediante movimientos de su flagelo, el óvulo posee sustancias químicas que actúan como receptores1 de los espermatozoides; estas sustancias son específicas de cada especie, y evitan la unión de gametos de otras especies distintas.

Por ejemplo, en invertebrados el óvulo posee fertilisina y el espermatozoide la sustancia complementaria de ésta, la antifertilisina. En mamíferos los óvulos presentan mucina, sustancia que es degradada por la hialuronidasa presente en los espermatozoides durante la penetración.

1 Proteína que reconoce y se asocia con otras moléculas determinadas.

En la mujer son depositados de 200 a 300 millones de espermatozoides en su aparato genital, aunque se requiere sólo una para la fecundación. Se considera que los demás ayudan al espermatozoide fecundante a atravesar la primera barrera protectora del óvulo, la corona radiante, e incluso ayudan a disgregar las capas de mucina.

b) La activación del óvulo. Consiste en un aumento del metabolismo, producido por el contacto con el espermatozoide.

c) La fusión del óvulo y el espermatozoide. En cuanto el espermatozoide entra en contacto con la membrana del ovocito, las dos membranas plasmáticas se fusionan y forman una especie de abultamiento llamado cono de recepción; la cabeza del espermatozoide penetra al interior del óvulo, esto provoca la liberación de un gran número de vacuolas citoplásmicas llamadas gránulos corticales cuyo interior contiene enzimas y otras sustancias, que son vertidas entre la membrana plasmática y la vitelina para su separación y destrucción de los receptores específicos para los espermatozoides, implicando con esto la penetración de otros espermatozoides.

Figura 14.

La cola o flagelo del espermatozoide se desprende y queda afuera, penetrado únicamente la cabeza y el centriolo; finalmente se fusionan los pronúcleos (el núcleo de cada gameto recibe el nombre de pronúcleo antes de la fusión) para la formación de un solo núcleo diploide (figura 15).

Figura 15

De acuerdo con la explicación anterior observa detenidamente la figura 16 y coloca en el cuadro el número de la fase que se señala.

Figura 16

Existen dos tipos de fecundación: la externa y la interna; la externa los gametos femenino y masculino se fusionan fuera del cuerpo; por el contrario, en la interna ocurre dentro de él.

Fecundación externa

Es el tipo de fecundación más extendido en el medio acuático, en ésta las parejas macho-hembra liberan simultáneamente sus óvulos y espermatozoides al agua. Este medio líquido es favorable para la subsistencia de los gametos y desplazamiento de los espermatozoides; sin embargo, los gametos son susceptibles a cambios de temperatura, pH2 y a depredadores, lo que propicia un aumento en su mortalidad. Los animales que presentan este tipo de fecundación liberan una gran cantidad de gametos, esto permite la subsistencia de algunos de ellos y asegura, por lo tanto, la fecundación (figuras 17A y 17B).

Figura 17.

Los tiempos de liberación de gametos deben coincidir, porque el tiempo de vida de éstos es corto; este problema lo resuelven con patrones elaborados de comportamiento comúnmente conocidos como cortejo sexual. Un ejemplo lo observamos en las ranas: Durante la primavera, los machos emiten sonidos propios de su especie y mediante ellos atraen a las hembras y los estimulan por contacto corporal para que expulsen sus óvulos e inmediatamente después ellos liberan sus espermatozoides.

Ejemplos:

En la gran diversidad de los animales existen algunas especies de anfibios y peces con fecundación interna.

2 Forma de expresar la concentración de iones hidrógeno, se utiliza para indicar el grado de acidez o alcalinidad.

Fecundación interna

En este tipo de fecundación el macho deposita sus espermatozoides dentro del aparato reproductor de la hembra, así ambos gametos quedan protegidos de los depredadores y de los riesgos que presenta el medio externo. Sin embargo, al emigrar a un habitat terrestre, los animales tuvieron que adaptarse a fin de seguir disponiendo de un medio acuoso para sus gametos, condición que ha sido resuelta con la presencia, en los machos, de glándulas productoras de líquidos, como son las vesículas seminales.

Como leíste antes, para que la fecundación externa como la interna se lleven a cabo se requieren ciertas condiciones. Menciona tres de ellas. a) ________________________________________________________________ b) ________________________________________________________________ c) ________________________________________________________________ Completa el siguiente cuadro:

Característica Fecundación externa Fecundación interna
Lugar en que se efectúa
Número de gametos: macho hembra
Probabilidad de encuentro

Reproducción Sexual

Concepto: Capacidad de los organismos de procrear descendencia con la participación de células especializadas.

Aspectos generales:

Unisexuales: poseen un solo tipo de

gónada, ovario o testículo. Tipos de organismos con reproducción sexual.

Hermafrodita: poseen los dos tipos de gónadas, ovarios y testículos. Dimorfismo sexual: Características que distinguen al macho de la hembra.

Procesos de la reproducción sexual:

  1. Gametogénesis.
  2. Fecundación.
  3. Desarrollo embrionario.

Concepto: Proceso de formación de gametos. Ovogénesis: Proceso de formación de óvulos Espermatogénesis: Formación de espermatozoidesGametogénes

Morfología de los gametos. i

Óvulo-grande, con material nutritivo, con estructuras protectoras, inmóvil. Espermatozoides: pequeños móviles.

Concepto: Fusión del óvulo con el espermatozoide

a) Encuentro del óvulo y el espermatozoide Fecundación

Proceso de fecundación

b) Activación del óvulo c) Fusión del óvulo con el espermatozoide

Externa: Unión de los gametos fuera del cuerpo

Tipos de fecundación Interna: Unión de los gametos dentro del cuerpo

Formas de inseminación: Se entiende por inseminación a la forma de encuentro de los gametos para la fecundación. Los animales hermafroditas poseedores de los dos tipos de gónadas presentan un intercambio de gametos (entre dos organismos de la misma especie) previo a la reproducción, proceso que se conoce como inseminación cruzada. Este intercambio de gametos asegura la variabilidad genética de los nuevos individuos; sólo en casos excepcionales como la solitaria (parásito único) ocurre la autofecundación, que consiste en la unión de óvulos y espermatozoides procedentes del mismo organismo, lo que reduce la variabilidad genética de la especie.

Partenogénesis

Es un tipo de reproducción que presenta características muy particulares, en que el nuevo organismo se forma a partir de un óvulo sin fecundar, originando un animal adulto, como si hubiera sido fertilizado por un espermatozoide.

La partenogénesis es importante para ciertas especies porque ayuda a mantener una estructura social, para otras se presenta como una adaptación a las épocas en que el número de individuos baja considerablemente o cuando el ambiente se torna difícil para la supervivencia de la especie que se trate.

Rotíferos Insectos Afidios

Partenogénesis

Artrópodos

Reptiles

Moluscos

En las abejas, la reina se cruza con el macho (zángano) durante el <<vuelo nupcial>>, los espermatozoides son almacenados en un receptáculo, conectado con el aparato reproductor de la hembra; la reina es capaz de abrir o cerrar el receptáculo, permitiendo que los óvulos fecundados se desarrollen en abejas obreras y reinas, y los no fecundados en zánganos.

Aparatos reproductores

REFLEXIÓN

Si los organismos presentan estructuras para la nutrición, respiración y excreción, ¿Qué estructuras son las que intervienen en la reproducción? ¿Todos los animales presentan las mismas estructuras para la reproducción, incluyendo el humano?

Aparato reproductor femenino: Las estructuras que participan en la reproducción varían de una especie a otra, dependiendo de su grado de evolución (dado por su nivel de organización), el tipo de fecundación que presentan y el tipo de desarrollo embrionario que posean (pudiendo éste ser externo o interno). Dentro de esa diversidad se pueden encontrar dos modelos básicos de aparatos reproductores.

Figura -18. Esquemas generales de los aparatos reproductores, dependiendo de que la fecundación sea externa o interna.

El aparato reproductor femenino más sencillo lo encontramos en organismos con fecundación externa; estos poseen dos estructuras básicas, los ovarios productores de óvulos y los oviductos que los conducen al exterior (figura 18 A)

En las hembras con fecundación interna, el aparato reproductor se encuentra formado por ovarios, oviductos, útero y vagina. En el transcurso de la evolución de estos animales se observa una reducción en el número de ovarios, quedando sólo un par en mamífero; el oviducto ensancha formando el útero, éste puede ser uno o varios, cada uno con su conducto que desemboca en la cloaca,3 presente en peces, anfibios, reptiles y aves. En los mamíferos los úteros se fusionan formando uno sólo, que, aún cuando permite el

3 Abertura común al aparato digestivo, excretor y reproductor.

desarrollo de menos crías, éstas pueden ser más grandes; esto se considera una adaptación al medio terrestre, porque permite el cuidado de la cría hasta que nace (figura 18 B).

En la evolución de los metazoarios se observa que el aparato reproductor en los

En la figura 19 ilumina con diferente color cada uno de los órganos del aparato reproductor femenino.

Aparato reproductor femenino

El aparato reproductor en la mujer se encuentra formado por los siguientes órganos: Los ovarios, constituidos por un conjunto de células denominadas folículos de Graaf, productores de óvulos y hormonas sexuales, estrógenos y progesterona, reguladoras del desarrollo de las características sexuales secundarias en la mujer; los oviductos, también llamados trompas de Falopio , son conductos cuyas paredes se encuentran formadas de tejido muscular liso, su contracción en ondas peristálticas conducen al óvulo hacia el útero; el oviducto es el lugar en que ocurre la fecundación; el útero, órgano hueco formado por tejido muscular estriado, presenta un revestimiento interno; el endometrio, formado por dos capas de tejido, una que se desprende durante la menstruación y otra más interna a partir de la cual se regenera la capa que se desprende. En este órgano el embrión se aloja y nutre durante su desarrollo.

Durante el acto sexual, la vagina, que es un tubo corto que comunica con el exterior, recibe al órgano copulador o pene que deposita los espermatozoides; en el nacimiento sirve de canal a través del cual pasa el feto.

Los órganos sexuales externos son labios mayores, labios menores, clítoris y monte de Venus, los cuales forman la vulva.

Con la información anterior llena el siguiente cuadro:

Aparato reproductor femenino
Órgano Función

Aparato reproductor masculino

Al igual que las hembras, los aparatos reproductores más sencillos se presentan en machos con fecundación externa. Consta de dos estructuras básicas, los testículos, formados por tubos pequeños llamados seminíferos, en cuyo interior se realiza la espermatogénesis, y el conducto espermático que conduce los espermatozoides al exterior, a través de la cloaca (figura 20 A).

En vertebrados los testículos se localizan dentro de la región ventral y sólo en mamíferos los encontramos dentro de una bolsa o escroto fuera de la cavidad del cuerpo, esto se debe a que los espermatozoides no pueden sobrevivir con la temperatura existente en el interior del cuerpo de los organismos homeotermos (que controlan su temperatura).

Los animales con fecundación interna presentan estructuras que les permiten adaptarse al medio terrestre, como las vesículas seminales, las cuales actúan como glándulas secretoras de líquidos que facilitan el desplazamiento de los espermatozoides. El pene u órgano copulador tiene la función de depositar los espermatozoides dentro del aparato reproductor de la hembra; en reptiles y mamíferos probablemente se originó a partir de la cloaca, de ahí su relación con el aparato excretor (figura 20 B).

En la figura 21 ilumina con diferente color cada uno de los órganos que constituyen el aparato reproductor en el hombre.

Aparato reproductor masculino

El aparato reproductor en el hombre se encuentra constituido por las siguientes estructuras: los testículos, órganos productores de espermatozoides y de hormonas sexuales (andrógenos) responsables del desarrollo de las características sexuales en el varón, se encuentran rodeados por una bolsa de piel llamada escroto; el epidídimo es un conducto sumamente enrollado, en éste los espermatozoides adquieren la capacidad de movimiento después de 18 horas, por lo que es conocido como cámara de maduración; luego del epidídimo, el esperma pasa al vaso o conducto deferente, donde en su mayor parte queda almacenado. Las vesículas seminales son un par de glándulas huecas secretoras de un fluido viscoso que contiene nutrientes. La próstata es una glándula productora de un líquido alcalino que neutraliza la acidez de la uretra y la vagina. Las glándulas de Couper son un par de glándulas pequeñas situadas en la base del pene, producen líquidos que lubrican la uretra y la neutralizan al igual que la próstata. El conjunto de secreciones de los tres tipos de glándulas –más el fluido seminal- recibe el nombre de semen.

El pene, que como ya se sabe, es el órgano copulador, está formado por tejido esponjoso eréctil, tejido conectivo fibroso y piel que lo recubre; en su interior se encuentra la uretra, conducto común para el aparato reproductor y excretor.

Con la información anterior llena el siguiente cuadro:

Aparato reproductor masculino
Órgano Función

Figura 22.

Observa detenidamente los esquemas y contesta lo siguiente:

En las figuras 22 A y 22 B ilumina los órganos correspondientes al aparato reproductor del tiburón y el ave.

De acuerdo con las estructuras que presentan, el tipo de fecundación del tiburón es:

______________________________y el del ave:_______________________________.

¿Qué tipo de desarrollo embrionario presenta el ave? ____________________________

¿Y el tiburón? _________________________________________.

Ciclos reproductores

Todos los animales se preparan fisiológicamente y/o psicológicamente para la reproducción durante una época del año (la cual varía de acuerdo con la especie); las hembras y machos maduran sus gametos y preparan sus aparatos reproductores para la cópula. Durante esta etapa los animales experimentan una intensa necesidad de apareamiento, su comportamiento se encuentra regulado por sustancias químicas (hormonas) que producen internamente, así como por estímulos del medio externo. Se cree que éste es el resultado de un proceso de selección natural, porque se lleva a cabo en la época más favorable del año, y de esta manera se asegura la supervivencia de las crías.

Los estímulos externos a los cuales responden los animales pueden ser visuales, olfativos, auditivos y demás, como en el caso del cerdo y perro, y sonidos especiales que emiten los insectos, ranas, aves y otros.

Estos ciclos se repiten durante la vida fértil de los animales, sus fases están sujetas a las influencias del medio, y la expulsión del óvulo (ovulación) depende de que haya cópula o no, con excepción de los mamíferos. En la mayoría de los mamíferos este ciclo recibe el nombre de <<ciclo estral>> y en la especie humana se conoce como <<ciclo menstrual>>.

Ciclo menstrual. Este ciclo es propio de la especie humana y se lleva a cabo en la mujer; durante este periodo ocurren una serie de transformaciones que se producen principalmente en el ovario y el útero, regulados por un conjunto de hormonas, y tienen como finalidad la maduración del óvulo y preparar al útero para el embarazo.

El primer ciclo menstrual comienza durante la pubertad entre los 12 y 15 años de edad, e indica el inicio de la vida fértil de la mujer, se repite mes a mes y termina aproximadamente a los 45 años de edad, recibiendo el nombre de menopausia.

Para su estudio, este ciclo se ha dividido en cuatro fases: fase folicular, de ovulación, lútea y fase de menstruación.

A) Fase folicular. El ciclo comienza cuando el hipotálamo4 estimula a la hipófisis5 para producir las hormonas folículo estimulante (HEF) y la luteinizante (HL) que regulan los cambios cíclicos en el ovario (figura 23).

Por influencia de la HEF un número determinado de folículos de Graaf comienzan a crecer, aunque en condiciones normales sólo un óvulo alcanza su madurez total mes a mes; las demás células foliculares secretan estrógenos, los cuales inducen la respiración y crecimiento del endometrio; esta fase dura aproximadamente de 8 a 10 días.

Figura 23.

En la figura 23 puedes ver fácilmente que la HEF va de la glándula pituitaria hacia:

4 Parte del cerebro que produce sustancias (neurosecreciones) capaces de estimular, en otras partes, a la hipófisis. 5 Glándula productora de hormonas.

Después que el folículo comienza a crecer en el ovario, sus células producen la hormona:

B) Fase de ovulación. La elevada concentración de estrógenos constituyen el estímulo para que la hipófisis sintetice la HL, e inhiba la producción de HEF; la hormona luteinizante es necesaria para que el folículo pierda elasticidad y se rompa dejando en libertad al ovocito, fenómeno denominado ovulación, esto ocurre aproximadamente catorce días después de iniciado el ciclo. Durante ésta el ovocito termina su primera división meiótica e inicia la segunda división (figura 24)

Figura 24

El estrógeno detiene la producción de: ______________________________ _________

En la glándula pituitaria.

También el estrógeno hace que la glándula pituitaria produzca otra hormona llamada:

_______________________________________. La HL provoca la _________________

___________________________.

C) Fase lútea. Una vez liberado el óvulo éste comienza su recorrido por el oviducto, su tiempo de vida es aproximadamente de 24 horas. Durante este periodo si no es fecundado muere.

El folículo vacío se llena de células y mediante la acción de HL adquiere un pigmentoamarillo, por lo que recibe el nombre de cuerpo amarillo o lúteo. Éste actúa como glándula endócrina produciendo progesterona, ésta circula en la sangre, llega a la hipófisis y actúa suprimiendo la producción de HEF. La progesterona actúa también en el útero, provocando que su revestimiento interno (endometrio) crezca y se vascularice, preparándolo de esta manera para la implantación del óvulo, sí es fecundado (figura 25).

Figura 25.

El cuerpo amarillo produce una hormona llamada _______________________________.

¿Qué hormona provoca la producción de progesterona? _________________________.

D) Fase de menstruación Si el óvulo no es fecundado aproximadamente 13 o 14 días después, el cuerpo amarillo degenera y deja de producir progesterona, por lo que el endometrio se desprende y cae, junto con el óvulo no fecundado, constituyendo el sangrado menstrual o menarquía. El primer día de menstruación es considerado el primer día del ciclo. La menstruación dura de tres a cinco días.

Los bajos niveles de progesterona son el estímulo para que la hipófisis empiece a producir la HEF y con él, el nuevo ciclo.

Completa la tabla siguiente anotando en los sitios en blanco el texto correcto:

Hormona Origen Transporte a: Efecto
HEF ovario Produce el desarrollo de un folículo
Estrógeno Folículo Detiene la producción de HFE Provoca la producción de HL
Útero
Glándula pituitaria folículo Produce la ruptura del folículo y la liberación del óvulo
Produce el desarrollo del cuerpo amarillo
Cuerpo amarillo Estimula el crecimiento de las glándulas y vasos sanguíneos

Autofecundación: Unión de óvulos y espermatozoides Otras formas de

pertenecientes al mismo individuo fecundación

Fecundación cruzada: Unión de gametos pertenecientes a dos organismos diferentes

Partenogénesis: Formación de un nuevo individuo a partir de un óvulo sin fecundar.

Aparatos reproductores:

Estructura y función del aparato reproductor humano femenino

con fecundación externa: ovarios, oviductos Esquemas generales

con fecundación interna: ovarios, oviductos, útero, vagina, vulva, glándulas anexas

Estructura y función del aparato reproductor humano masculino

Con fecundación externa: testículos y conductores Esquemas espermáticos. generales Con fecundación interna: testículos, conductos deferentes,

vesículas seminales, próstata, glándulas de Cowper, pene.

Estructura y función del aparato reproductor humano

Ciclos reproductores

Concepto. Etapa en la cual los animales preparan sus aparatos reproductores para la reproducción. Hormonas sexuales (testosterona y estrógenos). Regulación. Estímulos externos (olor, color, sonido). Características generales Ciclo menstrual. Fases: a) folicular; b) ovulación; c) lútea, y d) menstruación.

DESARROLLO EMBRIONARIO

REFLEXIÓN

¿Cómo puede un cigoto, célula única, convertirse en medusa, mosca u hombre, es decir, en seres constituidos por millones de células? ¿Cuáles son los principales cambios que se presentan durante el desarrollo de un cigoto hasta convertirse en adulto?

El proceso embriológico no es igual en todos los organismos, presenta modalidades propias en cada grupo animal, por lo que en las siguientes páginas se dará un panorama general.

Después de la fecundación el cigoto inicia en algunos animales un periodo de descanso, mientras que en otros comienza una serie de divisiones celulares mitóticas sucesivas, que culminan con la formación de un animal. Cuando el organismo se está desarrollando se forman o esbozan las estructuras y funciones básicas del futuro adulto. Los encargados de regular este desarrollo en el embrión son los genes.

Para cubrir las funciones básicas de nutrición, respiración y excreción los embriones requieren nutrientes y gases, además eliminan desechos, y durante su desarrollo también responden a su ambiente. Estas sustancias son tomadas por el embrión directamente del medio, cuando éste se desarrolla fuera del cuerpo de la madre (desarrollo embrionario externo) o, bien, a través de la madre cuando se desarrolla en su interior (desarrollo embrionario interno).

Fases

El desarrollo embrionario se efectúa a través de tres etapas o fases:

Segmentación: aumento del número de células. Gastrulación y morfogénesis: diseño de la forma. Diferenciación u organogénesis: formación de tejidos y órganos.

Segmentación: Esta primera etapa se efectúa según el tipo de huevo. Los huevos de los animales se clasifican conforme a la cantidad y distribución del vitelo –material nutritivo del cual se nutre el embrión-, siendo esto determinante en el tipo de desarrollo que sigue a la fecundación.

Figura 26. Distintas clases de óvulos: a) alécitos; b) heterolécitos; c) telolécitos, y d) centrolécitos. El vitelo nutritivo o deuteroplasma se representa en negro.

Observa la figura 26 y contesta lo siguiente:

¿Qué diferencias encuentras en los distintos tipos de cigotos mostrados?

¿Cuáles presentan la mayor cantidad de sustancias nutritivas?

Menciona que tipo de cigoto formará una larva y por qué

Durante la segmentación el cigoto se divide por mitosis formando 2, 4, 8, 16, 32, etc., células conservando la cantidad de citoplasma del cigoto. Este proceso termina con la formación de la blástula, que es una estructura molecular esférica y hueca (figura 27). En el caso del embrión humano, el proceso de segmentación ocurre en el oviducto, durante su tránsito hacia el útero.

REFLEXIÓN

¿En cada división se duplicarán los cromosomas y las moléculas del ADN? Si esto es así, ¿como serán las células resultantes?

Tipos de segmentación

a) Total e igual (estrella de mar).

b) Total y desigual (rana).

c) Parcial o discoidal (pájaro).

d) Parcial superficial (insecto).

Como pudiste observar en la figura 27, los huevos presentan una segmentación diferente de acuerdo con la cantidad y distribución del vitelo. Durante la segmentación en algunas especies se presenta la poliembromía.

Poliembromía

Ésta es un proceso por medio del cual se forman varios embriones a partir de un huevo y consiste en la división asexual más o menos precoz de los embriones y a veces de los propios huevos. Esto sucede en varios grupos de animales.

En ciertos insectos los individuos producidos son del mismo sexo. También se presenta en algunos mamíferos como en armadillo, en que los diferentes embriones procedentes de un huevo vienen a insertarse en un solo corión (membrana extraembrionaria).

En la especie humana, la formación de gemelos idénticos o fraternales es un ejemplo de este tipo. Establece la diferencia en el nacimiento múltiple a) y b) de la figura 29.

Después de que se ha formado la blástula, la división celular continúa a una velocidadbaja de crecimiento celular, morfogénesis y diferenciación. Ésta es la segunda fase llamada gastrulación, durante la cual se forman dos o tres capas de células diferenciadas.

Esta fase se inicia con una invaginación de la blástula causada por la división rápida de un grupo de células, que se acomodan introduciéndose en el interior del blastocele, formándose de esta manera en el embrión dos capas embrionarias o blastodérmicas: el endodermo (hoja interna) y el ectodermo (hoja externa). La gastrulación puede formarse de dos maneras distintas: por embolia o epibolia (figura 30).

Durante su desarrollo algunos animales sólo presentan estas dos etapas, a partir de las cuáles se formarán todas las estructuras que presenta el animal adulto; a estos animales se les denomina diblásticos y no presentan verdadera cavidad corporal; ejemplo de ellos son los poríferos y celenterados. El resto de los animales formarán una tercera lámina intermedia denominada mesodermo.

La aparición del mesodermo tiene importancia en la evolución de los metazoos, porque a partir de ésta se desarrolla el celoma que constituye en el animal adulto su cavidadcorporal en la que se encuentran alojados la mayoría de los órganos. Ésta lámina se forma de dos maneras distintas: la enterocefalia (figura 31) y la esquizocelia (figura 32).

A los animales que poseen las tres capas embrionarias se les denomina triblásticos y pueden tener o no celoma; algunos ejemplos son platelmintos, anélidos y cordados. A los animales que presentan celoma se les denomina celomados y los que carecen de ella acelomados.

La presencia o ausencia de celoma es considerada como un criterio importante para la clasificación de los organismos del reino metazoa.

Durante la gastrulación y a consecuencia del crecimiento desigual y acomodo celular, el embrión cambia de forma adquiriendo una simetría (forma en que las partes de un cuerpo están acomodadas). Considerando lo anterior, en los metazoarios se presentan tres tipos de organismos: asimétricos, con simetría radial y con simetría bilateral.

Cuando crecen en colonias, las esponjas no presentan una forma definida, se dice que son asimétricos (figura 34a).

Algunos metazoarios tienen cuerpo cilíndrico, esférico o circular plano como las anémonas, erizos o estrellas de mar, en los cuales se presenta un disco central de donde radían tentáculos, brazos o espinas, como los rayos de una rueda. Todos ellos tienen simetría radial (figura 34b).

Figura 34

Aquellos animales que tienen lados derecho e izquierdo iguales poseen simetría bilateral (figura 34c). Los animales como el caballo, camaleón y sapo pueden ser divididos en dos partes por un plano que pasa por un eje longitudinal desde el centro de la superficie superior hasta el centro de la superficie inferior (polaridad). La superficie superior del animal es la dorsal y la inferior es la ventral. También tienen un frente definido o extremo anterior y una parte trasera o extremo posterior. En el hombre, el lado dorsal es la espalda y el lado ventral es el frente.

Las tres capas principales formadas durante la gastrulación se van diferenciando, a su vez para formar tejidos distintos que se agruparán en órganos, aparatos y sistemas, esto ocurre durante la tercera etapa de desarrollo llamada diferenciación u organogénesis.

El endodermo dará origen al tubo digestivo y glándulas anexas, así como al revestimiento interior de los pulmones; el mesodermo de origen celómico a órganos del aparato gonadal, excretor y circulatorio; en la capa más externa, el ectodermo epidérmico formará piel y formaciones tegumentarias como las glándulas sebáceas y sudoríparas, así como pelos y plumas; recubrimiento de las aberturas naturales del cuerpo: boca, fosas nasales y ano, y el ectodermo neural, el sistema nervioso central y nervios periféricos.

En el ser humano esta tercera etapa del desarrollo del embrión se lleva a cabo, ya implantado en la pared uterina, sólo unos días después de la concepción; en esta etapa al embrión se le denomina blastocito.

La segmentación, gastrulación y diferenciación de tejidos a partir de las tres etapas germinales son las etapas fundamentales del desarrollo (figura 35). Son universales puesto que ocurren durante el desarrollo de cualquier animal.

En las primeras etapas del desarrollo los embriones de todos los vertebrados se parecen mucho unos a otros. ¿Cómo se explica este hecho? ¿Qué diferencias se pueden encontrar?

A continuación, y utilizando el esquema, menciona las formaciones (tejidos y órganos) a que darán lugar cada una de las hojas blastodérmicas durante la diferenciación.

Tipos de desarrollo

En el reino metazoa encontramos diferencias en la forma en que se desarrollan los animales, y la mayoría pasan por una serie de cambios, desde la formación del huevo hasta constituirse en un adulto (figura 37).

Existen dos tipos de desarrollo: indirecto o externo y directo o interno

Desarrollo indirecto o externo

Este tipo de desarrollo pasa por diferentes estadios:

cigoto

embrión

larva

adulto

Al conjunto o serie de estadios se le llama metamorfosis (meta = cambio y morpho = forma); este proceso es regulado por hormonas, cuya producción es controlada por los genes que son activos en ciertos estadios, La metamorfosis en insectos puede ser completa o incompleta.

Observa las figuras 38 y 39 y escribe el nombre de los estadios en la metamorfosis incompleta:___________________________________________________;Señala otros organismos que la presentan:_______________________________________________. ¿Cuáles son los estadios de la metamorfosis completa?: ______________________________________________________________________; Señala otros organismos que la presentan:

______________________________________________________________________. Resume las diferencias entre los tipos de metamorfosis. ¿Qué cambios se presentan de larva a pupa y de pupa a adulto?

El proceso de metamorfosis completa es de gran valor para la supervivencia de la especie. Muchos insectos como los lepidópteros (mariposas) ponen sus huevos en la primavera y se vuelven azotadores en el verano; durante esta etapa devoran grandes cantidades de alimento para crecer con rapidez, transformándose en pupa durante el invierno y en adulto en la primavera siguiente; asimismo, su dieta cambia en cada fase.

NOMBRES DE LARVAS EN ALGUNOS ANIMALES.

Organismo Larva
mosca mariposa, polilla rana estrella de mar almeja cresa oruga o azotador renacuajo pluteus trocófora

¿A qué factores ambientales corresponden los cambios presentados? Observa el cuadro anterior y contesta qué daños pueden causar al hombre y por qué.

Desarrollo directo o indirecto

Se presentan cuando el animal se convierte en adulto sin pasar por ningún estado larvario. En este caso, en el embrión se forman dos tipos de células: unas formarán al embrión propiamente dicho y las otras formarán cuatro membranas alrededor del embrión llamadas membranas extraembrionarias. Estas son adaptaciones que permiten sobrevivir al embrión, hasta que éste esté listo para llevar su vida independiente.

Este desarrollo se presenta en peces (sólo en algunas especies), reptiles, aves y mamíferos. En estos últimos puede ser parcial (marsupiales) o total (placentarios).

En algunos animales ovíparos (ponedores de huevo) como las aves y reptiles el embrión se recubre de un cascarón durante su paso por los oviductos, dentro de este huevo se forman las membranas extraembrionarias que le permitirán desarrollarse; estas membranas son:

    1. Corión. Su función es impedir la excesiva evaporación del agua a través del cascarón.
    2. Amnios. Esta membrana, que rodea al embrión, forma una bolsa llena de líquidos que constituye el ambiente del embrión, protegiéndolo de los golpes.
    3. Alantoides. Constituye la estructura respiratoria del embrión y acumula desechos metabólicos hasta el momento de la eclosión.6
  • Saco vitelino. Que contiene vitelo que servirá para alimentar al embrión (figura 40).

En los marsupiales como los canguros y las zarigüeyas, los huevos se fecundan en el interior del cuerpo y el embrión comienza a desarrollarse en el útero de la madre recibiendo algo de alimento, pero los pequeños embriones (miden unos cuantos centímetros) son rápidamente expulsados del útero. Éstos se arrastrarán al interior de una bolsa llamada marsupio en el abdomen materno, donde se localizan las glándulas mamarias, alimentándose con la leche materna durante el crecimiento y desarrollo del organismo. Estos órganos carecen de placenta.

Los reptiles fueron los primeros vertebrados que pusieron huevos en tierra y las membranas extraembrionarias evolucionaron, adaptándose a las necesidades ovíparas o vivíparas (desarrollo del embrión dentro de la madre y parir vivas a sus crías) de los animales terrestres.

Después de la fecundación el cigoto de los reptiles y las aves desarrolla un cascarón a su alrededor que le proporciona el ambiente completo, además por ser poroso permite el intercambio de gases en el exterior.

En los vivíparos el cigoto se desarrolla parcial o totalmente dentro de la cavidad uterina, desarrollando las membranas extraembrionarias. El corión en contacto con el útero forman la placenta; el alantoides y el saco vitelino se reducen y pierden algunas de las funciones que ahora realiza la placenta; la mayoría de los mamíferos (a excepción del ornitorrinco y erizo hormiguero que producen huevos con cascarón) y algunos peces son ejemplos de animales vivíparos.

6 Rompimiento del huevo <<nacimiento>>

Observa la figura 40 y menciona las diferencias entre ovíparos y vivíparos.

REFLEXIÓN

¿Cuáles son las ventajas del desarrollo interno para el embrión?

Gestación o embarazo

En los mamíferos la reproducción sexual alcanza su máximo desarrollo; la fecundación es interna y va seguida del desarrollo embrionario interno completo en el cuerpo de la madre conocido como gestación (cuadro 1; figura 41). Durante el periodo de desarrollo, se dice que la hembra está preñada o embarazada. Entre la fecundación y el nacimiento el embrión crece dentro del cuerpo de la madre y recibe su alimentación, así como el oxígeno de la sangre de la madre. Este intercambio tiene lugar a través del órgano llamado placenta, que une y relaciona el embrión con el útero (figura 42). Después del nacimiento, el pequeño se alimenta durante cierto tiempo con la leche de las glándulas mamarias de la madre.

Observa la figura 41: ¿Qué función desempeña el cordón umbilical en el feto? ¿Hay mezcla de sangre materna y fetal durante el embarazo?

Cuadro 1 Proceso de gestación en la mujer.

Primer mes. El embrión tiene forma alargada, mide 0.5 cm.; tiene una cabeza minúscula, cerebro y corazón primitivo, que empieza a latir irregularmente, y una pequeña cola que desaparecerá después.
Segundo mes. Se desarrollan los ojos, brazos y piernas, todos los órganos internos se han formado, boca, labios; se empiezan a formar cartílagos; a partir de estos momentos se llama feto.
Tercer mes. El feto mide 5 cm., tiene dedos en pies y manos; al finalizar el mes aparecen los órganos sexuales exteriores. El rostro tiene el perfil de bebé.
Cuarto mes. El feto mide 25 cm. y pesa aproximadamente 172.2 g; tiene vasos sanguíneos, piel delgada, rasgos faciales, pelo sobre la cabeza y el cuerpo; hay más movimiento.
Quinto mes. El feto mide 30 cm. aproximadamente y pesa unos 500 g, hay más movimiento y patea, aparecen uñas y pelo, presenta reflejos simples, piel recubierta de vello lanugo.
Sexto mes. El feto mide unos 35 cm. y pesa 750 g; los tejidos se llenan; brotes de dientes aparecen en las encías, empieza a acumular grasa debajo de la piel.
Séptimo mes. Los ojos pueden abrirse ocasionalmente, son sensibles a la luz, su peso corporal es aproximadamente de 1 Kg. El feto puede sobrevivir.
Octavo mes. Al final de este mes el cuerpo engorda, el universo uterino es demasiado estrecho y la cabeza del feto se orienta hacia abajo.
Noveno mes Al término de este mes el feto pesa normalmente 2.5 Kg. y 3 Kg. y mide unos 50 cm. El bebé puede nacer ahora.

Cuadro 2. Duración de la gestación de algunos mamíferos.

Animal Gestación Animal Gestación
ratona 19 días mona 5.5 meses
rata 21 días mujer 9 meses
gata 9 semanas vaca 10 meses
perra 9 semanas yegua 11 meses
cerda 4 meses elefante 22 meses

Parto. La gestación termina con un conjunto de hechos que llamamos parto o proceso de nacimiento. Se inicia con contracciones lentas y rítmicas de los músculos del útero. Estas contracciones rompen el amnios lleno del líquido amniótico (comúnmente llamada fuente), en la cual se ha desarrollado el nuevo ser. Esta primera etapa se llama trabajo de parto o dilatación. (figura 43).

Las contracciones del útero aumentan en frecuencia y fuerza, uniéndose a las contracciones de los músculos abdominales para empujar al niño a través del canal de parto, formado por la dilatación de la pelvis y la vagina; esta etapa se llama expulsión (figura 43). Finalmente se presenta el alumbramiento consistente en la expulsión de la placenta y cordón umbilical (figura 43).

Considerando lo estudiado en páginas anteriores, completa el siguiente cuadro:

Cuadro 3.
Necesidades para eldesarrollo ycrecimiento de los embriones Como satisfacen los organismos sus necesidades para eldesarrollo
Erizo de mar Rana Pollo Canguro Humano
Oxígeno
Protección contra pérdida de agua
Alimento para energía
Eliminación de desechos
Mantenimiento de temperatura adecuada
Protección contra golpes

Cuadro 4. Comparación de la reproducción sexual y desarrollo de invertebrados

Tipos de fecundación Tipos de reproducción Desarrollo Hermafrodi tas. Fertiliza ción externa Poríferos Asexual y sexual Externo Hermafrodi tas y unisexuales. Fertilización Celentera dos Asexual y sexual externa Externo Hermafrodi tas. Fertilización cruzada y Plantelmin tos Asexual y sexual autofecunda ción. Externo Hermafro ditas. Fertilización Anélidos Asexual y sexual cruzada Externo con estados larvarios Unisexua les. Fertilización Interna y Artrópodos Sexual externa Externo con metamorfósis Hermafroditas y Unisexuales Moluscos Sexual Externo con estados larvarios Sexos separados. Fertiliza-Equinoderm os Asexual y sexual ción externa Externo con estadios larvarios

Cuadro 5. Comparación de la reproducción sexual en vertebrados.

Ichthyes Amphibia Reptilia Aves Mammalia
Tipo de reproducción Sexual Sexual Sexual Sexual Sexual
Tipo de La mayor Fertilización Fertilización Fertilización Fertilización
fecundación parte con externa; gran interna; se interna; interna;
fertilización número de producen hembras con número
externa por huevos, menos sólo un pequeño de
desove; generalmente huevos; ovario; huevo huevos
gran número puestos en el huevo amniótico producidos
de huevos agua amniótico
puesto en
tierra
Desarrollo La mayor parte ovíparos; algunos ovovivíparos Ovíparos: los huevos con una capa gelatinosa protectora; metamorfosis Ovíparos: algunos incuban huevos y algunos son ovovivíparos Ovíparos: los padres incuban huevos y cuidan a los pequeños Monotremas , ovíparos marsupiales, ovovivíparos , placentarios, vivíparos. Todos tienen glándulas mamarias.

Desarrollo embrionario

Concepto: Serie de cambios que se efectúan en el cigoto hasta formar un nuevo individuo.

Segmentación: división celular sucesiva, sin incremento de tamaño. Tipos de cigotos o huevos.

Fases Gastrulación: formación de capas embrionarias (endodermo, mesodermo, ectodermo), celoma y simetría. Diferenciación: formación de tejidos y órganos u organogénesis.

Poliembrionía: desarrollo de dos o más organismos a partir de un cigoto.

Membranas extraembrionarias: corión, saco vitelino, amnios y alantoides.

Indirecto o externo: desarrollo de un individuo fuera del cuerpo materno

Metamorfosis

Tipo de

Directo o interno: formación de un individuo dentro del cuerpo desarrollo

materno Parcial (marsupiales) Total (placentarios)

1er. Trimestre: Se forman los principales sistemas de órganos.

2do. Trimestre: Se produce un rápido crecimiento del Embarazo

feto.

(gestación humana)

3er. Trimestre: Continua el crecimiento, necesita una fuerte demanda de nutrimentos que toma de la madre.

Dilatación o trabajo de parto Parto Expulsión(etapas) AlumbramientoEn resumen las características de la reproducción sexual son:

  • Requiere células especializadas llamadas gametos.
  • Es un proceso completo porque requiere de estructuras diferenciadas y especializadas.
  • El mecanismo implicado en este proceso es la meiosis, mediante el cual se reduce a la mitad el número de cromosomas.
  • Es necesaria la presencia de dos progenitores con algunas excepciones.
  • El número de descendientes es reducido en comparación con aquellos en donde el desarrollo es interno.
  • La progenie presenta variabilidad genética, lo que permite una mayor adaptabilidad de los animales a su ambiente.
  • Este tipo de reproducción forma parte de los mecanismos esenciales para la evolución de los organismos y en particular de la especie.

CICLOS BIOLÓGICOS

En todos los metazoarios se observa un patrón básico de ciclo biológico: el ciclo diploide, el cual se caracteriza por el momento en que se presenta la meiosis.

En las páginas anteriores aprendiste las características y tipo de reproducción asexual y sexual; en la siguiente parte verás cómo algunos animales utilizan estas dos formas de reproducción durante sus ciclos vitales, respondiendo así a las condiciones ambientales en que se desarrollan.

Un ejemplo lo observamos en la hidra de agua dulce, que se reproduce asexualmente por gemación; sin embargo, al llegar a determinada época del año se desarrollan en sus paredes los órganos sexuales, testículos en la mitad superior del cuerpo y ovarios en la mitad inferior, estos originan los elementos sexuales que formarán el huevo (en algunas especies se presenta la fecundación externa y en otros la interna), cuyo desarrollo conducirá a un nuevo ser.

En otros casos se presenta en forma alternada una generación asexual con otra sexual; este proceso se llama generación alternante o metagénesis y se presenta en colonias de hidrozoarios como es el caso de obelia.

Figura 46. Alternancia entre las fases polipoide y medusoide en Ofelia, un hidrozoario. (De Storer y cols., modificado de Wolcott.)

Observa el ciclo de la figura 46. ¿Cuáles son los elementos propios de la generación sexual?

Identifica el tipo de reproducción sexual que se presenta.

Coloca en los esquemas los nombres de medusa sexuada y libre, gametos, cigoto, larva nadadora (plánula), blastozoides que se forman por gemación y colonia fija.

Otros organismos presentan ciclos de vida muy complicados que requieren de huéspedes intermediarios, en los que se observan los dos tipos de reproducción; ésta es una característica adaptativa de los parásitos. En ocaciones involucra estadios en los que los jóvenes en desarrollo son de vida libre o se han vuelto dependientes de un huésped intermediario.

Observa la figura 47. Identifica la fase asexual y sexual.

¿De qué manera ayuda un animal parásito como la fasciola o conchuela el tener un huésped intermediario?

Figura 47.

Observa la figura 48. Describe la ruta que sigue la solitaria a través del cuerpo humano y menciona todas las estructuras que atraviesa. ¿En qué estadios es más probable que se presenten síntomas de enfermedad? ¿En qué estadio es más factible que sea efectivo un tratamiento? ¿Qué medidas crees que podrían ser tomadas para controlar la dispersión en los gusanos parásitos?

B. Proglótido grávido en heces; C. Huevo; D. Liberación de oncósfera; E. Oncósfera en vía linfática; F. Oncósfera en vía porta; G. Oncósfera en corazón; H. Oncósfera en pulmón vía corazón derecho; I. Oncósfera en circulación general; J. Cysticercus cellulosae en tejidos; J’. Cysticercus cellulosae viable en carne; K. Infestación porvía oral; L. C. cellulosae en estómago; M. C: cellulosae evagina en intestino y desarrolla el estado adulto; N. Ingestión de huevos de Taenia solium; O. Liberación de oncósfera y migración similar en E a J; P. Cisticerco muscular, P’. Cisticerco cerebral.

Como te has dado cuenta, el conocimiento de los ciclos biológicos es importante porque algunas enfermedades son causadas por parásitos que tienen como huésped permanente al hombre y como intermediario a los animales de los cuales se alimenta.

El proceso evolutivo de la reproducción en el reino metazoa tendió a favorecer las formas sexuales que, como ya se ha mencionado, produce una viabilidad infinita entre los individuos por el intercambio de material genético entre los progenitores. Al igual que cualquier ser vivo, los metazoarios, incluyendo al hombre y su ciclo biológico, están representados por: el nacimiento, el desarrollo, crecimiento, reproducción y muerte.

Reproducción asexual

Reproducción sexual

Tipós: Gemación, Escisión (regeneración)

Poliembrionía Aspectos generales Unisexuales Tipos de organismos

Hermafroditas Dimorfismo sexual Procesos de la

reproducción sexual

  1. Gametogénesis
  2. Fecundación

Formas de inseminación

Partenogénesis Aparatos reproductores:

Femenino

Masculino

Ciclos reproductores Masculino

Femenino

  1. Gametogénesis
  2. Fecundación
  3. 3. Desarrollo embrionario

Ovogénesis Espermatogénesis Morfología de los gametos

Procesos de fecundación Externa Tipos de fecundación Interna Autoinseminación

Inseminación cruzada

Esquemas generales Estructura y función del aparato reproductor humano

Esquemas generales Estructura y función del aparato reproductor humano

Regulación

Ciclo menstrualReproducción sexual (continúa)

1. Comenta tres formas de desarrollo en los embriones de los mamíferos y explica la supremacía de los mamíferos placentarios en la actualidad dentro de la clase

mammalia

  1. Comenta el hecho de que el huevo amnioto sea la clave del desarrollo de los vertebrados terrestres.
  2. El paludismo es una enfermedad transmitida por determinado mosquito. ¿Cuál podrá ser un plan de ataque basado en el ciclo biológico de este insecto?

REPRODUCCIÓN EN ANIMALES

Objetivos

  1. Con esta práctica reconocerás la escisión en lombriz de tierra como un proceso de reproducción asexual.
  2. Observarás e identificarás las células especializadas en la reproducción sexual, óvulos y espermatozoides en ratas.
  3. Identificarás y localizarás los órganos que forman el aparato reproductor humano.
  4. Compararás las diferencias morfológicas entre el macho y la hembra (dimorfismo sexual) en Drosophyla melanogaster.
  5. Reconocerás las etapas del ciclo de vida en insectos con metamorfosis completa (Drosophyla melanogaster).

Elementos antecedentes

Con base en la información presentada en este fascículo explica los siguientes términos, que te permitirán tener una mejor comprensión de la práctica.

  • Reproducción asexual.
  • Escisión, regeneración.
  • Reproducción sexual.
  • Organismos hermafroditas y unisexuales.
  • Características morfológicas del óvulo y el espermatozoide.
  • Función de las gónadas (ovarios y testículos).
  • Desarrollo embrionario.
  • Metamorfosis.

Problema

  1. ¿Qué sucederá si cortamos una lombriz de tierra en varios fragmentos?
  2. Los animales con reproducción sexual tienen órganos y células especializadas. ¿Presentarán las ratas estas estructuras?

Hipótesis:

3. Te has percatado de que algunos frutos descompuestos presentan <<gusanos>>. ¿Tiene esto alguna relación con el ciclo de vida de los insectos?

Hipótesis:

Material, equipo y sustancias Material biológico

1 microscopio de disección 6-8 moscas de fruta* 1 microscopio compuesto 7 lombrices de tierra* 1 pinzas de disección 2 ratas (macho y hembra)* 1 charola de disección 1 aguja de disección 3 portaobjetos 3 cubreobjetos 1 caja de Petri 40 ml cloroformo 1 navaja de rasurar* 5 alfileres* (opcionales) 3 frascos de 250 ml* 2 frascos de 500 ml* 2 frascos de 1000 ml con tapa* 1 trozo de media o hule espuma* 1 plátano* 1 hoja de lechuga* 100 g de algodón* 1 cono de papel (lo puedes hacer con una hoja)* 3 ligas* 1 m plástico negro, cartoncillo o papel aluminio* 1 gasa*

* Material que debe de aportar el estudiante.

Procedimiento

I. Escisión en lombriz de tierra.

  1. Lava seis lombrices de tierra con agua libre de cloro, sécalas con una toalla de papel y anestésialas con un algodón de cloroformo.
  2. Corta dos lombrices en tres fragmentos cada una, colócalas en un frasco de 250 ml (Núm. 1) que contenga 1 cm. de tierra de maceta y humus, aproximadamente.
  3. Corta dos lombrices igual que en el caso anterior, deposítalas en un frasco de 250 ml (Núm. 2) que contenga 1 cm. de tierra de maceta húmeda y migajas de pan.
  4. las dos lombrices restantes ponlas en el último frasco (Núm. 3) con tierra de maceta húmeda.
  5. Tapa los tres frascos con plástico negro, cartoncillo o papel aluminio, fijándolo con las ligas; haz perforaciones pequeñas y colócalos en las mismas condiciones ambientales. Mantenlas así por el tiempo que te indique el profesor, y haz revisiones periódicas.
  6. Toma una lombriz y obsérvala al microscopio de disección y localiza en ella el clitelo (segmento 31 al 37) (figura 49).

Figura 49.

Resultados

Testigo Experimentales
Frasco. 1 Frasco. 2 Frasco. 3
Condiciones
Núm. de lombrices o fragmentos al inicio
Núm. de lombrices al final

Discusión

  1. ¿Mediante qué proceso se logró la formación de nuevos individuos?
  2. ¿Qué medio fue más favorable para el desarrollo de las lombrices?
  3. ¿Qué tipos de reproducción presenta este animal?
  4. ¿Qué sucedió con los especimenes del frasco testigo?

II. Observación de gametos en ratas.

  1. Coloca las ratas en un frasco de 1000 ml con un trozo de algodón humedecido con cloroformo, tápalo hasta que las ratas queden anestesiadas.
  2. Coloca las ratas en la charola de disección como se muestra en el dibujo y procede a abrir la parte ventral de los animales.
  3. Localiza los órganos que intervienen en la reproducción en ambos sexos (figura 50).

Figura 50.

4. Separa los ovarios y testículos, toma una muestra de ellos y elabora una preparación temporal; observa al microscopio compuesto con el objeto 10x y 40x

Resultados

Gametos Órgano en el que se localizan Características Proceso de reproducción
Óvulo
Espermatozoide

DISCUSIÓN

Explica a que obedece n las diferencias entre el óvulo y el espermatozoide:

Qué tipo de fecundación presentan

La presencia de útero te indica que el desarrollo embrionario es de tipo

III. Desarrollo embrionario en insectos.

  1. En uno de los frascos de 500 ml coloca en el fondo papilla de plátano y cúbrela con grasa
  2. Coloca en el frasco un cono de papel que no llegue hasta el fondo y deja que penetren algunas moscas (aproximadamente 10), retira el cono y tapa el frasco con un trozo de media y una liga, como se muestra en la figura 51. en vez de la media también puedes utilizar un trozo de hule espuma.
  3. Observa diariamente el frasco y anota la fecha en que aparecen las primeras larvas; el primer día en que observaste las pupas y el día en que surge el primer adulto.
  4. Una vez que aparecen las larvas, separa a las moscas adultas en otro frasco con las mismas condiciones que el anterior y márcalo con las palabras <<progenitores>>
  5. Anestesia las moscas, introduciendo un trozo de algodón con cloroformo. Coloca algunas de ellas en una caja de Petri y observa al microscopio de disección las diferencias entre el macho y la hembra de acuerdo con la figura 52. Te puedes auxiliar con la aguja de disección.

Figura 52.

Huevo Larva Pupa Adulto
Fecha en que se observó
Características

Discusión

¿Qué características distintivas presenta la hembra?

¿Cuáles son las características que diferencian al macho?

¿Qué relación existe entre los <<gusanos>> observados en la fruta descompuesta y la mosca?

Conclusiones

Con base en el problema planteado y las actividades elabora tus conclusiones: 1.

A. Desarrollo externo. Éste se presenta en el ornitorrinco, en donde el embrión se desarrolla a partir de sustancias nutritivas contenidas en el huevo y permanece en el interior de la madre.

B. Desarrollo interno parcial. Éste se presenta en los marsupiales, en ellos el embrión inicia su desarrollo en el útero de la madre, posteriormente sale y se desplaza hacia el marsupio (bolsa membranosa situada en el vientre de la madre), en donde a través de las glándulas mamarias se nutre para terminar su desarrollo.

C. Desarrollo interno completo. Se presenta en todos los animales placentarios como el hombre, cuando el cigoto se implanta en el útero y el embrión recibe nutrientes de la madre a través de la placenta. En relación con la supremacía de los mamíferos placentarios, debiste considerar las ventajas que ofrece el desarrollo interno al recibir de la madre nutrientes y protección.

  1. En tu respuesta debiste considerar la escasez de agua en el ambiente terrestre, por lo que mantener al embrión rodeado de líquido en el amnios responde a esa necesidad.
  2. El paludismo puede ser controlado y aún eliminado en zonas tropicales si se ataca al huésped intermediario, el mosquito Anopheles, en sus estadios de larva y pupa, ya que conociendo sus necesidades de oxígeno, nutrientes, agua, etc., puede evitarse que se lleguen a formar adultos.

Lee cuidadosamente los siguientes textos y contesta las preguntas correspondientes:

I. Nuevas formas de nacer.

Si hiciéramos una selección de los animales que mejor se reproducen, los seres humanos seríamos con toda certeza los últimos de la fila. Nada tendríamos que hacer frente a un ratón de laboratorio que de diez acoplamientos tiene nueve efectivos o un cerdo que de diez intentos en siete acaba preñando a su compañera.

De 100 parejas que desean tener un hijo, de 10 a 15 de ellas no lo consiguen en el tiempo en el que lo logran las normales; y el 5 por ciento por mucho que lo intenten jamás lo tendrán. Las primeras son infértiles; las segundas, estériles. Según afirman los expertos los casos de infertilidad y esterilidad en ambos sexos se han disparado en las últimas décadas debido en gran parte a la edad en que las parejas empiezan a plantearse tener hijos – que suele ser bastante tarde -, a enfermedades de transmisión sexual, cirugía en el aparato reproductor, uso de anticonceptivos – como la píldora -, vasectomías y ligaduras de trompas, consumo de alcohol, tabaco, drogas y determinados medicamentos.

Con el propósito de intentar paliar esta ineptitud procreadora, la medicina se las ha ingeniado para fabricar bebés suplantando hasta donde le es posible a la Naturaleza. Así han surgido técnicas como la inseminación artificial, tal vez la más sencilla.

Ésta consiste en verter el semen fresco del compañero – o de un donante – que ha sido obtenido previamente por automasturbación en la vagina o el útero de la mujer receptora. De esta forma, muchas parejas, en principio incapacitadas para tener niños, han hecho su sueño realidad. Sin embargo, la verdadera evolución de la medicina de la reproducción asistida coincide con el perfeccionamiento de las técnicas de fecundación in vitro (FIV) y transferencia de embriones (FIVTE) que permiten, en la intimidad de un recipiente de vidrio bañado por un océano de color púrpura, el encuentro de los gametos

o células sexuales: el óvulo y el espermatozoide.

En los 13 años que han transcurrido desde que el obstetra británico Patrick Steptoe y el biólogo Robert Edwards trajeran al mundo a Louise Brown, la primera bebé de probeta, más de 30000 niños en todo el mundo han seguido su suerte. Estos, de no haber sido concebidos artificialmente, jamás habrían visto la luz. Las técnicas de procreación han avanzado de forma que hoy pude hablarse de una FIV antigua en que el óvulo madura de una mujer, una vez extraído y fertilizado con el esperma de su compañero, es cuidadosamente colocado en su útero, y otra moderna, mucho más sofisticada y aparatosa. (Revista Muy Interesante núm. 3, p. 5, 1992.

  1. ¿En qué consiste la fecundación in vitro?
  2. ¿Quiénes recurren al FIV y por qué?
  3. ¿Qué importancia tienen estos avances científicos para el hombre?
  4. ¿Cómo han intervenido la Química y la Ingeniería Biomédica en el desarrollo de este tipo de técnicas?
  5. ¿Qué relación tienen la Sociología y la Ética en la aceptación actual de estos hechos?

II. Causas de esterilidad.

MASCULINA

Algunos expertos afirman que la calidad del semen humano ha bajado de la misma manera que ha ascendido los casos de esterilidad. Antes los biólogos consideraban que un semen era normal si contenía más de 60 millones de espermatozoides por centímetro cúbico. Ahora se conforman con 20 millones. Se supone que el 30 por ciento de los casos de esterilidad en la pareja se debe a la parte masculina. Entre las principales causas destacan:

Impotencia coeundi. Por alguna alteración funcional, psíquica y hormonal el varón es incapaz de realizar el coito.

Oligospermia. Eyaculación insuficiente de espermatozoides (menos de 20 millones por centímetro cúbico). En los casos en que el individuo no es capaz de producir gametos se habla de azoospermia.

Astenospermia. Presencia mayoritaria de espermatozoides poco móviles –más de 60 por ciento – en el líquido seminal.

Taratospermia. En ocasiones, los espermas son portadores de importantes anomalías que les impiden romper la cubierta del óvulo. También puede ocurrir que se eyacule esperma inmaduro y muerto. En los sémenes de baja calidad, más de un 40 por ciento del esperma aparece defectuoso.

Anomalías testiculares. Los testículos atrofiados o con graves malformaciones pueden ser el origen de una esterilidad. Es el caso del descenso incompleto de los testículos al escroto durante la infancia, lo que es posible corregir mediante una sencilla operación. A veces el problema surge en los canales seminíferos, que pueden estar alterados por causas congénitas o por secuelas de infecciones. Los tumores testiculares, en especial los malignos, alteran la fertilidad de la persona.

Emasculación. Eliminación quirúrgica del pene y de los testículos.

FEMENINA

En nuestro país, alrededor de 10 millones de mujeres, entre los 14 y 35 años, están en edad fértil. Sin embargo, muchas de ellas tendrán dificultades o no podrán, en el peor de los casos, concebir hijos. Entre los principales motivos de esterilidad y baja fertilidad femenina destacan:

Trastornos hormonales. La ovulación puede verse alterada por desajustes hormonales en los ovarios y en la hipófisis, glándula del tamaño de un garbanzo alojada en la base del cerebro, que secreta entre otras las hormonas foliculoestimulantes (FSH), luteinizantes (LSH) y prolactinas.

Infecciones. Gonorrea, sífilis, tuberculosis, peritonitis, apendicitis y un buen número de otras enfermedades infecciosas pueden lesionar y, algunas veces, obstruir las trompas de Falopio.

Endometriosis. Trastorno que se caracteriza por el asentamiento de las mucosas uterinas, fuera del útero, generalmente en la actividad pelviana y abdominal.

Anticuerpos. Aunque esta causa de esterilidad puede atribuirse a los dos miembros de la pareja, a veces el sistema inmunológico de la mujer fabrica anticuerpos que rechazan las células germinales de su compañero. No se produce fecundación. Si los anticuerpos son producidos por el hombre, se eliminan mediante lavado.

Defectos en las trompas. Si la conexión entre el útero y el ovario está interrumpida, el espermatozoide jamás alcanza al óvulo. Esto ocurre cuando las trompas están taponadas y atrofiadas o no existen.

Tumores. Fibromas y otros tumores, en muchos casos malignos, llegan a lesionar gravemente el aparato reproductor femenino. (Revista Muy Interesante núm. 3, p. 5, 1992).

  1. ¿Cuáles son los órganos que presentan anomalías y son causas de esterilidad femenina y masculina?
  2. ¿Cuáles son los trastornos en los gametos que provocan esterilidad?
  3. ¿Qué otras causas provocan esterilidad en el humano?
  4. Investiga una causa sicológica de la esterilidad masculina y femenina. ¿Qué relación tiene esto con otras áreas del conocimiento?

III. conservación de la tortuga negra en Michoacán.

México llegó a contar con el contingente más abundante y diverso de tortugas marinas en el mundo. En los años sesentas todavía podían encontrarse millones de estos reptiles en las costas mexicanas del Atlántico y del Pacífico. En México, existen siete especies de tortugas marinas: entre ellas se hallan las mayores agrupaciones reproductoras de golfita, laúdy negra. Pero el aumento de la captura, por el auge en el comercio internacional de productos de tortuga marina, ha provocado que las poblaciones de estas especies en México se encuentren en peligro de desaparecer.

El estado de Michoacán es un área importante para el anidamiento y la reproducción de la tortuga negra (Chelonia agassizi), laúd (Dermochelys coriacea) y golfita (Lepidochelys olivacea). También se encuentran pequeñas poblaciones de tortuga carey (Eretmochelys imbricata) en la costa michoacana.

La tortuga negra ha sido explotada intensamente para obtener carne y huevo. Otra causa importante de mortalidad de las tortugas es su captura accidental en los lances de arrastre para la pesca de camarón. Hasta hace 20 años, aproximadamente, más de 10000 hembras de tortuga negra anidaban durante la temporada reproductora en Michoacán. En la actualidad, se estima una población de sólo 5000 a 9000 hembras en todo el Pacífico oriental. Los únicos centros importantes de anidación de esta especie en el mundo son las playas de Colola y Maruata en dicho estado.

Desde 1982, la escuela de Biología de la Universidad Michoacana, en coordinación con las secretarías de Pesca, Desarrollo Urbano y Ecología, y de Marina, y con el apoyo del gobierno estatal, el Fondo Mundial para la Vida Silvestre y del Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos, lleva a cabo un programa de estudio y conservación de las tortugas marinas en la costa de esa entidad. Con la colaboración de las comunidades de Colola y Maruata se ha logrado eliminar casi por completo el saqueo de los nidos en las principales playas en que ocurre. Estos se transplantan a viveros protegidos donde hasta ahora se han producido más de un millón y medio de crías de tortuga marina. Durante este periodo, también se ha obtenido información importante sobre la historia natural de la tortuga negra. El conocimiento de su biología resulta fundamental para desarrollar estrategias para su conservación y manejo nacional.

Dos medidas legislativas han fortalecido los esfuerzos para la conservación de esta especie: a partir de 1983 quedó prohibida la captura de tortuga negra y, en 1986, las principales playas de anidamiento en Michoacán fueron declaradas reserva natural para la conservación de las tortugas marinas. (Revista Ciencia y Desarrollo núm. 4, noviembre-diciembre).

  1. ¿En qué consiste el programa de estudio y conservación de esta especie y cuál es su relación con la economía de la región?
  2. ¿Cómo ha ayudado a la conservación de esta especie el conocimiento de su reproducción?

ESPINOZA, F., y K. Miralles, et al.: Curso de Biología. Orientación Universitaria. Alambra, México, 1988, 370 pp.

FRIED, H. G.: Biología. McGraw-Hill, México, 1990, 470 pp.

GRENVILLE, W. H.: Biología del individuo. Alambra, México, 1975, 350 pp.

ORAM, F., y P. Raymond: Biología. Sistemas vivientes. Trad. Jorge González, 2ª. Ed. CECSA, México, 1983, 784 pp.

OTTO, H. J., y Towle: Biología. Trad. Salvador Lima, Publicaciones Cultural, México, 1979, 620 pp.

RICHARD, A.: Fundamentos de Zoología. Limusa, México, 1985.

SHERMAN, I., y V. Sherman: Biología. Perspectiva humana. McGraw-Hill Interamericana, México, 1989.

SOLOMON, e. p., c. a. Ville, y P. W. Dawis: Biología. Interamericana, México, 1987.

 

REPRODUCCION DE HONGOS Y VEGETALES


PROPÓSITO INTRODUCCIÓN CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTOS

1.1 Tipos de reproducción

1.2 Modalidades de la reproducción sexual

1.3 Modalidades de la reproducción asexual

1.4 Ciclos vitales

CAPÍTULO 2. CICLOS DE VIDA EN LOS FUNGI

2.1 Myxomycetos

2.2 Zygomycetos

2.3 Ascomycetos

2.4 Basidiomycetos

CAPÍTULO 3 REPRODUCCIÓN EN LOS VEGETALES O PLANTAS (REINO METAFITA O PLANTAE)

3.1 Ciclos biológicos en las plantas vasculares (traqueofitas)

3.2 Ciclos vitales en los helechos (clase filicinae)

3.3 Ciclos biológicos en las plantas con semilla (gimnospermas y angiospermas)

RECAPITULACIÓN ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN AUTOEVALUACIÓN ACTIVIDADES DE GENERALIZACIÓN BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

En este fascículo estudiaremos el tema de la reproducción en los hongos y plantas, sus características y modalidades.

A fin de que comprendas bien lo que implica este proceso en los organismos antes mencionados, revisaremos primero los conceptos básicos y las generalidades respecto del tema (reproducción) y luego hablaremos de sus formas básicas (sexual y asexual); con ello adquirirás las bases necesarias para entender los ciclos biológicos de los organismos miembros de estos reinos (fungi y plantae).

Para mejor comprensión del tema, te recomendamos que analices con mucho cuidado los esquemas y modelos reproductivos, que resuelvas las preguntas y hagas los ejercicios que se te indican a lo largo del fascículo.

De esta manera esperamos despertar en ti el interés por el fenómeno de la reproducción y, ¿por qué no?, la admiración por las estrategias de supervivencia que los seres vivos emplean para preservar su estirpe y perpetuar su especie.

Por ser éste el primer fascículo en que se trata el tema de la reproducción de los seres vivos, estudiarás primordialmente los conceptos fundamentales sobre este tema, que te permitirán abordar a continuación el estudio de los procesos reproductivos en los reinos ya señalados.

Así, estos procesos conceden a la multiplicación de las especies, permitiendo la transferencia de la vida de una generación a otra, lo que hace posible la conservación de las especies a través del tiempo.

Es interesante observar que, por ejemplo, los gatos siempre producen gatitos y nunca perritos. ¿Sabes a qué se debe esto? Como estudiarás en otros fascículos, esto se debe a que la reproducción va siempre ligada a los mecanismos de la herencia, y es la responsable de la producción de individuos sobre los cuales actúa el ambiente, que junto con otros factores puede conducir a la evolución de las especies.

De manera que el entender el tema de la reproducción es importante para la comprensión de otros campos del conocimiento biológico tales como de Genética, Ecología y Evolución.

Tal conocimiento tiene muchas aplicaciones prácticas en la agricultura, ganadería, conservación de especies silvestres, producción de medicamentos y numerosas materias primas de origen biológico, entre otros campos de la actividad humana.

Te pedimos que reflexiones sobre todo en la utilidad del conocimiento de los procesos reproductivos de hongos y vegetales. ¿En qué aspectos crees que nos afecte el fracaso

o poco éxito en su reproducción? Seguramente tú podrías dar varias respuestas a tal cuestionamiento. No debes olvidar que el metabolismo, la nutrición, la respiración y la excreción de dichos organismos tienen enormes consecuencias en la biosfera, y, de hecho, la vida no sería posible si fracasaran o fueran afectados los mecanismos reproductores de los vegetales y de los hongos.

CAPÍTULO 1.

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTOS

La reproducción es el proceso por el cual los seres vivos originan a otros organismos de su misma especie, y a éstos trasmiten su información genética. Así pues, la reproducción permite la conservación de las especies, así como la transmisión y conservación del material genético.

Los procesos reproductores tienen como fundamento las materias primas proporcionadas por la nutrición, el metabolismo y los procesos homeostáticos.

Recuerda que estos procesos hacen posible el mantenimiento de la vida, el crecimiento, la autor reparación y el desarrollo de la célula, que en un momento dado traerá como consecuencia la división celular.

En los organismos unicelulares esta división implica un mecanismo de reproducción porque genera nuevas unidades vivas; pero a nivel de los organismos multicelulares la división de las células tiene varias finalidades: la reposición de los tejidos, el crecimiento de los organismos y también la de generar las células que intervienen en la reproducción, es decir, las unidades reproductivas (gametos o esporas), a partir de las cuales se puede producir nuevos individuos.

Se debe aclarar que los organismos multicelulares no siempre se reproducen a partir de esporas o gametos, sino también, en algunos casos, se pueden generar nuevos individuos a partir de una parte del progenitor, en cuyo caso la división celular juega un papel determinante.

Toma en cuenta que la división celular es inseparable de la autoduplicación del DNA y, por lo tanto, de la transmisión de la información genética.

Estudia la figura 1 y contesta las siguientes preguntas: ¿Qué consecuencias tiene la división celular en los organismos multicelulares?

¿Qué relación existe entre nutrición, metabolismo, y homeostasis con la división celular?

¿Qué consecuencias tiene la división celular en los organismos unicelulares?

Figura 1

Es indispensable que tengas en mente las modalidades de la división celular que se presentan en los diferentes organismos para que comprendas los procesos reproductivos.

Recuerda que en los eucarióticos el mecanismo más frecuente de división celular es la mitosis, que origina células que reciben el mismo número de cromosomas que presentaba la célula original (ya sea ésta haploide o diploide).

El otro mecanismo de división celular que se presenta en determinados momentos de la vida de los organismos eucarióticos es la meiosis, que origina células con la mitad del número de cromosomas de la célula original.

En la meiosis siempre se parte de células diploides (2n), por lo que se obtiene células haploides (n).

Figura 2.

Resuelve lo siguiente:

Si el gato es una especie de diploide y su número cromosómico es 38 (2n = 38) y sus gametos se producen por meiosis, ¿cuántos cromosomas hay en dichos gametos?______; por lo tanto, los gametos son ________________________________. ¿Entonces cómo es que restablece el número de cromosomas diploides característico de su especie?_____________________________________________________________.

1.1 TIPOS DE REPRODUCCIÓN

La observación y estudio de los procesos y fenómenos que conducen a la reproducción en las diferentes especies vivientes es fascinante y compleja. Una forma común de clasificar para su estudio a estos procesos es dividirla en dos grandes modalidades:

reproducción sexual y reproducción asexual.

Muchas especies se reproducen sólo asexualmente, otras mediante reproducción sexual y otras más se reproducen de ambas formas.

Reproducción sexual

En esta modalidad intervienen dos células reproductoras denominadas gametos, que se unen o funcionan formando una sola célula: el cigoto o célula huevo, a partir del cual se desarrolla un nuevo organismo. La unión o fusión de los gametos o células sexuales se denomina fecundación o fertilización. Los gametos son siempre haploides, por lo que el cigoto que resulta de su unión es diploide.

Figura 3.

Debe señalarse que en algunos casos no se unen las células enteras, sino solamente núcleos celulares, hablándose en este caso de núcleos gaméticos. Los gametos se pueden originar en muchas especies mediante meiosis, mientras que en otras la división celular que los origina es la mitosis (precedida en algún momento por la meiosis). En los organismos multicelulares los gametos que se unen provienen generalmente de dos diferentes progenitores, aunque en otros casos dichos gametos proceden de un solo progenitor. Por ello no es correcto afirmar que en la reproducción sexual siempre intervienen dos progenitores para producir la descendencia. El aspecto esencial de esta forma de reproducción es la necesidad de la unión gamética para que surjan los nuevos individuos.

Un aspecto destacado es el hecho de que la descendencia originada mediante reproducción sexual nunca es idéntica a los padres. Estos hijos presentan una amplia gama de variaciones en sus características. Esta variabilidad no solo proviene de las mutaciones que pueden ocurrir al azar en la autoduplicación del DNA o del fenómeno del entrecruzamiento de cromosomas homólogos que se produce en la sinapsis durante la meiosis, sino de la distinta información genética que se combina con la fusión de gametos.

En la reproducción sexual las variaciones de los hijos se incrementa debido a que éstos reciben dos tipos diferentes de información genética, provienen de cada uno de los gametos. Otro factor que también incrementa la variabilidad es la ocurrencia de la meiosis, que se presenta en algún momento de la vida de los organismos que tienen reproducción sexual. Debes recordar que en este tipo de división celular ocurren los fenómenos de la sinapsis y el entrecruzamiento entre las parejas de cromosomas homólogos, originándose incremento en las variaciones genéticas.

Tal como verás en otros fascículos, las variaciones en las características de las nuevas generaciones es de suma importancia en los procesos evolutivos que pueden conducir a la adaptación de las especies al ambiente.

Menciona a continuación las causas de la variabilidad que ocurren en las especies que presentan reproducción sexual:

Reproducción asexual

En esta modalidad no se requiere de la unión de gametos para que se produzca la descendencia. En estos casos los hijos se producen a partir de un solo progenitor, por lo que podemos concluir que ésta es una forma de reproducción más simple y directa. Además, no debes olvidar que tal forma es la más antigua de generar descendencia; en cambio, la reproducción sexual se desarrolló en los tiempos posteriores de la evolución.

¿A quién crees que se parezca la descendencia producida mediante reproducción asexual?________________________________________________________________

No debes olvidar que es este caso los hijos reciben toda información genética del único progenitor del cuál proceden, por lo que podemos decir que éstos son idénticos a su progenitor. Sin embargo, debemos señalar que la descendencia puede presentar variaciones, debido a las mutaciones, que introducen cambios al azar en ciertos organismos de cada generación originada mediante reproducción asexual, por lo que no hay que olvidar que este tipo de reproducción no impide la evolución y muchas especies prosperan reproduciéndose exclusivamente en esta forma.

Define en tus propias palabras la reproducción asexual:

Señala la causa de las variaciones de la descendencia surgida mediante dicho tipo de reproducción:

Indica cuál es la diferencia esencial entre la reproducción sexual y la asexual:

A continuación revisaremos los aspectos más importantes respecto de los dos tipos de reproducción: sexual y asexual, haciendo hincapié en aquellos aspectos necesarios para la comprensión de la reproducción en las plantas o vegetales y en los hongos.

Progenitor

Descendencia (DNA)

(DNA)

Figura 4.

1.2 MODALIDADES DE LA REPRODUCCIÓN SEXUAL

De acuerdo con las características de los gametos que se unen en la fecundación, se puede hablar de tres tipos de reproducción sexual: isogamia, anisogamia y oogamia.

En la isogamia (de isos = igual), los gametos que se fusionan son iguales en su aspecto (tamaño y estructura). En la anisogamia (de anisos = desigual), ambos gametos son de tamaño diferente, aunque la estructura y el aspecto son muy similares. Por ejemplo, ambos son flagelados y móviles, aunque de diferente tamaño. En la oogamia (de oion = huevo), los gametos presentan notables diferencias en su estructura y tamaño, además de comportarse de manera diferente en la fecundación. Así, un gameto es grande e inmóvil y recibe el nombre de óvulo, ovocélula u oosfera, mientras que el otro tipo de gameto es pequeño y móvil y recibe el nombre de espermatozoide o anterozoide.

Al óvulo se le identifica como el gameto femenino y al espermatozoide como el gameto masculino. Observa que tales términos sólo se aplican en el caso de la oogamia, donde es adecuado señalar que estos gametos son de diferente sexo: femenino y masculino. Estudia la figura 5 y completa lo que se pide:

Figura 5.

Caso (a), corresponde a _____________, debido a que ______________________. Caso (b), corresponde a _____________, caracterizada por __________________. Caso (c), es un caso de _____________, en razón de que ___________________.

En la isogamia de ninguna manera se puede hablar de gametos masculinos y femeninos. En la anisogamia a veces se identifica el gameto más pequeño como el masculino y al mayor como el femenino, aunque no hay que olvidar que los dos son móviles y se comportan igual en la fecundación.

Como puedes advertir, solo en el caso de la oogamia empezamos a referirnos a los conceptos de sexo femenino y sexo masculino, respecto de los dos tipos de gametos. Las especies que presentan oogamia las podemos separar en dos grupos: dioicas y monoicas.

En las especies dioicas (di = dos, oikos = casa) se presentan dos tipos de individuos, cada tipo produce solamente un tipo de gameto. Así tenemos individuos productores de óvulos, que se dice pertenecen al sexo femenino, y los individuos que producen espermatozoides, al sexo masculino. En este caso se dice que existen sexos separados, con dos tipos de individuos o sexos.

Figura 6.

En cambio en las especies monoicas (o hermafroditas), los dos tipos de gametos son producidos por un mismo individuo. En este caso no podemos hablar de sexos separados, no hay individuos femeninos o masculinos, sino monoicos (monos = una, oikos = casa) o hermafroditas.

En el hermafroditismo puede presentarse una autofecundación cuando los gametos que se unen proceden de un mismo progenitor, por lo que se dice que los individuos se autofecundan (auto = por si mismo).

En otros casos tiene lugar una fecundación cruzada, debido a que los gametos que se unen provienen de dos diferentes progenitores, por lo que dos individuos hermafroditas requieren intercambiar gametos.

Estudia la figura 7 e identifica a qué caso de hermafrodismo corresponden.

A continuación explica las figuras:_________________________________________

En seguida explica los conceptos señalados antes e identifica las especies de vegetales, hongos y animales que se presentan en los casos descritos respecto de la reproducción sexual.

1.3 MODALIDADES DE LA REPRODUCCIÓN ASEXUAL

Como estudiaste en tu curso de Biología I, en los organismos unicelulares se presentan varias modalidades de reproducción asexual, todas basadas en la división celular, tales como la fisión binaria o bipartición, la gemación y la fisión múltiple o esporulación. A continuación te pedimos que estudies los siguientes esquemas que te servirán para recordar tales procesos.

Figura 8. Tipos de reproducción en organismos unicelulares.

En el caso de los organismos objeto de este fascículo: los vegetales y los hongos, nos referimos a dos modalidades de las anteriores que se presentan en estos tipos de organismos. Así tenemos que en hongos unicelulares como las levaduras se presenta la gemación, en la cual se originan dos células hijas de diferente tamaño, la más pequeña de las cuales recibe el nombre de brote o yema.

Figura 9.

En los hongos y vegetales también se presenta la esporulación. En este caso, a partir de una célula se originan varias células pequeñas que reciben el nombre de esporas. Las esporas son células reproductoras que se desarrollan directamente en nuevos organismos. Estas células especializadas para la reproducción asexual pueden ser haploides o diploides y pueden surgir por mitosis o por meiosis, según el grupo de organismos de que se trate.

Las esporas se convierten frecuentemente en estructuras especiales denominadas esporangios. En especies de hongos acuáticos, las esporas son flageladas, por lo que pueden nadar. En espacies terrestres tanto hongos como vegetales presentan gruesas y duras cubiertas externas y son inmóviles; en este caso son capaces de resistir condiciones adversas como la desecación. Las esporas constituyen un excelente medio para la dispersión geográfica.

Otro método de reproducción asexual que se presenta tanto en hongos como en vegetales es la reproducción vegetativa, que ha sido muy observada en los vegetales y de ahí su nombre: vegetativa; aunque hay que señalar que procesos de este tipo se presentan en muchos animales. En la reproducción vegetativa una porción o agrupación multicelular del progenitor a un nuevo organismo.

En los casos más simples de la misma encontramos al proceso llamado fragmentación, en que, por ejemplo, por causas accidentales un organismo se fragmenta en varias porciones, las cuales regeneran o completan las partes faltantes hasta formar organismos completos.

En otros casos más especializados de reproducción vegetativa se observa que en los organismos adultos se desarrollan complejos o acumulaciones multicelulares que pueden llamarse cuerpos proliferativos o propágulos vegetativos ( de propagar, o difundir

o extender).

Figura 10.

Al respecto te daremos algunos ejemplos:

En los musgos se forman estos cuerpos proliferativos o propágulos que al soltarse de la planta progenitora desarrollan nuevas plantas. En las hojas de ciertos helechos y fanerógamas se forman pequeñas plantitas que se desprenden y desarrollan rápidamente al caer al suelo.

En otros casos en las plantas sirven para la reproducción vegetativa de ciertos órganos de las mismas, tal es el caso de la papa o patata, que es un tallo o tubérculo subterráneo cuyo papel no es únicamente almacenar alimentos, sino servir también para la reproducción de estas plantas. Así aparecen en las papas una especie de oquedades o brotes que suelen llamarse “ojos” y que albergan yemas (primordios o rudimentos de un tallo u hojas), a partir de las cuales se pueden desarrollar nuevas plantas, actuando así como propágulos vegetativos; y también de bulbos (tallos subterráneos cortos), como es el caso de la cebolla de raíces o incluso de hojas en diferentes especies, pueden en condiciones adecuadas originarse plantas completas.

Figura 11.

Otros casos interesantes se presentan en ciertos helechos y fanerógamas como la frambuesa, que arquean sus largas ramas hasta tocar el suelo, desarrollando entonces una nueva planta. En las fresas y pastos se producen tallos horizontales laterales, sobre la superficie del suelo, los cuales originan las nuevas plantas.

En muchos casos los seres humanos propagan a varias especies vegetales a partir de hojas y determinados trozos de tallos o ramas (estacas y acodos) o mediante los ojos o propágulos de la papa, brotes de los tallos subterráneos de las plantas de plátano, etcétera.

Señala otros ejemplos que conozcas respecto de plantas no mencionadas que pueden difundirse de esta manera:__________________________________________________

No olvides que en todos los casos anteriores las plantas producidas por reproducción vegetativa son copias genéticas de sus progenitores. De hecho lo más frecuente es que los métodos de reproducción vegetativa y los de reproducción sexual se presenten en una misma especie vegetal.

Recuerda que en todos los casos anteriores de reproducción vegetativa señalados los nuevos organismos surgen a partir de porciones multicelulares de los progenitores.

1.4 CICLOS VITALES

La inmensa mayoría de organismos eucarióticos presentan reproducción sexual etapa de su vida. Este proceso, caracterizado por la fusión de gametos haploides, origina un cigoto diploide, e implica por ello el paso de una dotación cromosómica a otra, tal como lo estudiaste en Biología I.

Entre uno y otro proceso sexual de una generación a otra, se presenta la meiosis, la cual permite que, no obstante las fecundaciones sucesivas generación tras generación, se conserve el número normal de cromosomas característico de cada especie.

Dependiendo del tipo de organismo de que se trate, la meiosis se presentará en diferentes momentos de la vida de los mismos. Esto tiene lugar en cada generación, formando parte de los ciclos de vida o desarrollo de los organismos. En tales ciclos de vida se observan los cambios de fase nuclear o cromosómicos caracterizados por el paso de la dotación haploide a la diploide y viceversa.

Hay que señalar que en el caso de especies multicelulares, tales cambios cromosómicos sólo se presentan en determinadas células, pero ello permite que estos organismos conserven su dotación cromosómica generación tras generación.

De acuerdo con el momento de la ocurrencia de la meiosis en la vida de los diferentes organismos eucarióticos, podemos establecer tres tipos de ciclos vitales o de vida:

Ciclo haplóntico

Se da en especies que presentan normalmente la dotación cromosómica haploide durante toda su vida. En este caso, la fusión de los gametos haploides origina al cigoto diploide, que al desarrollarse sufre muy pronto la meiosis, lográndose así la recuperación y conservación del número haploide de cromosomas normal en estas especies.

En el esquema observa que la etapa diploide en este ciclo es muy breve y fugaz. Los organismos son haploides durante toda su vida. Tales tipos de ciclo se presentan en especies de protoctistas unicelulares y multicelulares y en especies de hongos.

Señala cuál es la etapa (haploide o diploide) más larga y cuál la etapa más corta en

el ciclo vital haplóntico:_________________________________________________

Ciclo diplóntico

Se presenta en especies que son normalmente diploides durante toda su vida. Los gametos haploides se originan mediante meiosis a partir de células diploides. La fecundación conduce a la recuperación de la dotación diploide normal de estos organismos. El cigoto se desarrolla mediante mitosis, por lo que los nuevos individuos son diploides.

Figura 13.

Indica a continuación cuál etapa (la haploide o la dilpoide) es la más larga y la más corta en el ciclo diplóntico:_______________________________________________ Explica lo que ocurrirá de no presentarse la meiosis en la formación de los gametos:

Esta modalidad de ciclo vital la encontramos en especies de protoctistas unicelulares y multicelulares, de hongos y en los animales que sarán estudiados en el siguiente fascículo.

Ciclo diplohaplóntico

En esta modalidad se presentan dos clases de individuos distintos entre sí, por la dotación cromosómica (haploide o diploide) y por el modo de reproducción (asexual o sexual), observándose una alternancia regular de un tipo de individuo al otro.

Así, tenemos que un individuo u organismo diploide por reproducción asexual origina a organismos o individuos haploides, que por reproducción sexual originan a individuos diploides, y así, sucesivamente.

Figura 14.

Observa que las dos generaciones o tipos de organismos se alternan regularmente. Una fase diploide origina a una fase haploide, y viceversa, por ello este ciclo se denomina diplohaplóntico (o de alternancia de generaciones). Esto permite obtener las ventajas de la reproducción asexual y sexual en forma regular. En la figura 15 te presentamos el esquema completo de dicho ciclo.

Figura 15.

Con base en el esquema anterior contesta los datos que se te piden:

  1. El individuo haploide se reproduce _______________. Éste origina gametos por división celular ______________. ________________________________________. La fusión de gametos da lugar al cigoto 2n, que se desarrolla mediante divisiones celulares de tipo ____________, surgiendo así el individuo o fase _______________ ___________________________________________________________________.
  2. El individuo diploide al madurar se reproduce:_____________________________ mediante esporulación, durante la cual se realiza la división celular:______________ ___________________________________________________________________.

Las esporas n (haploides) se desarrollan por divisiones mitóticas originando nuevos individuos haploides, que comenzarán el ciclo nuevamente. Observa que en este ciclo la meiosis ocurre al formarse las esporas a partir de los individuos diploides, por lo que podemos hablar de meiosis esporogénica. Estos interesantes ciclos se presentan en especies de protoctistas uni y multicelulares y de hongos. Asimismo, se observa en todas las plantas o vegetales.

A los organismos haploides que se reproducen sexualmente se les suele denominar gametófitos (de gametos) y los diploides que se reproducen sexualmente como esporofitos (de esporas). En diferentes especies multicelulares con ciclo diplohaplóntico, las dos fases o tipos de organismos que se suceden una a la otra pueden ser:

-Iguales en forma, tamaño y separados (con desarrollo o vida independiente).

-Diferentes en forma, tamaño y separados.

-Diferentes y unidos.

En el primer caso (fases iguales e independientes) se habla de un ciclo isomórfico (de isos = igual, morfos = forma).

En los dos casos siguientes (fases diferentes) se habla de un ciclo heteromórfico (de heteros = diferente).

En la modalidad heteromórfica, cuando ambas fases están unidas por determinados lapsos, se encuentra que una de estas fases es de menor tamaño, además de que generalmente se nutre del organismo o fase en que se está desarrollando, que es más grande.

En tal caso, a la más pequeña y dependiente se denomina fase reducida y a la más grande, fase dominante.

Además, la fase reducida suele ser de corta duración temporal en el ciclo, en tanto que la fase dominante es la más larga en duración temporal en el mismo.

Figura 16

Define en tus propias palabras a los tres tipos de ciclo vital que se presentan en los organismos eucarióticos:

Indica cuál es la diferencia entre las meiosis: cigótica, esporogénica y gamética.

Es importante señalar que el ciclo más antiguo en la evolución, y que se desarrollo primero en los organismos, es el haplóntico.

Los tres modelos de ciclos vitales que te hemos presentado sólo incluyen los principales aspectos de los mismos, pero existen otras particularidades importantes en los mismos que señalaremos a continuación.

Así tenemos que en el ciclo haplóntico los individuos haplónticos también pueden producir esporas mediante mitosis; estas esporas haploides originan directamente a nuevos organismos haplónticos, repitiéndose esta forma de reproducción asexual varias veces. También pueden producirse más organismos haploides mediante reproducción vegetativa, hasta que en un momento dado (generalmente bajo condiciones ambientales desfavorables), se realiza la reproducción sexual. No olvides que la meiosis cigótica permite la recuperación de la condición haploide.

En los ciclos diplónticos también puede darse el caso de que en ciertas especies se produzcan esporas 2n mediante mitosis, que dan origen a más organismos diploides. Asimismo puede llevarse a cabo reproducción vegetativa originando por mitosis a individuos obviamente diploides. Recuerda que estos casos se presentan en determinadas especies, no en todas.

Asimismo, en los ciclos diplohaplónticos tanto los esporofitos y los gametofitos, o sólo uno de los dos, pueden producir a más individuos de su mismo tipo, mediante reproducción vegetativa, principalmente.

-La reproducción permite la producción de más individuos de cada especie y la conservación de éstas a lo largo del tiempo.

-La reproducción es posible gracias a las funciones celulares que permiten la conservación de la vida de los organismos.

-La división celular y la autoduplicación del DNA asociadas estrechamente son responsables de la reproducción de los organismos unicelulares y de la producción de las células necesarias para la reproducción de los organismos multicelulares.

-Reproducción, herencia, evolución y adaptación son procesos estrechamente relacionados.

-La reproducción puede ser sexual o asexual, según se requiera o no la fusión de gametos a fin de producir la descendencia.

-La reproducción asexual siempre se realiza a partir de un solo progenitor y en la sexual suelen intervenir dos progenitores, aunque también hay casos en que de un solo progenitor surge la descendencia.

-En la reproducción asexual los hijos son idénticos a su único progenitor, excepto cuando ocurren mutaciones, que introducen cambios al azar en ciertos organismos de cada generación.

-Los procesos de la reproducción sexual incrementan la variabilidad en las características de la descendencia, debido a la reunión de dos informaciones genéticas diferentes en un mismo individuo y al proceso del entrecruzamiento meiótico.

-La meiosis se presenta en diferentes momentos de la vida de los organismos que presentan reproducción sexual y hace posible que las especies conserven su número normal de cromosomas que podría alterarse como consecuencia de la fusión de gametos de una generación a otra.

-Dependiendo del momento en que se presente la meiosis en cada especie, los organismos eucarióticos se clasifican en tres diferentes tipos de ciclo vital: haplóntico, diplóntico, diplohaplóntico, caracterizados por meiosis cigótica, gamética y esporogénica.

Los anteriores conceptos los aplicarás para comprender los procesos reproductivos en los organismos objeto de este fascículo: los hongos y las plantas (o vegetales).

CAPÍTULO 2.

CICLOS DE VIDA EN LOS FUNGI

Desarrollaremos el tema mediante representaciones gráficas de ciclos biológicos que, consideramos, son característicos del reino. Desde luego incluiremos los hongos que ya conoces (o has visto alguna vez); aplicaremos conceptos que ya hemos definido anteriormente y surgirán términos nuevos con los que tendrás que familiarizarte para entender y comprender mejor los procesos reproductivos sexuales y asexuales de los hongos.

Comenzaremos con los ciclos de vida más <<sencillos>> y terminaremos con los procesos más complicados, pero sólo incluiremos aquellos modelos que consideremos sean los más representativos del reino, porque no será posible abarcar todos los grupos.

Iniciaremos con los mixomicetos que algunos autores (entre ellos Alexopoulus) clasifican como hongos, pero que en los modernos sistemas de clasificación (Whittaker, Margulis, Scwartz) son ubicados como protoctistas, junto con los oomycetos y acrasiales, que se conocen comúnmente como mohos.

Hacemos esto para tratar de ajustarnos a la escala organizativa de los seres vivos que como estrategia general del programa se ha adoptado para este curso (Biología II) y para la materia de Biología. En este sentido, el ciclo biológico de los mixomicetos o myxofitas servirá como punto de enlace entre los protoctistas y formas de organización superiores, como suelen ser los fungi.

¿Qué tipo de unión sexual se lleva a cabo entre las mixamebas o entre las zoosporas? Observa bien la figura y contesta.

En el caso de los mixomicetos y los hongos se puede decir que la fecundación se realiza en <<dos tiempos>>; primero se lleva a cabo la unión de los citoplasmas (plasmogamia) y posteriormente se fusionan los núcleos (cariogamia). Es decir, la unión de células no

sucede inmediatamente la fusión de núcleos (no siempre), a veces transcurre mucho tiempo entre la plasmogamia y la cariogamia. En el caso de los hongos, el término plasmogamia (que literalmente significa unión de seres) se usa como sinónimo de conjugación o singamia entre dos micelios.

En el caso de las maximebas o de las zoosporas lo usaremos como sinónimo de:

_____________________________.

En los mixomicetos como resultado de la plasmogamia y de la cariogamia, se forman el cigoto (2n). Si las células que se fusionan son zoosporas (n), entonces el cigoto es flagelado; si son mixamebas (n ), entonces el cigoto tendrá forma ameboide.

Cualquiera sea el caso, después de su formación los cigotos tienen dos opciones: pueden aumentar de tamaño y sufrir una serie de divisiones nucleares mitóticas y construir un cenocito (ser unicelular multinucleado) o pueden aglutinarse en torno de un centro y formar un agregado (ser multicelular). (Ver micrografía 1).

2.1 MYXOMYCETOS

El cuerpo exterior de estos <<hongos>>, también denominados mixofitas, está constituido por una masa multinucleada de protoplasma desprovisto de pared celular. Es decir, más que hongos, los mixomicetos son plasmodios. (Plasma = obra hecha en molde, un ser.).

El ciclo biológico de estos mixofitas <<comienza >> cuando el esporangio de estos mohos produce las esporas (n) (figura 17). Si el esporangio es diploide y produce esporas haploides, ¿mediante qué mecanismo de división celular se forman dichas esporas y, por lo tanto, de qué tipo son?

Micrografía 1.

Las esporas (n) de estos mohos germinan en organismos unicelulares que suelen tener forma ameboide y llamarse mixamebas o ser flageladas y denominarse zoosporas. En cualquiera de los dos casos, dichas células se fusionan entre sí (se fecundan) y dan lugar a la formación de un cigoto que, desde luego, es diploide. (Figura 17).

Figura 17.

La maduración del cenocito o del agregado desemboca en la formación de un plasmodio cuyos núcleos son diploides; el plasmodio se consumirá posteriormente en un esporangio dentro del cual se formarán de nuevo (por meiosis) las esporas (n) (figura 17).

En condiciones adversas, el plasmodio se enquista y forma un esclerocio (2n). Cuando las condiciones vuelven a ser favorables, el esclerocio se deshace y el mixomiceto fructifica. Es decir, se transforma en esporangio. (Figura 17).

Como ya se dijo en el fascículo I, muchos autores no consideran a los mixomicetos como hongos sino como protoctistas. Los verdaderos fungi están, con pocas excepciones, provistos de paredes celulares y tienen estructuras típicamente filamentosas, aunque también hay formas de vida unicelular, por ejemplo, las levaduras.

2.2 ZYGOMYCETOS

Utilizaremos a Rhizopus como representante de éste. El proceso reproductivo asexual de este hongo comienza (por decirlo así) cuando la pared celular del esporangio se deshace y libera las esporas. En condiciones favorables, dichas esporas germinan y forman el hongo.

Figura 18.

El hongo está constituido por un micelio vegetativo (con hifas llamadas rizoides que fijan el hongo al sustrato y absorben los nutrientes; estolones que corren al ras del sustrato), y un micelio reproductivo (hifas denominadas esporangióforos portadoras del esporangio). Al madurar el hongo, los esporangios liberan de nuevo las esporas y el proceso asexual se repite (figura 18).

Si Rhizopus es haploide y las esporas son haploides, ¿mediante qué mecanismo de división celular se forman dichas esporas y, por lo tanto, de que tipo son?

Rhizopus (n)

esporas (n)

Al proceso de reproducción asexual que acabamos de describir se le llama esporulación.

En cuanto a la reproducción sexual, el ciclo biológico de Rhizopus comienza con la unión de dos micelios anatómicamente iguales, genéticamente distintos, que se asignan como positivo (+) o negativo (-) pero compatibles entre sí. En este caso se dice que el micelio (hongo) es heterotálico.

Se habla de homotalidad sólo cuando las hifas del hongo son absolutamente iguales, es decir, todas positivas o todas negativas.

Cualquiera sea el caso, homotálico o heterotálico, cuando los micelios se ponen en contacto, se forma el progametangio y con ello comienza el ciclo (figura 19). Mucho citoplasma y gran cantidad de núcleos fluyen a lo largo de las hifas hacia la zona de contacto entre los micelios y por efecto de ello dicha zona se ensancha.

Los progametangios forman un septo y se dividen en dos células el suspensor y el gametangio propiamente dicho, los núcleos de los gametangios apareados se fusionan y forman las zigospora. (Figura 19).

Figura 19

Con el tiempo la zigospora germina, se desarrolla el micelio, se forman los esporangios y se liberan de nuevo las esporas. Si la zigospora es diploide y Rhizopus es haploide, ¿cómo es que se restablece dicha condición?, ¿en qué momento ocurre la meiosis? ¿Y esto por qué?, ¿quién representa la fase haploide y quién la diploide? Antes de responder a estas cuestiones analiza bien los esquemas.

2.3 ASCOMYCETOS

En este grupo de hongos los procesos de reproducción asexual pueden darse por bipartición, gemación, fragmentación, artrosporas u oídios, clamidosporas y conidios (figura 20)

Figura 20

La bipartición y la gemación son formas de proliferación muy comunes en las levaduras (figura 21).

El micelio de un ascomyceto se forma a partir de la germinación de las ascosporas (n). Una o más hifas salen de la ascospora cuando sus núcleos se dividen y las hifas crecen, luego el micelio se desarrolla vigorosamente, madura y forma los conidióforos (característicos según la especie de que se trate), que en sus extremos llevan los conidios (figura 22).

A los conidios se les conoce también con el nombre de <<esporas de verano>>, porque se producen durante la estación de crecimiento. Cuando las condiciones son favorables, el micelio sigue produciendo más conidióforos; como dicha reproducción es muy rápida se obtienen muchas cosechas de conidios, generalmente multinucleados, que germinan en un micelio similar al que producen las ascosporas.

En cuanto a la reproducción sexual de los ascomycetos, el ciclo biológico comienza cuando el mismo micelio que produce los conidios da lugar a la formación de ascogonios y anteridios (figura 23).

Ambas estructuras (femenina y masculina, respectivamente) se ponen en contacto por medio de un tubo llamado tricogonio; a través de este conducto, los núcleos compatibles provenientes del anteridio pasan al ascogonio y fecundan sus óvulos. (Figura 23 C).

Los núcleos del anteridio, sumados a los núcleos del ascogonio, forman las células heterotálicas binucleadas (n + n), llamadas hifas ascógenas (figura 23 D).

Las hifas ascógenas proliferan y se multiplican por mitosis formando el micelio heterotálico. (Figura 23 E).

Las hifas de dicho micelio son estructuras filamentosas multicelulares binucleadas que en su extremo terminal llevan una célula uninucleada; dicha célula se constituye cuando sus dos núcleos, provenientes del ascogonio y el anteridio, que hasta ese momento permanecían separados, se fusionan dando lugar a esta célula terminal llamada <<célula madre de la ascospora>> que, obviamente, ya es diploide (2n). Es decir, sólo hasta ese momento tiene lugar la cariogamia que produce la formación de esta <<célula madre del asco>>, que es realmente un cigoto.

El núcleo cigótico (2n) de la célula madre del asco pronto sufre una meiosis de la que resultan dos núcleos haploides; luego cada uno de estos dos núcleos se divide por mitosis y da lugar a cuatro núcleos que, a su vez, se dividen y forman ocho; el asco, ya formado, sufre una división múltiple (fragmentación) y se producen ocho ascosporas (figura 23 A).

¿Cuál es la carga genética de las ascosporas? ________________________________,

características de los ascomycetos. Como ya se vio en el fascículo I de Biología II, dichos ascos se encuentran en el interior de un cuerpo fructífero. La plasmogamia, en este caso, es el paso de los núcleos del anteridio al ascogonio, y la consecuente formación de las hifas ascógenas multicelulares binucleadas.

La cariogamia es la fusión de dichos núcleos en las células terminales de las hifas

ascógenas y, por consiguiente, la formación de las células madres de los ascos. Por lo general los ascos se producen dentro de un cuerpo fructífero llamado ascocarpo. De hecho los ascomycetos se distinguen por su modo de llevar los ascos (figura 24).

¿De qué tipo es el ciclo biológico de los ascomycetos? _______________________.

Ten en cuenta que ya hemos dicho que el hongo no es el cuerpo fructífero sino el micelio. Analiza bien la figura 23 y responde. ¿Hay alternancia de generaciones en este ciclo? ¿Qué estructura representa la verdadera etapa haploide del ciclo? _____________. ¿En qué momento se da la meiosis? ________________________________.

2.4 BASIDIOMYCETOS

Es el filum más evolucionado del reino y comprende los hongos que conoces como setas, sombrillas, bejines, orejas, tizones, royas y hongos gelatinosos, los tres últimos posiblemente los más primitivos. Los basidiomycetos se distinguen de los demás hongos por sus basidios que producen basidiosporas uninucleadas y haploides. Dichas basidiosporas (n) se generan por meiosis: por cada basidio generalmente se producen cuatro esporas (figura 24). Evolutivamente hablando, se estima que los basidios se originaron a partir de los ascos y que, por lo tanto, los basidiomycetos provienen de los ascomycetos.

Los basidiomycetos incluyen muchas especies dañinas y algunas útiles para el hombre. Los tizones y las royas, por ejemplo, causan estragos en las cosechas provocando con ello fuertes pérdidas económicas en la agricultura, las cuales pueden significar varios millones de pesos.

Otros hongos, pertenecientes a este filum, atacan a las plantas ornamentales, son venenosos o tóxicos alucinógenos. Sin embargo, como ya dijimos, no todos son perjudiciales para el hombre, algunos son buscados como alimento o cultivados

Los basidiomycetos se caracterizan por tener tres tipos de micelio: El micelio primario, que se desarrolla directamente a partir de las basidiosporas; al principio sus hifas son multinucleadas, pero luego se tabican formando así el micelio multicelular monocariótico (figura 25 B). El micelio secundario, que se origina por plasmogamia de las células mononucleadas del micelio primario. Es decir, las células uninucleadas compatibles del micelio primario se fusionan entre sí formando células binucleadas (n + n); las células, así formadas, se multiplican y proliferan por mitosis desarrollando el micelio secundario dicariótico. (Figura 25 C y D). El micelio terciario está representado por los tejidos especializados del cuerpo fructífero del hongo: el basidio, la fíbula y el micelio dicariótico terciario.

En la figura 25, como puedes ver, la fase dicariótica del ciclo biológico de estos hongos no sólo es más larga que la de los ascomycetos (figura 23), sino que es biológicamente independiente del primer micelio.

Al cuerpo fructífero de los basidiomycetos se le puede llamar basidiocarpo, y los hay de varios tipos según su consistencia. Pueden ser delgados, tener formas de costras, ser gelatinosos, papiráceos, carnosos, suberosos, esponjosos, leñosos, etc. Su tamaño puede variar mucho: los hay desde microscópicos hasta de 0.09 mm o más de diámetro. Sólo los hongos uredinales y ustilanginales, miembros de este filum, no forman basidiocarpos.

El cuerpo fructífero de los basidiomycetos se cuenta entre los ejemplos que tú más conoces: las setas, las ménsulas, corales, estrellas de tierra, hongos nido de pajaro, etc. El micelio, verdadero cuerpo del hongo, generalmente pasa inadvertido.

Existen especies en las que los basidiocarpos permanecen cerrados y las esporas sólo se liberan cuando éstos se fracturan o desintegran.

La reproducción asexual de los basidiomycetos se puede llevar a cabo por medio de yemas (gemación), fragmentación del micelio, por conidios, artrosporas u oídios; por ejemplo, los tizones se reproducen por <<conidios>> o fragmentación del micelio; las royas producen esporas de verano o verdaderos conidios (uderosporas) tanto de origen como en función; en muchos otros basidiomycetos las hifas se fragmentan en <<tubos germinativos>> llamados artrosporas, que pueden ser uninucleadas o binucleadas según sea del micelio primario o secundario, respectivamente (figura 24 B y C).

Los oídios se originan de ramas hifales cortas que desde sus extremos desprenden células en sucesión (figura 26).

En cuanto a la reproducción sexual en los basidiomycetos, diremos que el modo de lograr el estado dicariótico es por somatogamia (unión de hifas compatibles) o por plasmogamia de oídios con hifas somáticas.

Los oídios que se forman en los extremos de los oidióforos están generalmente encerrados en una gotita de mucus dentro de la cual muchos oídios se mantienen juntos (figura 26). Estos oídios son llevados por insectos o por agua hasta las hifas somáticas que actúan como órganos receptores.

En el punto de contacto entre las hifas y oídios se abre un poro y el citoplasma del oídio y su núcleo pasan a la hifa y la hacen binucleada; la célula binucleada de la hifa se multiplica por mitosis y forma el micelio secundario dicariótico (n + n).

La mayoría de los basidiomycetos carecen de órganos sexuales: las hifas somáticas u oídios realizan dichas funciones. Sin embargo, las royas forman espermacios especializados e hifas receptoras cuya única función es la reproducción por espermatización. Observa la figura 25 y responde las siguientes cuestiones:

¿Hay fase haploide? ¿Por quién está representada? _________________________. ¿Hay fase diploide? ¿Por quién está representada? __________________________. ¿De que tipo es el ciclo haplonte, diplonte o diplohaplonte? ____________________. Argumenta tu respuesta. _______________________________________________. ¿Hay alternancia de generaciones? ______________________________________. ¿Dónde ocurre la plasmogamia? ________________________________________. ¿De que tipo son las basidiosporas? _____________________________________.

Filum Reproducción asexual Reproducción sexual
Mixomicetos Formación de un cigoto (2n) por fusión de zoosporas o mixamebas (plasmogamia).
Zygomycetos Esporulación: formación de esporas producidas en un esporangio. Por atracción de hifas heterotálicas u homotálicas que se fusionan para formar una cigospora (2n).
Ascomycetos Levaduras: por bipartición o gemación. Filamentosos: Por conidios, artrosporas, clamidosporas u oídios. Por formación de ascos en cuerpos fructíferos, llamados ascocarpos en formas de botella o copa. ¿Peritecio o apotecio?
Basidiomycetos Por conidios Formación de basidios en cuerpos fructíferos llamados basidiocarpos.
Duteromycetos Conidios No presentan.

CAPÍTULO 3

REPRODUCCIÓN EN LOS VEGETALES O PLANTAS (REINO METAFITA O PLANTAE)

Ahora aplicarás los conceptos revisados sobre los procesos reproductivos para abordar el estudio de uno de los temas centrales de este fascículo: la re producción en los vegetales o plantas. Recuerda que del éxito y prosperidad de las plantas en la biosfera depende la existencia de la gran mayoría de organismos restantes, incluyéndonos nosotros mismos, por ello la realización adecuada de sus procesos reproductivos es fundamental para la vida.

Actualmente se conocen alrededor de 300,000 especies de plantas, la mayoría con adaptaciones que le permiten vivir en el medio terrestre principalmente, aunque existen algunas que viven en medio acuático.

Las plantas también han recibido el nombre taxonómico de embriofitas, debido a que se desarrollan a partir de embriones, estadios pluricelulares originados a partir del cigoto. Los embriones se desarrollan en el interior de órganos sexuales pluricelulares femeninos, los arquegonios, o bien en una estructura denominada saco embrionario. A continuación describiremos las características generales de los ciclos reproductores de las plantas:

1. Presentan ciclos vitales diplohaplónticos, en que se suceden regularmente organismos haploides y diploides, el gametofito (n), productor de gametos, mediante mitosis, originan al esporofito (2n), que por meiosis produce esporas (n), que se desarrollan mitóticamente originando a los gametófitos (n), y así, sucesivamente.

Del cigoto (2n) resultado de la fecundación surge por mitosis el ya señalado embrión pluricelular del nuevo esporofito.

Figura 27.

Define los términos esporofito y gametofito: ____________________________________

2. el ciclo diplohaplóntico es heteromórfico, esto es, los organismos o fases del ciclo son diferentes en forma, tamaño y en la duración o persistencia temporal durante el ciclo.

En ciertos casos, ambas fases son de vida independiente; en otros, la más pequeña (fase reducida) se desarrolla y vive sobre la otra fase más grande y persistente (la fase dominante). En determinados grupos de plantas la fase dominante es el gametofito, mientras que en otros grupos es el esporofito.

Explica en tus propias palabras qué se entiende por fase o generación dominante y reducida:

    1. Hay oogamia, esto es células sexuales femeninas y masculinas bien diferenciadas: oosferas y óvulos, y anterozoides o espermatozoides (o bien núcleos espermáticos únicamente).
    2. Los espermatozoides pueden ser móviles, debido a la presencia de flagelos o cilios. En las metafitas más complejas, no hay, mecanismos de movilidad como los señalados. Ambos tipos de gametos se producen por mitosis a partir de los gametofitos haploides, por lo que son aploides.
  1. Las esporas son inmóviles y encapsuladas, producidas por meiosis a partir del esporofito diploide.
  2. Los órganos reproductores, ya sean del esporofito (los esporangios) o de los gametófitos (los anteridios, masculinos, y los arquegonios, femeninos), son pluricelulares.
  3. A partir del cigoto se desarrolla por mitosis el ya señalado embrión, estadio pluricelular diploide que permite prolongar el periodo de desarrollo necesario para la formación de las numerosas estructuras que tiene el esporofito adulto, que muestra notables adaptaciones que hacen posible su desarrollo en el medio terrestre, tales como la raíz, tallo, hojas, etc.
  4. Así los esporofitos como a veces los gametófitos pueden producir plantas de su mismo tipo por medio de reproducción asexual vegetativa mediante estolones, acodos, brotes o yemas.

Finalmente, hay que señalar que también el ciclo heredado de protoctistas se fue modificando a lo largo de la evolución, ajustándose cada vez más al medio terrestre. Así sus ciclos vitales son una de las bases de su éxito y supervivencia. En las metafitas más complejas, la fase o planta dominante es la del esporofito, que presenta las ya señaladas adaptaciones hacia el medio terrestre, por ejemplo en las plantas vasculares o traqueofitas, como los helechos, plantas con flores y plantas con conos, como un rosal, un roble, un pino, cedro, etc., son todos esporofitos diploides; en cambio, los gametófitos, reducidos al medio acuático, no presentan adaptaciones, reducidos o éstas no son visibles a simple vista.

A continuación se revisarán los ciclos vitales de los grupos del reino plantae más representativos.

Tipo briofitas (musgos y hepáticas)

Las briofitas, como los musgos, que muy probablemente conoces, son plantas muy sencillas sin verdaderos tejidos de sostén y de conducción o vasculares.

En los musgos, las pequeñas plantitas verdes, que como una especie de alfombra o mantillo verde se desarrollan en lugares húmedos, corresponden a la fase gametofítica, que es la dominante en todas las briofitas.

En los gametos se desarrollan órganos sexuales: anteridios (masculinos) y los arquegonios (femeninos), que se localizan en el extremo de los brotes verticales de los musgos. Existen especies hermafroditas o monoicas y también especies dioicas.

Explica el significado de los términos monoico y dioico: ___________________________

Los espermatozoides o anterozoides son móviles y requieren agua para nadar y alcanzar a la ovocélula para realizar la fecundación, que se realiza en la planta gametofítica portadora de arquegonios (generalmente hay fecundación cruzada en especies monoicas). En dicha planta el cigoto inicia su desarrollo, mediante divisiones mitóticas, formándose el embrión de la nueva fase diploide del esporofito.

Dicho esporofito (2n) se desarrolla sobre el gametofito que le dio origen y es un delgado filamento que en su parte terminal presenta una especie de cápsulas que son los esporangios. El esporofito depende para su nutrición del gametofito.

Señala cuál es la fase dominante y los reducidos en las briofitas: ___________________

En el esporangio experimentan la meiosis unas células diploides denominadas esporocitos, originándose así abundantes esporas haploides (meiosporas).

Indica que son las meiosporas: ______________________________________________

En seguida te presentamos el esquema que resume el ciclo biológico completo de los musgos, como representante de las briofitas, estúdialo con cuidado y contesta las preguntas que al respecto se te soliciten.

En el número 1 de la figura 28 se observa la fase o generación del _________________ _______________________, que desarrolla los órganos sexuales: _________________ ___________________ y __________________________________________________

Indica con argumentos si la figura corresponde a una especie dioica o monoica. En el número 3 de la figura se observa cómo los anterozoides nadadores por medio del agua _______________________________________________________________

Y en el número 4 de la figura se representa cómo a partir del ______________________ _________________________ diploide se desarrolla ____________________________

El esporangio es el sitio donde mediante divisiones celulares ______________________ _______________________________ surgen numerosas ________________________ (número 5 de la figura). En el número 6 se representa cómo la espora haploide germina mediante divisiones _____________________________, dando lugar a la nueva planta correspondiente a la fase ________________________________, repitiéndose de nuevo los pasos descritos. Hay que señalar que las plantas gametofíticas pueden reproducirse asexualmente por

métodos vegetativos, mediante ciertos tipos de prolongaciones o propágulos laterales, o

bien mediante yemas o brotes. Explica por qué razones las briofitas se desarrollan exclusivamente en ambientes húmedos.

3.1 CICLOS BIOLÓGICOS EN LAS PLANTAS VASCULARES (TRAQUEOFITAS)

Señalaremos a continuación las características generales al respecto.

  1. La etapa dominante es siempre la fase esporofítica diploide; es ésta la planta más notable y evidente en el ciclo; la fase gametofítica es la reducida.
    1. El esporofito diploide es la planta que muestra una serie de características de adaptación al medio terrestre, tales como el tejido vascular, raíces, tallo, hojas con tejidos conductores y de sostén.
    2. En el esporofito se desarrollan los esporangios, con los esporocitos diploides, estas células sufren la meiosis, originando a las esporas haploides o meiosporas. Éstas germinan mediante divisiones mitóticas originando la fase gametofítica haploide.
  2. Los gametófitos masculinos forman mediante mitosis a los espermatozoides ( o sólo núcleos espermáticos). Los espermatozoides o células masculinas pueden ser móviles o no, aunque en la mayoría de las traqueofitas no lo son, por lo que el agua ya no es necesaria para la fecundación. Los gametófitos femeninos producen células femeninas u oosferas u ovocélulas grandes. Se pueden presentar o no los órganos sexuales pluricelulares, los anteridios y los arquegonios.

Explica en qué casos se depende del agua para la fecundación en las traqueofitas:

Señala las características generales de la fase esporofítica en las traqueofitas:

El cigoto (2n) por mitosis da lugar a la fase embrionaria y de ésta surge la nueva etapa esporofítica. El ciclo se repetirá de nuevo, alternándose ambas fases de manera regular.

4. En las plantas vasculares más simples, tanto el esporofito como el gametofito son independientes, aunque de diferente estructura y tamaño, además de la diferencia en la dotación cromosómica. En este caso, las esporas producidas por el esporofito son de un mismo tipo, todas idénticas en tamaño y estructura. A esta condición se le denomina homosporia. Las esporas al germinar producen un mismo tipo de gametófitos, que en todos los casos serán monoicos o hermafroditas.

Define en tus propias palabras qué se entiende por homosporia:____________________

Par el caso anterior señala las características de los gametófitos desarrollados en tal

Modalidad: ______________________________________________________________

En otras traqueofitas más complejas, los esporofitos producen dos tipos diferentes de esporas, a partir de dos tipos de esporangios. Así, se producen esporas grandes, o megasporas, en los megasporangios, y esporas pequeñas o microsporas, en los microsporangios. En este caso, de plantas heterospóricas, cada tipo de espora dará lugar a un tipo determinado de gametofito; las microsporas germinan en gametófitos masculinos, y las megasporas originan a gametófitos femeninos. Por ello, en la homosporia, los gametófitos presentan sexos separados (condición dioica).

Define qué se entiende por heterosporia. ______________________________________

Para el caso anterior, señala a qué dan lugar las microsporas y las megasporas

5. Los esporangios tienden a agruparse de diferentes formas: en los helechos, por ejemplo, lo hacen en forma de pequeños racimos en la cara inferior de las hojas. En otros casos, las hojas portadoras de esporangios (esporofilas, de filos = hojas) se reúnen y forman una estructura llamadas conos o estrobilos, tal es el caso de plantas como los pinos (coníferas), o en otras menos conocidas, como los licopodios (subtipo licopsidas).

En las plantas con flores, los esporangios se localizan en las complicadas estructuras reproductoras del esporofito denominadas flores.

Revisaremos a continuación los ciclos vitales de algunos de los grupos más conocidos de las plantas vasculares, como es el caso de los helechos (clase filicinae), los pinos y similares (clase gimnospermas) y finalmente a las muy numerosas plantas con flores (clase angiospermas).

3.2 CICLOS VITALES EN LOS HELECHOS (CLASE FILICINAE)

    1. Las plantas de helecho, que es muy probable que conozcas, es el esporofito dominante, como ya establecimos. Dicho esporofito desarrolla en la parte inferior de las hojas a los esporangios, en grupos denominados soros, muchas veces dispuestos en filas sobre las hojas.
  • Mediante meiosis surgen las meiosporas haploides. Éstas germinan y se desarrollan en condiciones de humedad, originando a la fase del gametofito haploide.
  • El gametofito o protalo es una pequeña plantita verde de 2 a 5 mm, independiente, de forma aplanada y acorazonada, con rizoides absorbentes en su cara inferior. En tal superficie inferior se desarrollan tanto los anteridios como los arquegonios, que van a producir a los gametos correspondientes mediante mitosis.

absorbentes, anteridios esféricos y arquegonios, cuyo cuello se proyecta de la superficie. B) Anteridio y anterozoides. C)

Arquegonio y oosfera.

El caso descrito corresponde a especies monoicas o hermafroditas. Explica el porqué de la anterior afirmación:

Los espermatozoos o anterozoides son flagelados y nadadores.

Explica con argumentos si es importante el agua para la fecundación en los helechos:

Es interesante hacer notar que los anterozoides producidos en un gametofito nadan hasta alcanzar a los óvulos situados generalmente en otro gametofito o protalo, dándose así una fecundación cruzada.

Explica el porqué de la anterior afirmación:_____________________________________ El cigoto da lugar al embrión del nuevo esporofito diploide, que en principio es alimentado por el protalo, hasta que se torna verde, mientras que el viejo gametofito se marchita y muere.

Estudia la figura 30 que resume el ciclo vital de los helechos y contesta las preguntas que se incluye a continuación.

Figura 30.

    1. El esporofito diploide mediante meiosis origina en los soros a: _______________ Estas germinan en lugares húmedos mediante _________________________, para originar a __________________________________.
  1. El protalo o _______________________________________, haploide es independiente y desarrolla a los órganos: ___________________________. Los anterozoides son: _____________________________________, y llegan
  2. hasta el arquegonio situado en otro protalo a fin de __________________________ _______________________________.
  • el cigoto resultante se divide mediante ________________________________,
  • para originar a la nueva generación del ________________________________.

Explica a continuación por qué se dice que los helechos son plantas homospóricas

Es importante notar que en los helechos, al igual que en los musgos, hay dependencia del agua para la reproducción, lo cual limita a estas plantas a vivir exclusivamente en lugares húmedos, por lo que es correcto afirmar que su adaptación al medio terrestre es incompleta; la independencia del agua para la reproducción se encuentra ya en las plantas vasculares más complejas, donde los espermatozoides ya no son móviles y existen ciertos mecanismos por los cuales llegan hasta la ovocélula.

3.3 CICLOS BIOLÓGICOS EN LAS PLANTAS CON SEMILLAS (GIMNOSPERMAS Y ANGIOSPERMAS)

Con el fin de que los comprendas mejor estableceremos los puntos clave y características de los mismos.

    1. En estas plantas traqueofitas, la fase gametofítica se halla sumamente reducida hasta dimensiones microscópicas, por lo que existe muy poco tiempo y siempre se encuentra dependiente del esporofito que le da origen.
    2. La generación dominante es la del esporofito diploide, que produce esporas de dos tipos diferentes (heterosporia). Esta fase esporofítica es la que tiene más adaptaciones al medio terrestre, además de que su condición diploide es más favorable evolutivamente.
      1. La generación del gametofito es de hecho el eslabón débil en el ciclo de las plantas vasculares, por su antigua dependencia del agua en la reproducción y por su condición haploide, menos favorable genéticamente, por lo que su reducción en las plantas con semillas contribuyó a su mejor adaptación al medio terrestre. En estas plantas, los gametófitos son tan reducidos, que incluso nunca salen de las esporas
      2. que les dan origen y están formados por unas pocas células.
  • Estas plantas son homospóricas, por lo que hay megasporangios, productores de megasporas y microsporangios productores de microspora, ya sea en un solo tipo de esporofito, o en dos tipos de los mismos.
  • Las microsporas desarrollan en su interior a los gametófitos masculinos, que reciben el nombre de granos de polen, en cuyo interior se desarrollan los gametos masculinos.

Explica que es un grano de polen, y cual es su origen: ___________________________

Los granos de polen, que corresponden al gametofito masculino, con los espermatozoides encerrados en las gruesas y resistentes paredes de las microsporas, a partir de las que se originan, son transportados por medios diferentes al agua, tales como el viento, en otros casos animales diversos.

Con lo anterior, los espermatozoides no móviles son transportados hasta las cercanías de las ovocélulas femeninas, facilitándose la fecundación.

Explica cómo se logra la independencia del agua en la reproducción de las plantas con semilla.

  1. El gametofito femenino también se desarrolla dentro de las paredes de las megasporas que le da origen y está formado por pocas células. Dicha megaspora, con el gametofito femenino ( y la ovocélula) en su interior, nunca abandona al megasporangio ni a la planta esporofítica de las que se origina.
  2. La llegada del grano de polen (gametofito masculino) hasta las cercanías del gametofito femenino se denomina polinización.
  3. Al llegar dicho grano de polen a las cercanías del gametofito femenino desarrolla una especie de conducto, el llamado tubo polínico, por medio del cual descienden los gametos masculinos (en realidad representados sólo por núcleos celulares), realizándose así la fecundación.

Figura 31.

Define en tus propias palabras qué es la polinización: _________________________

___________________________________________________________________.

Explica qué papel juega el tubo polínico en las plantas con semilla como las angiospermas y las gimnospermas:

9. El cigoto se desarrolla para formar al embrión del nuevo esporofito diploide. Los tejidos circundantes a éste, tales como la membrana de la megaspora y megasporangio, que se denomina también como primordio seminal o nucela (y a veces con el nombre poco apropiado de óvulo), se desarrollan para constituir la estructura llamada semilla, que posee cubiertas resistentes.

El embrión contenido en el interior de la semilla suspende temporalmente su desarrollo, en la etapa de latencia, que se romperá bajo condiciones adecuadas en el proceso de germinación, en el cual el embrión del esporofito continua su desarrollo para formar a la nueva planta.

Define a continuación los siguientes términos:

Embrión. _______________________________________________________________

Megasporangios (primordios seminales o nucela). ______________________________

Microsporas. ____________________________________________________________

Megasporas. ____________________________________________________________

Explica de que se compone una semilla: ______________________________________

Explica los conceptos de latencia y germinación: ________________________________

Ciclo biológico en las gimnospermas

Plantas portadoras de conos o estrobilos y que producen semillas <<desnudas>> (no encerradas en frutos). De las gimnospermas, las más comunes son las coníferas, tales como los pinos, los cedros, etc. Describiremos a continuación las características generales del ciclo vital en las confieras:

1. Los árboles que conocemos como los pinos y otros que producen conos corresponden desde luego a la fase o planta del esporofito, que es el dominante. Los órganos reproductores de estos esporofitos son los esporangios, que se agrupan en los llamados conos o estrobilos, que poseen hojas modificadas en forma de escamas, portadoras de los esporangios. (las esporofilas).

Como ya se dijo, hay heterosporia. Las megasporas originan en su interior a los gametófitos femeninos y las microsporas originan en su interior los gametos masculinos, constituyéndose así los granos de polen.

Los microsporangios son los órganos donde por meiosis surgen las microsporas (y de ahí los granos de polen); éstos se denominan también sacos polínicos.

Los megasporangios son los órganos que también por meiosis dan lugar a las megasporas, en cuyo interior surge el gametofito femenino. El megasporangio también recibe el nombre de primordio seminal (y el muy poco apropiado de «óvulos»).

2. Se presentan conos con los microsporangios o sacos polínicos, que reciben el nombre de microstrobilos, que se suelen denominar no muy correctamente como conos masculinos.

Explica a continuación el porqué de tal denominación. ________________________

___________________________________________________________________.

También se presentan conos con los megasporangios, que se denominan como megastrobilos, y en ocasiones también incorrectamente como conos femeninos.

Explica porque afirmamos que no es correcto hablar de conos <<femeninos>> y de <<óvulos>> en el caso de los megasporangios o primordios seminales: ______________

La mayoría de coníferas producen en un mismo árbol a los dos tipos de conos. Los microstrobilos o conos productores de polen son pequeños; en cambio, los megastrobilos o conos productores de megasporangios son de mayor tamaño y van a producir las semillas.

3. Las microsporas producidas por meiosis en los microstrobilos dividen su núcleo mediante mitosis, originando así al grano de polen o gametofito masculino, que con dicha división inicia su desarrollo (grano de polen en su etapa binucleada); además, éste lleva dos especies de vesículas o <<alas>> llenas de aire.

Figura 32.

Explica que utilidad crees que tengan tales vesículas o alas del grano de polen:

Éstas facilitan la flotación y dispersión del polen por medio del viento, en la polinización anemófila (de anemos = aire).

Indica hasta dónde deben llegar los granos de polen: ____________________________

Es interesante hacer notar que los microstrobilos o conos polínicos producen y liberan el polen en grandes cantidades y generalmente tales conos se sitúan en el árbol en puntos más bajos que los megastrobilos o conos productores de semillas.

4. En los megastrobilos se localizan los megasporangios o primordios seminales, situados en la cara inferior de las escamas leñosas del cono.

Dentro de cada megasporangio existen células diploides (esporocitos), que mediante la meiosis originan a las megasporas haploides. De una megaspora se desarrolla en su interior el gametofito femenino. Este es pluricelular y se encuentra rodeado por los tejidos del primordio seminal o nucela (el megasporangio), que están cubiertos por un tegumento que deja un pequeño orificio denominado micrópilo.

5. El gametofito femenino está formado por cerca de 2000 células, desarrolla a pocos arquegonios, cada uno con una ovocélula u oosfera.

El micrópilo segrega o produce un fluido pegajoso, y a él se adhieren los granos de polen que llegan. Al secarse este líquido, dichos granos son atraídos hacia el interior de la nucela (megasporangio).

6. Al llegar el grano de polen (binucleado) a la nucela, el grano de polen reactiva su desarrollo, surgiendo el tubo polínico, en cuyo interior penetra una célula que controlará el crecimiento y desarrollo del tubo. El gametofito masculino o grano de polen maduro consta de seis células en total, dos de las cuales son gametos masculinos.

Al arribar el tubo polínico hasta un arquegonio, el tubo se rompe, y libera a los núcleos masculinos, uno de los cuales se une a la ovocélula, formándose el cigoto diploide, quecomienza a dividirse mitóticamente formando el embrión de la fase esporofítica. Éste queda rodeado por los restos del gametofito femenino, que acumula nutrimentos, y la pared del macrosporangio o nucela se endurece, y así, se constituye una semilla.

El embrión contenido en el interior de la semilla suspende su desarrollo al entrar en etapa de latencia. Los conos, al madurar pueden soltar las semillas en muchos casos, aunque en otros no es así, por lo que caen junto con los conos al suelo. Es interesante hacer notar que el desarrollo de los tubos polínicos en dirección al gametofito masculino es muy lento por lo que puede tardar más de un año alcanzar el arquegonio y realizarse la fecundación.

Contesta los siguientes cuestionamientos.

  1. Señala las características del gametofito masculino en las confieras. _________ ________________________________________________________________
  2. Señala las características del gametofito femenino en las plantas señaladas. ________________________________________________________________
  3. Señala los nombres con que se conocen los megasporangios. ______________ ________________________________________________________________
  4. Señala de qué está constituida una semilla en las gimnospermas. ____________ _________________________________________________________________

En seguida encontrarás el esquema que resume el ciclo vital completo en las confieras, estúdialo con cuidado y responde los datos que te soliciten posteriormente.

Figura 35.

    1. En el número 1 de la figura se representa a la fase dominante en estas plantas que corresponde a la del_____________________________________________
  • En los microstrobilos se localizan:_________________, donde se producen las microsporas, mediante división celular del tipo ________________________
  1. En esta figura se representa cómo las microsporas haploides originan a
  2. __________________ que se caracterizan por lo siguiente:_________________
  1. Los granos de polen son transportados por ________________ hasta llegar a _______________ éste es un caso de polinización________________________
  2. En el número 5 de la figura se representan _______________, que contienen a los _________________, también denominados:
  3. Esta estructura posee un orificio denominado________________, por donde penetra la estructura del grano de polen denominada_____________, lo cual se representa en el esquema en el número _______.
  4. Explica como se realiza la fecundación ______________________________
  5. El cigoto formado origina _____________, éste entra en la etapa de reposo denominada ___________________________.
  6. Señala las partes que constituyen una semilla en la coníferas_________________________________________________________ _________________________________________________.
    1. En este ciclo, la fase reducida a dimensiones microscópicas y de poca duración es la del._______________________________________________ Estas plantas ya no dependen de la presencia de agua para la fecundación, lo
    2. cual es sin duda una ventaja adaptativa para el medio terrestre. Explica a continuación cómo se logra no depender del agua para la fecundación en estas plantas.
  7. En condiciones adecuadas, el embrión reanudará su desarrollo en el proceso de __________________________, originando al nuevo esporofito, reiniciándose de nuevo el ciclo alternante.
Ciclo vital en las plantas con flores (angiospermas)

En principio, hay que señalar que este ciclo vital es muy similar al de las gimnospermas, aún que en las angiospermas se observa aún mayor reducción de la fase gametofítica. El nombre de estas plantas hace referencia a uno de sus rasgos significativos: la presencia de flores, estructuras reproductoras de la fase esporofítica, dominante en el ciclo.

Otra característica distintiva estrechamente relacionada con la presencia de las flores es que forman frutos después de la fecundación, los que encierran a las semillas, las que ya no están desnudas o descubiertas, como ocurre en las gimnospermas.

Explica qué ventaja crees que tenga el hecho de que las semillas se encuentres encerradas en el interior de la estructura denominada fruto.

1. La fase o planta del esporofito es la dominante, y es la que puedes observar a tu alrededor. Los esporangios del esporofito se localizan en las flores, que consisten en un eje y varios verticilos o series de hojas modificadas unidas al mismo.

Las hojas portadoras de esporas constituyen estructuras especiales: los estambres y pistilos. Hay heterosporia, los microsporangios o sacos polínicos se les localizan en los estambres y originan por meiosis a las microsporas y de éstas se desarrollan los granos de polen (gemetofitos masculinos). Los magasporangios o nucelas o primordios seminales se localizan en el pistilo.

La nucela o megasporangio por meiosis origina megasporas en cuyo interior se desarrolla el reducido gemetofito femenino con la ovocélula u oosfera. Los megasporangios han recibido también el poco apropiado nombre de “óvulos”.

2. Como en todas las plantas con semilla, la nucela (macroesporangio), junto con el gametofito femenino a que da origen, se mantienen dentro de la planta esporofítica progenitora, alimentándose de la misma. La fecundación ocurre en la nucela, donde se desarrolla el embrión del nuevo esporofito.

Define en tus propias palabras qué es una flor: ______________________________

Señala que es lo que se localiza en los estambres de la flor ____________________

Indica qué se origina de las microsporas:___________________________________

Anota dónde se localizan los magasporangios: ______________________________ Explica qué se origina de las megasporas formadas por las nucelas

(megasporangios):_____________________________________________________

Señala dónde se desarrollan el gametofito femenino y el embrión (encerrado en la

semilla):_____________________________________________________________

Ahora te describiremos la estructura de una flor típica, que consta de las siguientes partes o verticilos florales, que, ordenados de afuera hacia adentro, son los siguientes: sépalos, pétalos, estambres y pistilo.

a) Sépalos. Hojas poco modificadas y generalmente verdes, cuyo conjunto constituye el llamado cáliz.

b) Pétalos. Estas hojas modificadas son de colores diversos (en plantas polinizadas por animales). El conjunto de pétalos constituye a la corola. Tanto el cáliz como la corola forman parte de las envolturas florales o periantio.

c) Estambres. Estos órganos están formados por un filamento delgado en cuya parte terminal está la antera. En esta última se hallan los microsporangios o sacos polínicos. Al conjunto de estambres se le llama androceo.

d) Pistilo. (o gineceo) Está formado por hojas muy modificadas denominadas carpelos (un carpelo o varios).

En el pistilo se distinguen las siguientes partes:

– Un estigma terminal, donde llega y se adhiere el polen, ya que su superficie es

pegajosa. -El estilo, conducto alargado. -El ovario, cavidad o cámara expandida.

En el ovario se localizan los megasporangios o nucelas (óvulos de forma inapropiada), que originan a las megasporas y de éstas a los gametofitos femeninos con las ovocélulas.

Es frecuente, aunque no muy correcto, referirse a los estambres como órganos masculinos y al pistilo como el órgano femenino. ¿Es ésta denominación correcta? Debemos recordar que ambas son estructuras formadoras de esporas (esporangios) y no producen gametos sino las ya señaladas microsporas y megasporas.

Define los siguientes términos: cáliz, corola, periantio:_________________________

Señala cuál es la función del pistilo y de los estambres: _______________________

Describe el papel que tiene el estigma:_____________________________________

Indica que importancia tiene el hecho de que los pétalos presenten colores

llamativos:___________________________________________________________

Contesta qué es lo que se localiza en el interior del ovario:_____________________ Explica a qué dan lugar las microsporas y las megasporas:_____________________

Apunta qué nombres reciben los megasporangios y dónde se localizan:

Señala dónde se originan las microsporas:__________________________________

La flor que se ha descrito es completa, ya que en otras puede faltar alguna de las partes señaladas, por ejemplo, el cáliz o la corola, los estambres o el pistilo. Se dice que una angiosperma es perfecta cuando posee estambres y pistilo; en cambio, cuando el esporofito lleva solamente estambres o pistilo se dice que la planta es dioica, ya que un tipo de estas plantas produce sólo flores con estambres, y otro produce las flores con pistilos. Las ya señaladas plantas perfectas se dice que son especies monoicas.

Otro aspecto importante es que en las plantas polinizadas por animales (polinización zoófila), además de tener pétalos coloreados, se producen abundantes sustancias azucaradas y fragancias atrayentes. Las especies encargadas de la polinización, llevando el polen de los estambres de una flor al estigma de otra flor de la misma especie, son (de acuerdo a cada especie) abejas, moscas, aves, e incluso mamíferos como murciélagos.

Define qué es la polinización zoófila: ______________________________________

En algunas especies se realiza una autopolinización, ya que los granos de polen de una flor caen sobre el estigma de la misma flor realizándose una autofecundación. Sin embargo, lo más frecuente es la polinización cruzada, en que el polen de una flor llega al estigma de otras flores de la misma especie, lo que lleva a fecundación cruzada. Ahora revisaremos los pasos que se presentan en el ciclo vital de las plantas con flores:

1. En las anteras de los estambres ocurre la meiosis, que da lugar a numerosas microsporas haploides. Estas inician inmediatamente su desarrollo para originar al gametofito masculino. El núcleo de la microspora se divide por mitosis, originándose dos núcleos, el vegetativo y el generativo.

En esta fase binucleada, el joven gametofito, que esta encerrado en las resistentes paredes de la espora que le da origen, recibe el nombre de grano de polen.

Figura 37

La antera se abre, con lo que los abundantes granos de polen quedan expuestos, facilitándose así la polinización.

Define qué es un grano de polen y señala cuál es su origen.____________________

3. En el ovario se localizan las nucelas o megasporangios (o primordios seminales u óvulos). En el interior de una nucela tiene lugar la meiosis, resultado de esta una megaspora haploide, que empieza a aumentar de tamaño y de ésta se formará el nuevo gametofito femenino o saco embrionario.

El núcleo de la megaspora se divide mitóticamente, formándose ocho núcleos de estos surgen seis células, que se distribuyen en grupos de tres en cada extremo de las paredes de la megaspora, y en el centro quedan los dos núcleos restantes, que de hecho constituyen otra célula. Estas siete células constituyen ahora al gametofito femenino o saco embrionario.

Estudia la figura 38 que representa dicho desarrollo

Figura 38.

Señala las características del gametofito femenino en angiospermas. _______________

En el esquema A observa al megasporangio o nucela, que posee dos tegumento o membranas protectoras (primaria y secundaria) encerrando a la macrospora; tales membranas dejan un pequeño orificio de entrada, el micropilo.

En la C puedes observar que una de las células gametofíticas localizadas cerca del micrópilo es el gameto femenino: la ovocélula u oosfera.

Señala qué papel crees que tiene el orificio de la nucela llamado micrópilo: ___________

3. Ahora gracias a la polinización los granos de polen llegan a la superficie del estigma, donde se adhieren.

Estos granos de polen activan ahora su desarrollo y de cada uno de éstos surge el tubo polínico, que se va abriendo camino entre los tejidos de la nucela en dirección al micrópilo. Mientras este tubo crece, en su extremo se localiza el núcleo vegetativo.

El otro núcleo (generatriz o generativo) se divide mitóticamente para dar lugar a dos pequeñas células: los espermatozoides. Estudia la figura 39 donde se muestra lo anterior.

Figura 39.

Señala cuál es el total de células que constituyen al gametofito masculino (grano de polen): _________________________________________________________________ Indica el número de espermatozoides que presenta: _____________________________ Hay que hacer notar que el tubo polínico en las angiospermas pueden crecer y alargarse

varios centímetros en unas pocas horas. (Recuerda que en las angiospermas sólo crece

Figura 40

4. El tubo polínico llega hasta el interior del gametofito femenino, donde se rompe liberando a los dos espermatozoides. En ese momento se realiza el fenómeno denominado doble fecundación: un espermatozoide se une a la ovocélula, formándose el cigoto diploide y el otro espermatozoide se fusiona con los dos núcleos polares del saco embrionario, resultado de esta «fecundación» un núcleo triploide.

El cigoto (2n) comienza a dividirse mitòticamente, además de iniciar la diferenciación celular, trasformándose en un embrión del nuevo esporofito. Al mismo tiempo el núcleo triploide también se divide muchas veces para originar a las células del tejido del endospermo, que acumula nutrimentos a partir del esporofito progenitor, rodeando al embrión, contribuyendo a la alimentación de éste.

En la figura 41 observa lo anteriormente descrito. Explica en seguida por qué se dice que en las angiospermas se realiza una doble fecundación.

Figura 41

5. Mientras se desarrollan el embrión del nuevo esporofito y el endospermo, los tegumentos o membranas de la nucela o megasporangio se endurecen con lo que se constituye una semilla.

Esencialmente, la semilla es el conjunto formado por el embrión y el endospermo encerrados en los tegumentos de la antigua nucela. El embrión contenido en la semilla suspende temporalmente su desarrollo (latencia), que reanudará cuando las condiciones sean adecuadas en el proceso de germinación. Estudia la figura 42 que muestra la estructura de las semillas.

Observa que el embrión presenta uno o dos cotiledones, las primeras hojas que forman los cotiledones son hojas temporales que ayudan a la digestión y absorción de alimentos del endospermo, cuando este se halla en abundancia en la semilla, por ejemplo en las semillas de la calabaza, donde los cotiledones son pequeños. En otras semillas el endospermo desaparece, debido a que sus nutrimentos se incorporan a los cotiledones, que en este caso son macizos, funcionando así como depósitos de alimento al servicio de la germinación; éste es el caso de las semillas de frijol o de cacahuate.

Señala qué partes constituyen al embrión en las plantas dicotiledóneas como el frijol:

Indica la diferencia que se observa entre las semillas de una planta monocotiledónea como la del maíz, comparándola con el embrión de una dicotiledónea:_______________

Es importante hacer notar que un grano de trigo o maíz (monocotiledóneas), como puedes ver en las figuras, en realidad son frutos, ya que las paredes ováricas que constituyen al fruto se adhieren firmemente a la única semilla que presenta un solo cotiledón.

6. Al mismo tiempo que las semillas se están formando, el ovario también aumenta de tamaño, almacenando también sustancias nutritivas. El fruto encierra a las semillas y consta de las siguientes partes: exocarpio, mesocarpio y endocarpio, que en conjunto se conocen como pericarpio, que puede ser seco o jugoso.

Figura 43.

Define que es un fruto y señala cual es su origen: ____________________________

Señala si consideras algunas ventajas en el hecho de que las semillas se encuentren

encerradas en el fruto de las plantas:______________________________________

Los frutos proporcionan mayor protección a las semillas y contribuyen a su dispersión; pueden o no abrirse espontáneamente soltando las semillas.

7. al desprenderse los frutos en determinadas condiciones ambientales el embrión reanuda su desarrollo rompiéndose la latencia y, mediante división celular y procesos de diferenciación celular, se forma la nueva planta del esporofito.

Figura 44.

Define qué es la germinación ____________________________________________

Para terminar señalaremos los rasgos distintivos de las angiospermas:

  1. las flores son los órganos reproductores del esporofito.
  2. la doble fecundación.
  3. la presencia del tejido del endospermo triploide en la semilla.
  4. los frutos encierran a las semillas.

Los ciclos reproductores en los vegetales son, de hecho, variaciones sobre un mismo tema, y a lo largo de la evolución se han logrado notables ajustes en varios aspectos que permitieron su notable éxito en el medio terrestre. Dicha adaptación les llevó en los aspectos reproductivos a lograr independencia del agua en dicha reproducción. Recuerda que esto es importante ya que el agua suele escasear muchas veces en el medio terrestre.

Enumera las adaptaciones reproductivas de las metafitas que les permiten no depender del agua para reproducirse. En este aspecto podemos señalar:

  1. la predominancia del esporofito, que es la fase más adulta del medio terrestre, y la reducción del gametofito.
  2. la producción de espermatozoides no nadadores, los cuales llegan a las ovocélulas por otros medios (polinización y tubos polínicos).
  3. el desarrollo de la semilla, excelente forma de resistencia y dispersión del medio terrestre.

ALTERNACIÓN DE FASES DIPLOIDES

CICLOS

VITALES

FUNCIONES DE MANTENIMIENTO Y REGULACIÓN COMO FUNDAMENTOS DE LA REPRODUCCIÓN: NUTRICIÓN – METABOLISMO RESPIRACIÓN – SÍNTESIS IRRITABILIDAD Y HOMEOSTASIS CRECIMIENTO Y DESARROLLO

HAPLÓNTICOS DIPLÓNTICOS HAPLODIPLÓNTICOS

DIRECTA PROCARIONTES

REPRODUCCIÓN MEIOSIS

SEXUAL

ISOGAMIA ANISOGAMIA OOGAMIA

EN ORGANISMOS FORMADOS POR MUCHAS CÉLULAS

ASEXUAL

EN ORGANISMOS UNICELULARES

  • BIPARTICIÓN

• ESPORULACIÓN

GEMACIÓN

• VEGETATIVA

ESPORULACIÓN

ESPECIES MONOICAS Y DIOICAS

MUSGOS HELECHOS CONÍFERAS CON FLORES

PLANTAS HONGOS (FUNGI)

Observación e identificación de estructuras de reproducción en hongos y plantas.

En el desarrollo de esta actividad observarás estructuras reproductivas de hongos y plantas que aprenderás a identificar macroscópica y microscópicamente con ayuda de instrumentos y equipo que para ello se te proporcionarán en el laboratorio. Para llevar a cabo esta actividad, será necesario que recuerdes bien los conceptos y términos empleados en el contenido del fascículo y, desde luego, con los esquemas de los organismos cuyos ciclos biológicos aparecen en el mismo.

¿El conocimiento físico de las estructuras reproductivas nos pueden dar indicio acerca del potencial reproductivo de los organismos que han sido seleccionados para esta actividad? Para realizarla es necesario que consigas las siguientes muestras biológicas para analizarlas en el laboratorio;

  • Un cultivo de hongos de pan (Rhizopus) que tú mismo harás en casa siguiendo las indicaciones que te haga el profesor o el responsable del laboratorio a fin de ver micelio, hifas, esporangios y esporas.
  • Una muestra de musgo que recolectarás de acuerdo con las instrucciones del profesor o el responsable del laboratorio para observar esporofitos y esporas.
  • Una muestra de helechos con las características que señale el profesor o el responsable del laboratorio para observar esporofitos y esporas.
  • Flores con estructuras reproductivas completas: androceo, gineceo, polen, ovarios y óvulos.
  • Conos de pino (masculinos y femeninos), es decir megastrobilos y microstrobilos.
  • Hongos (basydiomicetos) que recolectarás en el campo: cuerpo fructífero y esporas.

Para hacer todas estas observaciones requerirás el siguiente material:

1 microscopio de disección. 1 microscopio de compuesto. 6 portaobjetos. 6 cubreobjetos. 2 agujas de disección. 1 pinzas de disección de punta aguda. 1 bisturí (con navaja) 1 frasco con gotero y agua o glicerina.

Procedimiento

1. toma una porción muy pequeña del cultivo de hongos y colócala sobre la platina del microscopio de disección, enfoca y observa. ¿Que estructuras ves?

a) con ayuda de una aguja de disección y pinzas separa los esporangios, colócalos sobre el portaobjetos, deja caer una gotita de agua o glicerina.

b) Coloca encima el cubreobjetos, toma la preparación y obsérvala en el microscopio óptico primero a 150 y luego a 600 aumentos. ¿Qué ves? Esquematiza.

c) Presiona un poco la preparación (sin romper el cubreobjetos) y haz que salgan las esporas de los esporangios. ¿Cómo son? ¿Cuántos son? Dibújalas.

2. toma el cuerpo fructífero del hongo (basydiomiceto), corta la <<umbela>> y vacía las esporas sobre una hoja de papel blanco (el profesor o el responsable del laboratorio te dirá como lo hagas). Observa el dibujo que dejan las esporas.

a) ¿Te dice algo este dibujo acerca de la estructura interna del basidiocarpo de dicho hongo? Piensa y discútelo con el profesor.

b) Con una aguja de disección recoge unas cuantas esporas, haz una preparación y obsérvala en el microscopio óptico. ¿Cómo son las esporas? Dibuja una.

3. Toma una <<pizca>> de la muestra del musgo que recolectaste, y obsérvala con el microscopio estereoscópico.

a) ¿Qué ves? Discute con el profesor.

b) Con ayuda de las pinzas de disección separa el esporofito (el profesor te dirá cómo) y haz una preparación¸ obsérvala al microscopio óptico a 150 y 600 aumentos. Dibuja e identifica el <<asca>>.

c) Presiona con mucho cuidado el asca y saca las esporas. ¿Cómo son? ¿Cuántas son?

4. Toma el helecho, arranca una <<pínula>> y obsérvala al microscopio estereoscópico.

a) ¿Qué ves? Discute con el profesor.

b) Con ayuda de la aguja de disección extrae los esporangios, haz la preparación y obsérvala al microscopio óptico ¿Cómo son? Dibuja uno.

c) Con mucho cuidado oprime la preparación y extrae las esporas ¿Cómo

son? ¿Cuántas son? Dibuja una.

5. Toma la flor, haz una disección y separa cuidadosamente el androceo del gineceo y observa ambas estructuras en el microscopio estereoscópico.

a) ¿Cómo son? Dibújalas.

b) Con un bisturí haz una disección y separa cuidadosamente el androceo del gineceo y observa ambas estructuras en el microscopio estereoscópico.

c) Abre una antera, extrae los granos de polen, haz una preparación y obsérvalos en el microscopio óptico. ¿Cómo son? ¿Cuántos hay?

6. ¿Recolectaste estrobilos (conos)? ¿Podrías definir cuál es cuál?

Discusión

¿Todas las estructuras que viste son productoras de esporas? _____________________

¿Todas son iguales sin importar el organismo al que pertenecen? __________________

En cada caso, ¿qué tipo de esporas tenemos según la forma de división celular que les produce?

Haploides a) Mitosporas

Diploides b) Meiosporas (Haploides)

Para responder a esta cuestión es necesario que repases cada uno de los ciclos biológicos correspondientes a las muestras (es posible que dichos ciclos estén en el fascículo).

¿Todas las estructuras productoras de esporas producen la misma cantidad?

¿Qué relación crees que tenga la anterior pregunta con los mecanismos de: Reproducción ___________________________________________________________

Diseminación ____________________________________________________________

Y supervivencia de las especies? ____________________________________________

¿Las estructuras reproductivas que observaste las pudiste relacionar con los ciclos biológicos de hongos y plantas que están en el contenido teórico de este fascículo?

¿Puedes resolver ahora el problema que inicialmente se planteó al comenzar esta actividad?

En base a estas dos últimas cuestiones elabora una conclusión acerca de la importancia que tiene la reproducción en la perpetuación de las especies.

Nota: Para agilizar y obtener mejor resultado de esta actividad se recomienda al profesor que cada equipo realice uno de los seis experimento planteados y que al final de la práctica el maestro estimule el intercambio de resultados entre ellos con el objeto de llegar a una sola conclusión.

Según lo realizado en las actividades de consolidación todas las estructuras de reproducción están relacionadas con ciclos de vida contenidos en la parte teórica del fascículo.

Sin embargo, las estructuras reproductivas que viste en el laboratorio sólo te proporcionan un conocimiento parcial de dichos ciclos, pues te muestran únicamente el aspecto sexual de reproducción de los organismos escogidos para dicha actividad. Es decir, todas las estructuras que observaste son estructuras productoras de esporas, luego la forma de reproducción que analizaste es la esporulación.

Como ya se mencionó en el contenido de este fascículo, las esporas son unidades reproductivas a partir de las cuales se generan directamente nuevos individuos. ¿Qué relación guarda esto con el potencial reproductivo de los organismos que observaste y manejaste en el desarrollo de esta práctica? ¿Cuántas esporas calculas que se producen en cada uno de estos individuos?

Si todos estos individuos están sujetos a la depredación o a las inclemencias del medio ambiente en el cual habitan, ¿Cuál crees que sería el destino de dichos organismos si en lugar de muchas sólo produjeran unas cuantas esporas o ninguna? ¿Qué pasaría si su supervivencia solamente dependiera del aspecto sexual de su existencia?

Pero las esporas no sólo son simples unidades reproductivas, como se ha planteado en el contenido del fascículo, sino formas de resistencia y prolongación de las especies. ¿Cuáles serían las posibilidades de diseminación y conquista de un nuevo hábitat si los organismos que viste produjeran unas cuantas esporas?

Para responder correctamente a los problemas centrales de las Actividades de consolidación, debiste haber efectuado esta reflexión y observar la constante relación que se presenta entre los ciclos biológicos, las estructuras reproductivas y el potencial de reproducción.

  1. Varias especies de plantas cultivadas, el ser humano las propaga casi exclusivamente (o totalmente) por métodos de reproducción vegetativa (asexual), por medio de estacas de raíz, de tallo, u otros medios del mismo tipo. Realiza una visita a algún lugar en que se cultiven las plantas de esta manera, para fines de ornato, reforestación o alimentación y pide informes sobre los métodos por los que se obtienen tales plantas, si estas producen semillas, si tales semillas son viables, etc. Te sugerimos viveros y campos de cultivos. Elabora un reporte con la información obtenida y discútelo en tu clase con tus compañeros y maestros.
  2. Actualmente existen, entre otras, dos empresas dedicadas al cultivo de algunas especies de hongos comestibles, los cuales se venden en el mercado. Hongos Leben, S.A. de C.V., Morelos 62, Cuajimalpa, D.F., y Planta Guadalupe Victoria, Capulhuac, Edo. de México, Tel. 813-11-67.

Te sugerimos que realices una visita a plantas de este tipo y pidas informes respecto de la metodología para su cultivo. Investiga cuál es el origen de las diferentes especies de hongos que se expenden en mercados y supermercados. Con la información recabada elabora un reporte al respecto.

CURTIS, Helena: Biología. Ed. Omega, Barcelona, 1972. DELEVORYAS: Diversificación vegetal. EHRLICH, Holm y Soule: Introducción a la Biología. McGraw-Hill, México. FRIED, George H.: Biología. McGraw-Hill, México, 1990. NASON: Biología. Ed. Limusa, México, 1978. NELSON y Robinson: Conceptos fundamentales de la Biología. Ed. Limusa, México,

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ORAM, Hummer y Scott: Biología – Sistemas Vivientes. Ed. CECSA, México, 1979.

OTTO, J. H., y A. Towle: Biología Moderna. Ed. Interamericana, México, 1988.

OXEHORN, Joseph M.: Biología. Publicaciones Cultural, México, 1979.

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