Ejercicios: La evolución de las especies

Explicá qué es una especie según el criterio biológico (cruce con descendencia fértil) y poné un ejemplo de dos animales emparentados que pertenecen a especies distintas.

Observá el esquema, que muestra tres etapas en la evolución de una población que queda dividida por una barrera geográfica. ¿Qué es la especiación? Explicá, etapa por etapa, cómo el aislamiento geográfico puede conducir a la formación de una nueva especie, e indicá qué comprobarías en los dos grupos señalados con ? para saber si ya son especies distintas.

Definí biodiversidad y nombrá sus tres niveles, poniendo un ejemplo de cada uno.

Distinguí entre población y comunidad con un ejemplo del mismo lugar: todos los gorriones de un parque frente a todos los seres vivos de ese parque. ¿Por qué el concepto de especie se aplica a poblaciones y no a comunidades?

Un caballo y un asno pueden cruzarse y producir una mula, pero pertenecen a especies distintas. Explicá, aplicando el criterio biológico de especie, por qué la mula no «une» a las dos especies.

Desafío del tema. Citá tres ejemplos de barreras geográficas que pueden dividir una población de seres vivos (por ejemplo, una cordillera, un río que cambia de curso o un brazo de mar) y explicá qué impide exactamente cada barrera a los individuos de ambos lados.

Se valorará que nombres tres barreras geográficas distintas y que expliques que impiden que los individuos de ambos lados se encuentren y se crucen entre sí.

Explicá qué es una radiación adaptativa y describila con el ejemplo de los pinzones de las islas Galápagos: de una especie ancestral llegada del continente surgieron varias especies con picos adaptados a distintos alimentos.

Explicá qué es una extinción y cuándo se habla de extinción masiva, citando dos ejemplos de la historia de la Tierra (por ejemplo, la del final del Pérmico o la que acabó con los dinosaurios al final del Cretácico).

En una población de escarabajos hay individuos con caparazones más claros y más oscuros, y los depredadores ven mejor los claros sobre la corteza oscura de los árboles. Explicá paso a paso cómo actuará la selección natural sobre la frecuencia de cada color en las siguientes generaciones.

Distinguí entre aislamiento geográfico y aislamiento reproductivo, y explicá por qué el segundo es el que marca que dos poblaciones ya son especies diferentes.

A cada lado del Gran Cañón viven especies de ardillas muy parecidas pero distintas. Explicá qué tipo de especiación ilustra este ejemplo y reconstruí el proceso que la originó.

Algunas moscas ponen sus huevos en manzanos y otras, muy emparentadas con ellas, en espinos, y cada grupo se cruza casi siempre dentro de su planta. Explicá qué es la especiación simpátrica y en qué se diferencia del caso clásico de la barrera geográfica.

Unas moscas de la fruta llevan cientos de generaciones criándose en un laboratorio, aisladas de las silvestres, y ya apenas se cruzan con ellas cuando se juntan. Razoná, aplicando el criterio biológico de especie, si podemos decir que las del laboratorio están en camino de ser una especie distinta.

Explicá por qué las islas se consideran «laboratorios naturales de evolución»: qué papel juegan el aislamiento, los ambientes nuevos con pocos competidores y las radiaciones adaptativas. Poné un ejemplo (Galápagos, Canarias o Madagascar).

El tiburón (pez), el pingüino (ave) y el delfín (mamífero) tienen un cuerpo hidrodinámico muy parecido sin ser parientes cercanos. Explicá qué es la convergencia evolutiva, cómo ambientes similares seleccionan soluciones parecidas y por qué la semejanza no indica parentesco.

Citá las principales causas por las que las actividades humanas aceleran hoy la pérdida de biodiversidad (destrucción de hábitats, especies invasoras, sobreexplotación, contaminación y cambio climático) y explicá brevemente cómo actúa cada una.

Un paciente diagnosticado con una infección bacteriana interrumpe a los 4 días un tratamiento antibiótico prescrito para 10 días porque ya no tiene síntomas. A las dos semanas, la infección reaparece con mayor agresividad y el mismo antibiótico resulta ineficaz. Su familiar afirma: «Las bacterias se han acostumbrado al medicamento para sobrevivir y ahora se han hecho inmunes». Rebatí la afirmación de su familiar basándote en la teoría de la selección natural y predecí razonadamente cómo habrán cambiado las frecuencias de bacterias sensibles y resistentes en la población bacteriana entre el inicio del tratamiento, el día 4 y la recaída.

En una isla oceánica recién formada tras una erupción, una tormenta arrastra una pequeña balsa de vegetación con 8 escarabajos de una especie continental (6 verdes y 2 marrones). En el continente viven millones de estos escarabajos, donde el 95 % son marrones camuflados y solo el 5 % son verdes, ya que las aves depredan con facilidad a los verdes. Al cabo de varias generaciones, en la isla (donde no existen aves depredadoras) el 75 % de los escarabajos son verdes. Justificá a qué mecanismo evolutivo se debe la diferencia inicial y predecí cómo influirá la deriva genética frente a la selección natural si la población de la isla sigue siendo reducida.

La tasa de extinción fósil natural («de fondo») se estima en 1 especie por cada millón de especies al año, mientras que la tasa actual debida a la acción humana es entre 100 y 1.000 veces mayor. Sabiendo que tras las grandes extinciones masivas del pasado (como la del Pérmico o el Cretácico) la biosfera tardó entre 5 y 10 millones de años en recuperar su biodiversidad mediante radiación adaptativa, analizá y justificá por qué el ritmo actual de destrucción de hábitats no puede ser amortiguado por la aparición de nuevas especies y qué impacto tendrá esto a escala geológica en el árbol de la vida.

En el lago Victoria coexisten cientos de especies de cíclidos originadas en apenas 15.000 años gracias a la explotación de micronichos y a que las hembras eligen a los machos guiadas visualmente por patrones de coloración muy vivos en aguas transparentes. En las últimas décadas, los vertidos y la deforestación han enturbiado gravemente el agua del lago. Predecí y justificá qué consecuencias evolutivas inmediatas tiene la pérdida de visibilidad sobre las barreras reproductoras entre especies de cíclidos y razoná qué ocurrirá con la diversidad genética y el número de especies diferenciadas.

Una ilustración clásica de un libro antiguo muestra la evolución del caballo como una fila india: el pequeño Hyracotherium (de cuatro dedos, ramoneador en bosques) camina detrás de formas intermedias que van aumentando de tamaño y perdiendo dedos de manera constante hasta llegar al caballo moderno (Equus, de gran alzada, corredor de praderas con un único dedo). El pie de foto dice: «La evolución sigue una dirección fija hacia formas más grandes, complejas y perfectas». Rebatí esta afirmación señalando al menos dos errores conceptuales y justificá por qué los paleontólogos representan hoy la filogenia del caballo como un arbusto ramificado adaptado a cambios climáticos y no como una escalera progresiva.

Un centro de investigación agrícola produce una variedad de trigo clonado (genéticamente idéntico en un 100 %) que rinde un 40 % más que cualquier variedad tradicional bajo sequía moderada. El agrónomo afirma: «Hemos alcanzado el fenotipo óptimo; eliminar la variabilidad genética de nuestros campos es la estrategia evolutiva más segura a largo plazo». Predecí razonadamente qué ocurrirá con este cultivo si aparece una nueva plaga fúngica imprevista, frente a un cultivo tradicional diverso, y justificá por qué, en ambientes cambiantes, conservar variabilidad genética resulta ventajoso para las poblaciones naturales en lugar de homogeneizarse en un único tipo supuestamente óptimo.

El pez subterráneo Astyanax mexicanus carece de ojos funcionales y de pigmentación, a diferencia de los individuos de la misma especie que habitan en ríos iluminados en la superficie. Un alumno propone dos hipótesis: 1) «Al vivir en la oscuridad, dejaron de usar los ojos, estos se atrofiaron y sus descendientes heredaron esa falta de visión»; 2) «Perder órganos no puede ser evolución por selección natural, porque evolucionar siempre consiste en ganar estructuras más complejas». Rebatí ambas hipótesis: demostrá el error lamarckista de la primera y justificá, en términos de costo metabólico y balance energético en un medio con poco alimento, por qué la atrofia ocular y pigmentaria pudo suponer una ventaja adaptativa.

El oso polar (Ursus maritimus) y el oso pardo (Ursus arctos) divergieron hace unos 500.000 años y presentan adaptaciones morfológicas y metabólicas muy distintas. Debido al retroceso del hielo ártico, sus áreas de distribución se solapan cada vez más y se han documentado híbridos fértiles en libertad («osos grolar»). Con estos datos: a) Cuestioná las limitaciones del concepto biológico de especie aplicado a este caso. b) Predecí y justificá qué consecuencias genéticas a largo plazo podría tener este flujo génico para la conservación de las adaptaciones específicas del oso polar si el hielo sigue desapareciendo.

Reto del tema. Imaginá que trabajás como biólogo evolutivo y tenés que evaluar el impacto potencial del cambio climático en la fauna de tu zona.

1. Obtención de datos: Ingresá a la web oficial del Servicio Meteorológico Nacional (SMN) (apartado de series climáticas o de cambio climático) y anotá la anomalía o variación de la temperatura media anual en tu provincia durante las últimas décadas (por ejemplo, $+1,4$ ºC).

2. Selección del modelo: Elegí una especie autóctona (como el chingolo o la lagartija overa) e investigá un rasgo fenotípico vinculado a la termorregulación (por ejemplo, longitud media corporal de $14,2$ cm o tonalidad de la piel/plumaje).

3. Informe evolutivo: Redactá un informe breve ($1$ página) con una tabla comparativa donde expliques cómo interpretarían la adaptación de dicha población a ese aumento térmico: a) el lamarckismo (necesidad, uso/desuso y herencia adquirida) y b) la teoría sintética (mutación aleatoria, variabilidad preexistente y selección natural). Concluí con una propuesta razonada sobre cómo un aislamiento geográfico prolongado entre poblaciones urbanas y rurales podría culminar en una especiación.

Se valorará:

• Precisión en la recolección e interpretación del dato climático real del SMN.

• Distinción rigurosa y contrastada entre los mecanismos de la teoría de Lamarck y la teoría sintética.

• Coherencia en la justificación de la selección natural y de las etapas de especiación.