Exercicis: L'evolució de les espècies

Explica què és una espècie segons el criteri biològic (encreuament amb descendència fèrtil) i posa un exemple de dos animals emparentats que pertanyen a espècies diferents.

Observa l'esquema, que mostra tres etapes en l'evolució d'una població que queda dividida per una barrera geogràfica. Què és l'especiació? Explica, etapa per etapa, com l'aïllament geogràfic pot conduir a la formació d'una nova espècie, i indica què comprovaries en els dos grups assenyalats amb ? per saber si ja són espècies diferents.

Defineix biodiversitat i anomena els seus tres nivells, posant un exemple de cadascun.

Distingeix entre població i comunitat amb un exemple del mateix lloc: tots els pardals d'un parc enfront de tots els éssers vius d'aquest parc. Per què el concepte d'espècie s'aplica a poblacions i no a comunitats?

Un cavall i un ase poden encreuar-se i produir una mula, però pertanyen a espècies diferents. Explica, aplicant el criteri biològic d'espècie, per què la mula no «uneix» les dues espècies.

Repte del tema. Cita tres exemples de barreres geogràfiques que poden dividir una població de éssers vius (per exemple, una serralada, un riu que canvia de curs o un braç de mar) i explica què impedeix exactament cada barrera als individus dels dos costats.

Es valorarà que anomenis tres barreres geogràfiques diferents i que expliquis que impedeixen que els individus dels dos costats es trobin i es creuin entre ells.

Explica què és una radiació adaptativa i descriu-la amb l'exemple dels pinsans de les illes Galápagos: d'una espècie ancestral arribada del continent van sorgir diverses espècies amb becs adaptats a diferents aliments.

Explica què és una extinció i quan es parla d'extinció massiva, citant dos exemples de la història de la Terra (per exemple, la del final del Permià o la que va acabar amb els dinosaures al final del Cretaci).

En una població d'escarabats hi ha individus amb closques més clares i més fosques, i els depredadors veuen més bé els clars sobre l'escorça fosca dels arbres. Explica pas a pas com actuarà la selecció natural sobre la freqüència de cada color en les generacions següents.

Distingeix entre aïllament geogràfic i aïllament reproductiu, i explica per què el segon és el que marca que dues poblacions ja són espècies diferents.

A cada banda del Gran Canyó viuen espècies d'esquirols molt semblants però diferents. Explica quin tipus d'especiació il·lustra aquest exemple i reconstrueix el procés que la va originar.

Algunes mosques ponen els ous en pomeres i d'altres, molt emparentades amb aquestes, en arços, i cada grup s'encreua gairebé sempre dins de la seva planta. Explica què és l'especiació simpàtrica i en què es diferencia del cas clàssic de la barrera geogràfica.

Unes mosques de la fruita porten centenars de generacions criant-se en un laboratori, aïllades de les silvestres, i ja gairebé no s'hi encreuen quan s'ajunten. Raona, aplicant el criteri biològic d'espècie, si podem dir que les del laboratori van de camí a ser una espècie diferent.

Explica per què les illes es consideren «laboratoris naturals d'evolució»: quin paper tenen l'aïllament, els ambients nous amb pocs competidors i les radiacions adaptatives. Posa'n un exemple (Galápagos, Canàries o Madagascar).

El tauró (peix), el pingüí (ocell) i el dofí (mamífer) tenen un cos hidrodinàmic molt semblant sense ser parents propers. Explica què és la convergència evolutiva, com ambients similars seleccionen solucions semblants i per què la semblança no indica parentiu.

Cita les principals causes per les quals les activitats humanes acceleren avui la pèrdua de biodiversitat (destrucció d'hàbitats, espècies invasores, sobreexplotació, contaminació i canvi climàtic) i explica breument com actua cadascuna.

Un pacient diagnosticat amb una infecció bacteriana interromp als 4 dies un tractament antibiòtic prescrit per a 10 dies perquè ja no té símptomes. Al cap de dues setmanes, la infecció reapareix amb més agressivitat i el mateix antibiòtic resulta ineficaç. El seu familiar afirma: «Els bacteris s'han acostumat al medicament per sobreviure i ara s'han fet immunes». Rebat l'afirmació del seu familiar basant-te en la teoria de la selecció natural i prediu raonadament com hauran canviat les freqüències de bacteris sensibles i resistents en la població bacteriana entre l'inici del tractament, el dia 4 i la recaiguda.

En una illa oceànica acabada de formar després d'una erupció, una tempesta arrossega un petit rai de vegetació amb 8 escarabats d'una espècie continental (6 de verds i 2 de marrons). Al continent hi viuen milions d'aquests escarabats, on el 95 % són marrons camuflats i només el 5 % són verds, ja que els ocells depredador fàcilment els verds. Al cap de diverses generacions, a l'illa (on no hi ha ocells depredadors) el 75 % dels escarabats són verds. Justifica a quin mecanisme evolutiu es deu la diferència inicial i prediu com influirà la deriva genètica enfront de la selecció natural si la població de l'illa continua sent reduïda.

La taxa d'extinció fòssil natural («de fons») s'estima en 1 espècie per cada milió d'espècies a l'any, mentre que la taxa actual deguda a l'acció humana és entre 100 i 1.000 vegades més alta. Sabent que després de les grans extincions massives del passat (com la del Permià o la del Cretaci) la biosfera va trigar entre 5 i 10 milions d'anys a recuperar la seva biodiversitat mitjançant radiació adaptativa, analitza i justifica per què el ritme actual de destrucció d'hàbitats no pot ser esmorteït per l'aparició de noves espècies i quin impacte tindrà això a escala geològica en l'arbre de la vida.

Al llac Victòria coexisteixen centenars d'espècies de cíclids originades en tot just 15.000 anys gràcies a l'explotació de micronínxols i al fet que les femelles trien els mascles guiades visualment per patrons de coloració molt vius en aigües transparents. En les últimes dècades, els abocaments i la desforestació han enterbolit greument l'aigua del llac. Prediu i justifica quines conseqüències evolutives immediates té la pèrdua de visibilitat sobre les barreres reproductores entre espècies de cíclids i raona què passarà amb la diversitat genètica i el nombre d'espècies diferenciades.

Una il·lustració clàssica d'un llibre antic mostra l'evolució del cavall com una fila índia: el petit Hyracotherium (de quatre dits, que brostejava en boscos) camina darrere de formes intermèdies que van augmentant de mida i perdent dits de manera constant fins a arribar al cavall modern (Equus, de gran alçada, corredor de praderies amb un únic dit). El peu de foto diu: «L'evolució segueix una direcció fixa cap a formes més grans, complexes i perfectes». Rebat aquesta afirmació assenyalant almenys dos errors conceptuals i justifica per què els paleontòlegs representen avui la filogènia del cavall com un arbust ramificat adaptat a canvis climàtics i no com una escala progressiva.

Un centre de recerca agrícola produeix una varietat de blat clonat (genèticament idèntic en un 100 %) que rendeix un 40 % més que qualsevol varietat tradicional sota sequera moderada. L'agrònom afirma: «Hem assolit el fenotip òptim; eliminar la variabilitat genètica dels nostres camps és l'estratègia evolutiva més segura a llarg termini». Prediu raonadament què passarà amb aquest conreu si apareix una nova plaga fúngica imprevista en comparació amb un conreu tradicional divers, i justifica per què, en ambients canviants, conservar variabilitat genètica resulta avantatjós per a les poblacions naturals en lloc d'homogeneïtzar-se en un únic tipus suposadament òptim.

El peix subterrani Astyanax mexicanus no té ulls funcionals ni pigmentació, a diferència dels individus de la mateixa espècie que habiten en rius il·luminats a la superfície. Un alumne proposa dues hipòtesis: 1) «En viure en la foscor, van deixar d'utilitzar els ulls, aquests es van atrofiar i els seus descendents van heretar aquesta falta de visió»; 2) «Perdre òrgans no pot ser evolució per selecció natural, perquè evolucionar sempre consisteix a guanyar estructures més complexes». Rebat ambdues hipòtesis: demostra l'error lamarckista de la primera i justifica, en termes de cost metabòlic i balanç energètic en un medi amb poc aliment, per què l'atròfia ocular i pigmentària va poder suposar un avantatge adaptatiu.

L'ós polar (Ursus maritimus) i l'ós bru (Ursus arctos) van divergir fa uns 500.000 anys i presenten adaptacions morfològiques i metabòliques molt diferents. A causa del retrocés del gel àrtic, les seves àrees de distribució encavalquen cada vegada més i s'han documentat híbrids fèrtils en llibertat («óssos grolars»). Amb aquestes dades: a) Qüestiona les limitacions del concepte biològic d'espècie aplicat a aquest cas. b) Prediu i justifica quines conseqüències genètiques a llarg termini podria tenir aquest flux gènic per a la conservació de les adaptacions específiques de l'ós polar si el gel continua desapareixent.

Repte del tema. Imagina que treballes com a biòleg evolutiu i has d'avaluar l'impacte potencial del canvi climàtic en la fauna de la teua comarca.

1. Obtenció de dades: Accedeix al web oficial d'AEMET (apartat de sèries climàtiques o visor de canvi climàtic) i anota l'anomalia o variació de la temperatura mitjana anual a la teua província durant les darreres dècades (per exemple, $+1,4$ ºC).

2. Selecció del model: Tria una espècie autòctona (com ara el pardal comú o la sargantana ibèrica) i investiga un tret fenotípic vinculat a la termoregulació (per exemple, longitud mitjana corporal de $14,2$ cm o tonalitat de la pell/permetratge).

3. Informe evolutiu: Redacta un informe breu ($1$ pàgina) amb una taula comparativa on expliquis com interpretarien l'adaptació d'aquesta població a aquest augment tèrmic: a) el lamarckisme (necessitat, ús/desús i herència adquirida) i b) la teoria sintètica (mutació aleatòria, variabilitat preexistent i selecció natural). Conclou amb una proposta raonada sobre com un aïllament geogràfic prolongat entre poblacions urbanes i rurals podria culminar en una especiació.

Es valorarà:

• Precisió en la recollida i interpretació de la dada climàtica real d'AEMET.

• Distinció rigorosa i contrastada entre els mecanismes de la teoria de Lamarck i la teoria sintètica.

• Coherència en la justificació de la selecció natural i de les etapes d'especiació.