Ejercicios: Tipos y estructuras de la reproducción

Diferencia la reproducción asexual y la sexual en cuanto a número de progenitores, variabilidad genética de la descendencia y velocidad de reproducción, indicando una ventaja de cada tipo.

Cita dos modalidades de reproducción asexual (por ejemplo bipartición, gemación o fragmentación), un organismo que las use y el rasgo que las distingue.

Define fecundación interna y externa y explica la diferencia entre animales ovíparos, vivíparos y ovovivíparos, con un ejemplo de cada uno.

Explica qué es un gameto y dos diferencias con una célula somática (dotación cromosómica, función), razonando por qué los gametos no pueden tener la misma dotación que el resto de células.

Diferencia la oviparidad de la viviparidad con dos ejemplos de cada una, y señala una ventaja y una desventaja de cada estrategia (protección del embrión frente a inversión energética del progenitor).

¿Qué es el cortejo nupcial? Pon dos ejemplos (cola del pavo real, canto de los pájaros, berrea del ciervo) y explica sus funciones (reconocer a la especie, seleccionar pareja, sincronizar la reproducción).

Explica qué son los cuidados parentales y describe tres formas distintas (incubación de huevos, alimentación de las crías, defensa del territorio o transporte de las crías) con un ejemplo animal de cada una.

Distingue desarrollo directo e indirecto con un ejemplo de cada uno (un mamífero y una mariposa o un anfibio), e indica qué implica la existencia de una fase larvaria en la vida del animal.

Compara la estrategia reproductora de un anfibio y de un reptil: tipo de fecundación, estructura del huevo y lugar de desarrollo, destacando qué novedad supuso el huevo amniota para la conquista del medio terrestre.

Las lombrices de tierra y los caracoles son hermafroditas. Explica qué significa, qué ventajas aporta a animales de movilidad reducida y por qué, aun así, suelen cruzarse con otro individuo en lugar de autofecundarse.

Describe la metamorfosis de una rana desde el huevo hasta el adulto, indicando los cambios anatómicos y fisiológicos más importantes y su relación con el paso del medio acuático al terrestre.

Una estrella de mar puede regenerar un brazo y una planaria cortada en dos da dos individuos. Explica qué relación hay entre esa capacidad de regeneración y la reproducción asexual por fragmentación, y razona por qué los vertebrados, con cuerpos tan especializados, no pueden reproducirse así.

El ciclo reproductor de los anfibios sigue ligado al agua: puestas gelatinosas, fecundación externa y larvas acuáticas. Explica esa dependencia y por qué muchas especies regresan cada año a la misma charca (filopatría), así como el riesgo que supone la desaparición de los puntos de agua.

¿Qué es el dimorfismo sexual? Pon dos ejemplos (cuernas del ciervo, colores de las aves, melena del león) y relaciónalo con la selección sexual: competición entre machos y elección de pareja por las hembras.

Muchos corales liberan sus gametos la misma noche del año, sincronizados con la luna y las mareas. Explica qué ventaja tiene esa sincronización masiva en animales de fecundación externa y qué señales ambientales la pueden guiar (fotoperiodo, temperatura, ciclo lunar).

El celo de muchos mamíferos ocurre en fechas muy regulares. Explica cómo el fotoperiodo (duración del día) regula la época reproductora y razona qué ventaja tiene programar los nacimientos para la primavera (alimento, temperatura, tiempo de crecimiento antes del invierno).

Un naturalista afirma: «Para recuperar la fauna de un humedal degradado y sometido a sequías impredecibles, es preferible introducir especies con estrategia de la K antes que especies con estrategia de la r, ya que, al cuidar a sus crías, garantizan una tasa de supervivencia altísima y alcanzarán antes una población viable». a) Rebate de forma razonada la afirmación del naturalista utilizando los conceptos de potencial biótico, capacidad de carga ($K$) y curvas de supervivencia. b) Predice cómo evolucionará el tamaño poblacional de una especie con estrategia de la r frente a otra con estrategia de la K si, al cabo de dos años de su introducción, se produce una sequía catastrófica imprevista.

En una isla oceánica recién emergida tras una erupción volcánica se introducen accidentalmente dos especies de insectos herbívoros: una hembra solitaria de la especie A (que se reproduce por partenogénesis obligada) y una pareja (macho y hembra) de la especie B (reproducción sexual anfimíctica obligada). a) Predice la dinámica demográfica y la velocidad de colonización de ambas poblaciones durante las primeras 10 generaciones en un ambiente sin competencia ni depredadores. b) En la generación 15, un hongo patógeno letal coloniza la isla. Justifica qué población tendrá mayores probabilidades de extinguirse por completo y cuál podrá presentar individuos resistentes. c) Basándote en lo anterior, razona la paradoja del «doble coste del sexo»: si la partenogénesis permite a una población crecer el doble de rápido al no producir machos, ¿por qué la reproducción sexual es la predominante en los animales pluricelulares?

Un equipo de paleontología halla los fósiles de un nuevo tetrápodo primitivo del Carbonífero. Su esqueleto carece de estructuras copuladoras y junto a los fósiles se han encontrado masas de miles de pequeños óvulos sin cáscara mineralizada fosilizados en sedimentos de una llanura de inundación fluvial. Un investigador del equipo afirma que este animal ya presentaba una reproducción plenamente terrestre e independiente del agua. a) Rebate la hipótesis del investigador señalando los impedimentos físicos y celulares (desecación gamética, motilidad de los espermatozoides y osmorregulación del cigoto) que hacen inviable la fecundación externa en tierra firme. b) Justifica qué innovaciones evolutivas anatómicas y fisiológicas en los gametos y en el huevo fueron necesarias para que los amniotas lograran independizarse del medio acuático para reproducirse. c) Predice qué diferencias esperarías encontrar en el volumen de vitelo de los óvulos y en el número de gametos producidos por ciclo entre este fósil y un reptil terrestre de tamaño similar.

En la mayoría de los vertebrados, los machos compiten intensamente por las hembras y estas son las que eligen pareja con base en ornamentos o cortejos. Sin embargo, en los caballitos de mar y peces pipa, son las hembras las que compiten activamente por acceder a los machos y muestran patrones de coloración más conspicuos. a) Aplica la teoría de la inversión parental de Robert Trivers para justificar por qué se invierten los roles sexuales habituales en estas especies. b) La hembra tarda solo dos días en madurar una nueva tanda de óvulos, mientras que el macho necesita entre dos y cuatro semanas para incubar los embriones en su bolsa marsupial. Predice cómo afectará esta diferencia a la tasa operativa de sexos (proporción de machos y hembras listos para aparearse en un momento dado) y qué sexo actuará como recurso limitante. c) Diseña un experimento sencillo de laboratorio para comprobar si los machos de caballito de mar prefieren aparearse con hembras de mayor tamaño.

Se comparan dos especies de aves estrechamente emparentadas en dos hábitats distintos:

• Especie 1: Crías altriciales (nacen ciegas, desnudas y termodependientes) en un entorno donde el alimento se distribuye de manera escasa y homogénea por todo el territorio.

• Especie 2: Crías precoces o nidífugas (caminan y se alimentan solas a las pocas horas de eclosionar) en un entorno donde los parches de alimento son muy ricos y concentrados en puntos discretos fácilmente defendibles por un macho vigoroso.

1. a) Predice razonadamente el sistema de apareamiento más probable (monogamia o poliginia) para cada una de las dos especies, vinculando la necesidad de cuidado biparental y la capacidad de monopolizar recursos. b) Imagina que una alteración del hábitat de la Especie 1 provoca que el alimento pase a ser superabundante alrededor de los nidos, de modo que una sola hembra sea capaz de alimentar a toda la nidada sin ayuda. Predice cómo podría cambiar a largo plazo el sistema de apareamiento de esa población y justifica tu respuesta.

Compara tres especies marinas sometidas a pesca comercial: la merluza (Merluccius merluccius, pez óseo que libera entre 100 000 y varios millones de huevos pelágicos al año sin cuidado alguno), la pintarroja (Scyliorhinus canicula, tiburón ovíparo que fija unas 80 a 100 cápsulas coriáceas al fondo marino) y la musola (Mustelus asterias, tiburón vivíparo placentario con un periodo de gestación de 10 a 11 meses que pare entre 4 y 15 crías ya desarrolladas). a) Analiza el compromiso evolutivo (trade-off) entre el número de descendientes y la inversión energética por gameto y embrión en estas tres especies. b) Predice cuál de las tres poblaciones sufrirá un colapso más rápido y tardará más décadas en recuperarse si la pesca intensiva diezma al 80 % de los adultos reproductores. Justifica tu respuesta en función de la madurez sexual, la fecundidad y la tasa intrínseca de crecimiento. c) Desde el punto de vista adaptativo, razona qué ventajas e inconvenientes supuso para los tiburones vivíparos retener internamente a los embriones frente a la estrategia ancestral de desove masivo.

En un centro de conservación se gestiona una población en cautividad de un mamífero amenazado compuesta únicamente por cuatro ejemplares: Macho 1 y Hembra 1 (hermanos completos capturados en la población silvestre A), Macho 2 (procedente de una población aislada B) y Hembra 2 (hija de Macho 1 y Hembra 1). En la población A se han registrado casos de cataratas juveniles de origen genético autosómico recesivo. a) Justifica genéticamente por qué un cruzamiento planificado entre el Macho 1 y la Hembra 2 implicaría un riesgo inaceptable para la viabilidad de la camada, utilizando los conceptos de coeficiente de consanguinidad y depresión endogámica. b) Diseña el plan de cruces óptimo entre estos cuatro individuos para minimizar la homocigosis de alelos deleéreos y maximizar la diversidad genética de la siguiente generación. c) Un miembro del equipo sugiere solucionar la falta de reproductores clonando repetidamente al Macho 2, que muestra una salud y tamaño excepcionales. Argumenta razonadamente por qué esta propuesta no resuelve el problema de conservación de la especie a largo plazo.

Del rinoceronte blanco del norte (Ceratotherium simum cottoni) solo sobreviven en el mundo dos hembras vivas, ambas estériles para llevar a término una gestación. No obstante, se dispone de semen criopreservado de varios machos fallecidos y de hembras emparentadas de la subespecie de rinoceronte blanco del sur en zoológicos y reservas. a) Diseña un protocolo biotecnológico secuencial (desde la obtención del material biológico hasta el nacimiento de una cría) que permita rescatar la subespecie utilizando técnicas de reproducción asistida como la aspiración transvaginal de ovocitos, la microinyección espermática (ICSI) y la transferencia embrionaria a madres subrogadas. b) Justifica por qué la inseminación artificial convencional no es aplicable en esta situación y qué relevancia biológica tiene la criopreservación del banco de gametos para la conservación de la diversidad alélica de la especie. c) Si mediante esta estrategia se logran tres crías vivas procedentes de un solo macho y una hembra, evalúa críticamente la viabilidad biológica de reintroducir esta nueva estirpe en la naturaleza sin cruzarla con el rinoceronte blanco del sur.