Filogenia, ancestro común y especiación
¿Por qué un murciélago está más emparentado con un ratón que con un ave, aunque el murciélago y el ave vuelen? Los biólogos responden con árboles que muestran quién desciende de quién. En esta página aprenderás a leerlos, a construirlos y a explicar cómo una especie se divide en dos.
Árboles filogenéticos y cladogramas
Una filogenia es la historia evolutiva de un grupo de organismos. Se dibuja como un árbol. Las puntas son los organismos actuales (o fósiles). Cada nodo (punto de ramificación) representa un ancestro común del que salieron dos linajes.
Reglas para leer un árbol:
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Los parientes más cercanos son los que comparten el ancestro común más reciente (el nodo más cercano a las puntas).
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La cercanía en la página no cuenta. Puedes girar las ramas alrededor de un nodo y el árbol dice lo mismo.
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Un grupo externo (outgroup) es un linaje que se separó antes que los demás. Sirve de referencia para decidir qué rasgos son nuevos.
Define clado* y explica qué representa un punto de ramificación (nodo) en un árbol filogenético.
Define clado y explica qué representa un punto de ramificación (nodo) en un árbol filogenético.
Un árbol filogenético se describe así: el linaje de los peces se ramifica primero; luego se ramifica el linaje de las ranas; luego el de las lagartijas; el último punto…
Un árbol filogenético se describe así: el linaje de los peces se ramifica primero; luego se ramifica el linaje de las ranas; luego el de las lagartijas; el último punto de ramificación se divide en ratón y humano. (a) ¿Cuáles dos organismos están más estrechamente emparentados? (b) ¿Qué organismo podría servir como grupo externo para la lagartija, el ratón y el humano? (c) ¿El humano está más emparentado con la lagartija o con la rana? Explica.
Homología, analogía y datos moleculares
¿Qué evidencia se usa para construir un árbol? Dos grandes tipos: estructuras y moléculas.
| Par | Tipo | Evidencia |
|---|---|---|
| Brazo humano y aleta de ballena | Homólogas | Mismos huesos (húmero, radio, cúbito) por ancestro común |
| Ala de ave y ala de insecto | Análogas | Convergencia: diferente estructura, misma función de volar |
Las homologías apoyan el ancestro común. Las analogías no sirven para agrupar organismos.
Evidencia molecular
Todos los seres vivos comparten el ADN, los ribosomas y un código genético casi universal, lo que apunta a un ancestro común. Además, cuantas más diferencias hay en una secuencia de ADN o de aminoácidos entre dos especies, más tiempo hace que sus linajes se separaron (porque se acumularon más mutaciones).
Clasifica cada par de estructuras como homólogas o análogas y nombra el tipo de evidencia que aporta cada una: (a) el ala de un murciélago y el brazo de un humano; (b)…
Clasifica cada par de estructuras como homólogas o análogas y nombra el tipo de evidencia que aporta cada una:
(a) el ala de un murciélago y el brazo de un humano;
(b) el ala de un ave y el ala de un insecto;
(c) la aleta de un delfín y la aleta de un tiburón.
La tabla muestra el número de diferencias de aminoácidos de una proteína en comparación con la versión humana (valores hipotéticos con fines ilustrativos). | Especie |…
La tabla muestra el número de diferencias de aminoácidos de una proteína en comparación con la versión humana (valores hipotéticos con fines ilustrativos).
| Especie | Diferencias con el humano |
|---|---|
| Chimpancé | 0 |
| Macaco rhesus | 1 |
| Perro | 10 |
| Pollo | 13 |
| Levadura | 44 |
(a) Ordena las especies de la más a la menos emparentada con los humanos. (b) Describe con palabras cómo se ramificaría el árbol. (c) Explica por qué los datos moleculares, como las secuencias de ADN y de proteínas, son una evidencia sólida de ancestro común.
Construir un cladograma con rasgos
Un cladograma agrupa organismos según rasgos derivados compartidos: novedades evolutivas que aparecieron en un ancestro y se heredaron a sus descendientes.
En el cladograma, el fósil va en la rama de la lagartija (después de la aparición del huevo amniótico y antes del pelo), porque comparte todos los rasgos derivados hasta ese punto.
La tabla muestra rasgos presentes (+) o ausentes (−) en cinco animales. | Rasgo | Lamprea | Tiburón | Rana | Lagartija | Conejo | |---|---|---|---|---|---| | Columna…
La tabla muestra rasgos presentes (+) o ausentes (−) en cinco animales.
| Rasgo | Lamprea | Tiburón | Rana | Lagartija | Conejo |
|---|---|---|---|---|---|
| Columna vertebral | + | + | + | + | + |
| Mandíbulas | − | + | + | + | + |
| Cuatro extremidades | − | − | + | + | + |
| Huevo amniótico | − | − | − | + | + |
| Pelo | − | − | − | − | + |
(a) Construye un cladograma e indica dónde aparece por primera vez cada rasgo. (b) Un fósil recién descubierto tiene columna vertebral, mandíbulas, cuatro extremidades, huevo amniótico y no tiene pelo. ¿Dónde lo colocarías y por qué? (c) Explica por qué la lamprea es el mejor grupo externo en este caso.
Especies y barreras reproductivas
Según el concepto biológico de especie, una especie es un grupo de poblaciones que se cruzan en la naturaleza y producen descendencia fértil, y que están aisladas reproductivamente de otros grupos. El aislamiento reproductivo se debe a barreras:
| Tipo | Impide... | Ejemplos |
|---|---|---|
| Precigóticas | que se forme el cigoto | Hábitat distinto, épocas de reproducción distintas, cortejo distinto, incompatibilidad de gametos |
| Poscigóticas | que el híbrido sobreviva o se reproduzca | Embrión que no se desarrolla, híbrido débil, híbrido estéril |
La mula es estéril, así que no hay flujo génico entre caballos y burros: son especies distintas.
Clasifica cada barrera reproductiva como precigótica o poscigótica: (a) dos especies de ranas se reproducen en estaciones distintas; (b) un caballo y un burro se…
Clasifica cada barrera reproductiva como precigótica o poscigótica:
(a) dos especies de ranas se reproducen en estaciones distintas;
(b) un caballo y un burro se aparean, pero su descendiente (una mula) es estéril;
(c) dos especies de aves responden solo a su propio canto de cortejo;
(d) un embrión híbrido se forma pero deja de desarrollarse pronto.
Luego explica por qué un híbrido estéril no encaja con el concepto biológico de especie como parte de una sola especie.
Cómo se forma una especie nueva
La especiación ocurre cuando el flujo génico entre poblaciones se corta y se acumulan diferencias.
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Alopátrica: una barrera geográfica (cañón, río, montaña) separa una población. Cada parte sufre su propia selección natural, deriva genética y mutaciones. Con el tiempo, aparece aislamiento reproductivo.
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Simpátrica: ocurre en el mismo lugar, por ejemplo por poliploidía en plantas o por preferencias de hábitat o alimento distintos.
Tres procesos moldean la divergencia. La selección natural favorece rasgos distintos en cada ambiente. La deriva genética cambia al azar las frecuencias de alelos, sobre todo en poblaciones pequeñas. El flujo génico (migrantes que se cruzan) mantiene parecidas a las poblaciones; cuando se corta, las diferencias se acumulan y pueden producir barreras reproductivas.
Otros patrones: radiación adaptativa (una especie ancestral origina muchas, como los honeycreepers de Hawái), coevolución y equilibrio puntuado (cambios rápidos entre largos periodos de poca variación) frente al gradualismo.
Dos especies de ardillas viven en bordes opuestos del Gran Cañón. Se cree que descienden de una sola población ancestral que fue dividida por el cañón. (a) Nombra el…
Dos especies de ardillas viven en bordes opuestos del Gran Cañón. Se cree que descienden de una sola población ancestral que fue dividida por el cañón. (a) Nombra el modo de especiación. (b) Describe los pasos desde la población inicial hasta dos especies. (c) Explica por qué las dos poblaciones pueden haberse aislado reproductivamente aunque nada les impidiera encontrarse más tarde.
Dos formas de pez espinoso viven juntas en el mismo lago: una se alimenta cerca de la superficie y otra cerca del fondo. En pruebas de apareamiento, el 90% de los…
Dos formas de pez espinoso viven juntas en el mismo lago: una se alimenta cerca de la superficie y otra cerca del fondo. En pruebas de apareamiento, el 90% de los apareamientos dentro de una misma forma produce descendencia, pero solo el 5% de los apareamientos entre formas lo hace, y los híbridos tienen menor supervivencia. (a) Evalúa si las dos formas deben considerarse especies distintas, usando evidencia de los datos. (b) Explica cómo esto podría ser un ejemplo de especiación simpátrica y compárala con la especiación alopátrica. (c) Explica por qué un aumento del flujo génico entre las dos formas tendería a reducir su divergencia.
Resumen
Vuelve al principio: el murciélago y el ratón comparten un ancestro mamífero reciente (homología), mientras que las alas del murciélago y del ave son análogas.