Código de Barras Genético

Charles Darwin visitó la Argentina entre 1832 y 1834, y observó varias especies de calandrias. Luego continuó su viaje por Chile y vio una nueva especie. Cuando en 1835 llegó a las islas Galápagos, lo primero que le llamó la atención no fueron los pinzones, sino las calandrias, que ya conocía de las llanuras argentinas. En ese archipiélago observó y colectó especímenes de tres especies distintas. Pero se confundió al pensar que estas aves eran el resultado de un proceso evolutivo ocurrido en el archipiélago luego de ser colonizado por un ancestro que provenía de Sudamérica.

Hoy, gracias al uso de los códigos de barras genéticos, el doctor Pablo Tubaro, investigador del CONICET y vicedirector del Museo Argentino de Ciencias Naturales Bernardino Rivadavia, identificó correctamente a las cuatro especies de calandrias que viven en nuestro país. Además, con este método se identificó una quinta especie de calandria que vive en Chile, y que hoy se sabe, también, que habita en Neuquén. Este ejemplo ilustra cómo una herramienta genética ayuda a evaluar y resolver hipótesis sobre los límites entre especies, relaciones filogenéticas y patrones biogeográficos. Permite distinguir entre especies emparentadas.

Pero ¿qué es el código de barras genético? Este método se basa en el uso de una secuencia corta del ADN para la identificación de especies. En los animales se utiliza un fragmento de un gen que se encuentra en las mitocondrias. Los cuatro tipos de nucleótidos que forman el ADN se representan con distintos colores y constituyen las “huellas genéticas” particulares de cada ser vivo. Sirven para identificar especies animales vegetales, en forma rápida y efectia.

En 2003, el doctor Paul Hebert de la Universidad de Guelph, en Canadá, propuso el uso de un código de barras genético. Al año siguiente, un grupo de museos, universidades y laboratorios de todo el mundo creó el Consorcio del Código de Barras de la Vida. La primera institución argentina en participar en este proyecto global de identificación de especies fue el Museo Argentino de Ciencias Naturales. Pablo Tubaro, integrante del Comité Científico del proyecto, dice que “estas secuencias genéticas serían equivalentes a los códigos de barras que se utilizan para reconocer productos en un supermercado y permitirían identificar nada más ni nada menos que cada una de las especies”.

En la Argentina se creó un comité nacional para el proyecto, formado por una docena de investigadores del CONICET, y con representantes de la Administración de Parques Nacionales, del Museo de La Plata y de la Dirección de Fauna Silvestre de la Nación, entre otros organismos. La Argentina se constituyó en el primer nodo regional en el Proyecto Internacional de Código de Barras de la Vida, que planea catalogar cinco millones de especímenes de 500000 especies en los próximos cinco años. La Argentina ya está trabajando en aves y en peces marinos, y ocupa un lugar relevante en este proyecto mundial.

El código de barras genético sirve para identificar especies conocidas y también ayudará a descubrir otras nuevas.

Tomado de Biología 2, Ed Santillana, 2016

Especiación instantánea

A diferencia de los modelos de especiación por evolución adaptativa, en los que el aislamiento reproductivo ocurre en forma gradual, en la especiación instantánea, el aislamiento reproductivo aparece en forma súbita. Puede ocurrir por un aumento del número de cromosomas de la descendencia, que impide la reproducción con la población progenitora; por el cambio en un conjunto importante de genes; o por efecto cuello de botella o efecto fundador, cuando un pequeño grupo funda una nueva población.

Tomado de Biología 2, Majas et al, Ed doceOrcas ediciones, 2016

Otros mecanismos evolutivos

Más allá del mecanismo de selección natural, existen dos mecanismos evolutivos adicionales que se relacionan con las poblaciones pequeñas o en estrés: la deriva genética y el flujo de genes.


La deriva genética

Este mecanismo conduce a cambios aleatorios en la frecuencia de genes de una población. Estos cambios pueden causar la desaparición de genes poco frecuentes. De esta manera, la deriva genética reduce la variabilidad genética del grupo. A diferencia de la selección natural, es un mecanismo al azar.

En ausencia de otros mecanismos evolutivos, el efecto de la deriva genética es mayor en las poblaciones pequeñas y menor en las que poseen gran número de individuos. En estas últimas, los cambios aleatorios se minimizan por la cantidad de individuos.

El efecto fundador

Cuando un reducido grupo de individuos se desvincula de la población original y se establece en una nueva área, puede ocurrir una situación especial de deriva genética que se denomina efecto fundador. Generalmente, el acervo genético de los fundadores es sólo una fracción del acervo genético inicial.

El efecto cuello de botella


Otro caso particular de deriva genética es el efecto cuello de botella, que se presenta cuando el tamaño de la población se reduce drásticamente hasta un número muy pequeño de individuos. En esta situación, sólo los genes presentes en los organismos supervivientes pasarán a las generaciones posteriores. Así, la variabilidad genética quedará reducida.


El flujo de genes

En este caso, hay movimiento de genes entre las poblaciones. El desplazamiento de individuos de una población a otra y el posterior entrecruzamiento con los individuos locales puede aportar genes que enriquecen el acervo genético de la población, a la vez que se alteran las frecuencias genotípicas.



Resolución de problemas:

a) El polen, esparcido por el viento, lleva alelos (variantes de un gen) de una población de flores a la otra.

b) Se cazó al elefante marino del norte casi hasta su extinción total en el siglo XIX, y para la última década de ese siglo apenas sobrevivían unos 20 ejemplares. desde entonces, el número de elefantes marinos se ha incrementado hasta llegar a cerca de 30000 individuos; sin embargo, todos los elefantes marinos son casi genéticamente idénticos.

c) Un conjunto de defectos genéticos (síndrome de Ellis-van Creveld) es bastante más común entre los menonitas (grupo religioso) que habitan el condado de Lancaster, Pensilvania, que entre la población general. Los menonitas actuales de ese condado son descendientes de unos 200 inmigrantes del siglo XVIII; una pareja dentro de esos inmigrantes era portadora del alelo para este síndrome.

Guía de Estudio III - Exámenes Julio

Tercer Trimestre

1. Describir las características y componentes del núcleo celular.
2. ¿Qué ácidos nucleicos poseen las células? ¿Qué función cumple cada uno? ¿Cuáles son las diferencias estructurales entre ellos?
3. Definir los siguientes conceptos: cromosoma – gen – alelo – genoma.
4. Describir cada una de las etapas de la mitosis. ¿Qué cantidad de cromosomas tiene cada una de las células hijas al final de la mitosis?
5. Describir cada una de las etapas de la meiosis. ¿Qué cantidad de cromosomas tiene cada una de las células hijas al final de la meiosis I? ¿Y de la meiosis II?
6. ¿A qué llamamos gametogénesis? ¿Cómo se generan las gametas masculinas? ¿Y las femeninas? Describir cada caso; nombrar todas las células involucradas.
7. Clasificar y describir los distintos tipos de células madre.
8. Un investigador estudió especímenes de una rana y encontró que algunas poseen tres bandas negras que rodean su dorso y abdomen. También halló ranas que poseen el fémur de la pata trasera muy engrosado, lo que les permite escapar más fácilmente de sus depredadores porque pueden dar saltos a mayor distancia. Por otra parte, descubrió ranas con tan solo una banda negra rodeando el abdomen y dorso, y con el fémur trasero muy delgado. Cuando realizó el muestreo genético y lo analizó, concluyó que las características para las primeras ranas son dominantes homocigotas y para las segundas, son recesivas homocigotas. Si se cruzan ranas de ambas características, ¿qué genotipos y fenotipos se obtendrían para F1 y F2?
9. La característica del color del pelaje en los ratones está determinada por un gen cuyo alelo dominante es el negro (B) y cuyo alelo recesivo es el color café (b). Un investigador cruzó dos ratones negros y en la primera generación obtuvo ratones negros y café. ¿Cuál es el genotipo de los ratones café de la primera generación? ¿Cuál es el genotipo de los ratones negros de la primera generación? ¿Cuáles son los genotipos de los progenitores?
10. En una especie de plantas las flores pueden ser de color rojo, blanco o rosa. Se sabe que este carácter está determinado por dos genes alelos, rojo y blanco, con herencia intermedia. ¿Cómo podrán ser los descendientes del cruce entre plantas de flores rosas?

Guía de Estudio II - Exámenes Julio

Segundo Trimestre

1. ¿Qué diferencias existen entre células procariotas y células eucariotas?
2. ¿Cómo se clasifican las células eucariotas? ¿Qué organelas son exclusivas de cada tipo celular y qué función cumple cada una?
3. ¿Qué organelas comparten todos los tipos de células eucariotas? ¿Qué función cumple cada una?
4. ¿Cómo se denomina la molécula que forma las membranas celulares? ¿Cuále es su principal característica?
5. ¿Qué otro nombre reciben los azúcares? ¿Qué función cumplen en las células?
6. Los aminoácidos son monómeros que forman ¿qué tipo de moléculas biológicas? ¿Cuál es la función de estas últimas en las células?
7. ¿Cómo se denomina la molécula que lleva la información genética en las células? ¿Qué características posee?
8. ¿Cómo se llama la molécula que representa la moneda energética de la célula? ¿Cuál es su importancia biológica?
9. Nombrar y describir los distintos tipos de pasaje de sustancias a través de la membrana de las células (no incluye el transporte mediado por vesículas).
10. Clasificar y explicar el transporte mediado por vesículas.
11. Escribir la reacción química para la fotosíntesis. Describir lo que ocurre y dónde ocurre cada una de sus etapas.
12. Realizar un esquema que relacione los distintos sistemas de órganos estudiados: Sistema digestivo – Sistema respiratorio – Sistema urinario – Sistema circulatorio.
13. Clasificar los nutrientes según su requerimiento, según su función y según su origen. Describir cada uno y dar ejemplos.
14. ¿Qué nutrientes aportan energía a los alimentos? ¿Qué datos deben conocerse para calcular las Kcal aportadas por cada nutriente en un alimento en particular?

Guía de Estudio I - Exámenes Julio

Primer Trimestre

1. Explicar la teoría respecto al origen de la vida planteada por Oparin.
2. Realizar un diagrama del experimento de Miller que permitió comprobar la teoría respecto al origen de la vida. Explicar qué aspecto de la Tierra primitiva se representa en cada sector del diagrama.
3. Definir evolución.
4. Redactar un texto que incluya los siguientes conceptos: Fijismo – Creacionismo – Catastrofismo – Uniformismo.
5. Explicar la teoría de la evolución según Lamarck. Ejemplificar con el largo del cuello de las jirafas.
6. Explicar la teoría de la evolución según Darwin. Ejemplificar con el largo del cuello de las jirafas.
7. Justificar por qué decimos que la selección natural no genera perfección.
8. Justificar por qué decimos que la selección natural no permite la supervivencia de los individuos más fuertes.
9. Enumerar y describir los distintos tipos de selección natural. Realizar un gráfico para cada caso.
10. ¿A qué llamamos adaptación biológica? ¿Qué tipos de adaptaciones existen? Dar un ejemplo de cada tipo, basándose en las adaptaciones observadas en especies que habitan la Puna.
11. Realizar un gráfico de tolerancia ambiental para una población de bacterias con temperatura óptima a 37°C. Marcar en dicho gráfico puntos y franjas que surgen del análisis del gráfico.
12. Explicar los siguientes conceptos: Flujo de genes – Cuello de botella – Efecto fundador. ¿Qué diferencias existen entre estos mecanismos y la selección natural?

Evaluación

Fecha:

• 2A: 21/5
• 2B: 23/5

Temario:

• Evidencias de la evolución
• Tipos de selección natural
• Adaptación biológica: concepto y clasificación
• Concepto de homeostasis
• Valor adaptativo y tolerancia ambiental
• Teoría sintética de la evolución
• Otros mecanismos evolutivos: deriva génica (efecto fundador, efecto cuello de botella) y flujo de genes; conceptos más importantes y ejemplos
• Mecanismos de aislamiento reproductivo y especiación

Teoría sintética de la evolución

Entre las décadas de 1920 y 1940, se creó la teoría sintética de la evolución, que postula que la evolución es un cambio gradual y continuo, guiado por la selección natural y responsable de cambios que afectan a las poblaciones, así como también de grandes cambios que controlan la aparición de nuevas especies. Según esta teoría, la selección natural es el principal mecanismo evolutivo, pero exiten otros posibles, que se rigen por los mecanismos de la herencia. Algunos científicos que aportaron al desarrollo de esta teoría fueron Theodosius Dobzhansky (genetista); Ernst Mayr, Julian Huxley y G. Ledyard Stebbins (biólogos); y George G. Simpson (paleontólogo), entre otros.


Gradualismo, equilibrios puntuados y saltacionismo

El gradualismo postula que los grandes cambios resultan de la transformación gradual y la producción constante de pequeños cambios, y que la ausencia de estadíos intermedios en el registro fósil es producto de un registro incompleto e imperfecto, ya que es imposible que queden preservados en el registro fósil absolutamente todos los sucesos que ocurren sobre la Tierra.

El modelo de equilibrios puntuados sostiene que la selección natural actúa entre especies y no dentro de una misma especie o linaje como propone el gradualismo. Los grandes cambios evolutivos, a partir de los que surgen nuevas especies, ocurren en períodos relativamente cortos (decenas de miles de años); una vez originadas las nuevas especies continúan prolongados períodos de pocos cambios o estabilidad evolutiva. Las especies surgen por la transformación de unas en otras, sólo que dicha transformación no es gradual, sino que los cambios son tan rápidos que aparecen como discontinuidades al analizar el registro fósil.

El saltacionismo sostiene que las nuevas especies no se generan por modificación de especies anteriores, sino por la aparición abrupta de grandes cambios genéticos y mutaciones que dan origen a nuevas especies completamente distintas de las anteriores.

Adaptado de Biología 2, Ed doceOrcas, 2016