Les espècies i l’especiació

L'especiació és el procés evolutiu pel qual s'originen noves espècies biològiques. Una espècie no apareix per una mutació que condueix a l'aparició d'un individu d'un tipus diferent. Les espècies s'individualitzen a partir de poblacions que pertanyen a una espècie d'origen (excepte en el cas de certs vegetals). L'especiació resulta de la selecció natural i/o de la deriva genètica, que són els motors de l'evolució. El concepte d'especiació ha estat essencialment desenvolupat per Ernst Mayr.

Font de la imatge: https://www.flickr.com/photos/130022460@N05/25861345860

Existeixen tres formes d'especiació natural basant-se en la premissa que l'especiació es produeix per la isolació geogràfica de les poblacions: Especiació al·lopàtrica, peripàtrica, i simpàtrica. També es pot induir l'especiació artificialment.

1) Especiació al·lopàtrica: especiació deguda a un aïllament geogràfic. La població queda dividida a causa d’una barrera geogràfica (un riu, una glacera, fractura del Pangea,...).

2) Especiació simpàtrica; les barreres són biològiques, els anomenats mecanismes d’aïllament reproductiu.

3) Especiació quàntica; l’especiació és sobtada deguda a mutacions.

A continuació, per si no ha quedat del tot clar, ací tens tres videos que ho expliquen perfectament:

Estat actual de les teories de l'evolució

El neodarwinisme o teoria sintètica de l’evolució

S’anomena teoria sintètica perquè incorpora coneixements procedents de diverses àrees de la biologia: genètica, paleontologia, bioquímica i ecologia.

Té els següents arguments:

• Refusa el lamarckisme: no accepta la teoria dels caràcters adquirits.

• La variabilitat genètica depèn de les mutacions i la recombinació: en els individus amb reproducció asexual només es produeixen les mutacions.

• La selecció natural actua sobre la variabilitat genètica: cada individu d’una població porta diferents al·lels que configuren el seu fenotip. La selecció natural actua sobre aquestes varietats.

• La selecció natural condueix a canvis en els al·lels d’una població: els al·lels que donen un avantatge als individus incrementaran la seva freqüència a la població.

• Evoluciona la població, no els individus: les poblacions són conjunts d’individus de la mateixa espècie que comparteixen un àrea i es poden encreuar per donar lloc a descendència fèrtil. Les poblacions perduren i evolucionen, mentre que els individus moren amb els mateixos gens que tenien quan van néixer.

• L’evolució té lloc de manera gradual: l’evolució és el resultat de petits canvis en les freqüències dels al·lels d’una població. El procés de l’evolució és molt llarg.

• Perquè una població arribi a ser una espècie diferent d’una altra, és indispensable l’aïllament entre elles.

Font de la imatge: https://es.slideshare.net/ospado/lorigen-de-la-vida

Sociobiologia

La sociobiologia és un camp de l'estudi científic que es basa en la premissa que el comportament social és un resultat de l'evolució, i intenta examinar-lo i explicar-lo en aquest context.

Neutralisme

És una teoria proposada pel genetista japonès Motoo Kimura el 1968. Va demostrar que era matemàticament possible explicar l'evolució per deriva genètica en absència de selecció natural, fins i tot en grans poblacions i llargues escales de temps.

L'Equilibri puntuat

Les troballes paleontològiques donen registres fòssils incomplets i amb espècies noves que, de sobte, desapareixen d’aquest registre.

En l’equilibri puntuat es considera que la lluita per la supervivència, la selección natural, només determina canvis molt petits, i que l’aparició d’individus nous es produeix de sobte, a intervals imprevisibles i coexistint amb els seus avantpassats.

Segons aquesta teoria els canvis no són graduals perquè en la història de la Terra s’han combinat llargs períodes d’estabilitat (estasi), on les espècies no han sofert modificacions, amb períodes de curta durada (especiació), en els quals es produeixen canvis ràpids i apareixen espècies noves a partir de les ja existents.

Font de la imatge: https://ca.wikipedia.org/wiki/Equilibri_puntuat

Les proves de l’evolució

La biologia d’avui no es pot entendre sense tenir en conte la teoria de l’evolució. L’esdeveniment de l’evolució és molt difícil d’observar directament, ja que és un procés molt llarg, però tots els organismes vius presenten trets evolutius que la demostren.

Així tot podem observar proves de diferents tipus:

1) Proves taxonòmiques: Segons la teoria de l’evolució, les semblances entre determinades espècies són degudes al fet que comparteixen un antecessor comú, és a dir, que tots procedeixen d’una mateixa espècie més o menys llunyana en el temps. Això permet confegir un arbre evolutiu.

Font de la imatge: Pixabay

2) Proves anatòmiques: Són el resultat de l’estudi comparat dels òrgans de les diferents espècies, tant pel que fa a la seva estructura com a la seva funció. Així podem distingir entre òrgans anàlegs i òrgans homòlegs.

Font de la imatge: https://biolulia.wordpress.com/ciencies-per-al-mon-contemporani/tema-6-els-essers-vius-i-la-seva-evolucio/6-5-proves-de-levolucio/

3) Proves paleontològiques: En estudiar els fòssils s’observa que els éssers vius que han habitat la Terra han canviat i que unes espècies han estat substituïdes per unes altres.

Font de la imatge: https://cientificament.wordpress.com/ciencias-de-la-naturaleza/about/les-proves-de-levolucio/

4) Proves embriològiques: Es basen en el desenvolupament dels embrions de diferents espècies. Algunes semblances desapareixen a mesura que l’embrió creix.

Font de la imatge: https://www.flickr.com/photos/130022460@N05/39520640884

5) Proves bioquímiques: Es basa en la comparació d’organismes a nivell molecular. Com més semblants siguin dues espècies a nivell molecular, més gran serà el parentiu evolutiu, i al revés.

6) Proves biogreogràfiques: es basen en l’estudi de la distribució geogràfica de les espècies.

7) Proves genètiques: es basen en la similitud genètica entre diferents espècies.

La pressió de selecció i l’adaptació

El medi influeix de manera decisiva en els éssers vius. Malgrat que sembli que les poblacions estan perfectament adaptades al seu entorn, de vegades als individus els és difícil sobreviure, especialment quan les condicions del medi canvien.

Els factors que afecten de manera negativa la supervivència dels individus reben el nom de pressió de selecció. Les poblacions estan sotmeses contínuament a la pressió de selecció del medi. Els individus que no la poden superar moren abans que els altres.

Font de la imatge: https://www.flickr.com/photos/130022460@N05/22201110574

Mira el següent vídeo on uns alumnes de 4t d'ESO expliquen què és la pressió de selecció, com afecta la supervivència dels individus i la seva funció com a motor en el procés evolutiu:

La variabilitat influeix de manera decisiva en la capacitat de les poblacions per superar una determinada pressió de selecció. Com més variacions hereditàries per a un caràcter s'hagin generat a l'atzar en una població, més gran serà la seua capacitat de superar la pressió de selecció.

Les adaptacions són mecanismes mitjançant els quals els organismes fan front a les tensions i pressions del seu medi ambient.

Font de la imatge: Pixabay

L’origen de la variabilitat

Darwin va proposar un mecanisme per explicar els canvis que es produeixen en les espècies amb el pas del temps, però no va poder explicar com s’origina la variabilitat dels individus dins una mateixa espècie.

Y la clau estava en les mutacions i en la reproducció sexual, com a fonts de variabilitat:

Font de la imatge: https://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/biologia1/unidad3/mutaciones/bibliografia

Les mutacions són canvis permanents en l'ADN, que poden ser causats per agents exògens o endògens. També es poden produir per errades en la replicació i en la reparació de l'ADN. Les principals causes de variabilitat genètica, i conseqüentment de l'evolució de les espècies són les mutacions i les recombinacions meiòtiques; encara que també poden produir o induir patologies.

Les mutacions es poden classificar segons el seu efecte evolutiu de la següent manera:

• Neutres: No influeixen en l’eficàcia biològica. (Eficàcia biològica en evolució significa capacitat de deixar descendència). Exemple: polimorfismes.

• Perjudicials: Disminueixen l’eficàcia biològica. Exemple: (anèmia falciforme, mutació que afecta a la funcionalitat de la hemoglobina dels glòbuls vermells).

• Benificioses: Augmenten l’eficàcia biològica. Exemple: evolució de les espècies.

Font de la imatge: http://lacienciaalteumon.cat/adaptacio/

La reproducció sexual genera variabilitat a causa de la recombinació gènica que té lloc durant la meiosi i la unió a l’atzar dels gàmetes durant la fecundació.

Font de la imatge: https://es.slideshare.net/txellrocaprevera/la-divisi-cellular

La mescla dels gens dels progenitors genera individus únics. Aquestes característiques permeten que la descendència sobrevisqui a condicions adverses.

La teoria de l’evolució de Darwin i Wallace

Els naturalistes Charles Darwin i Alfred Russel Wallace van oferir una nova visió a l’evolució amb la teoria anomenada darwinisme.

¿Saps qui és qui?

Font de la imatge: https://es.wikiquote.org/wiki/Charles_Darwin

Font de la imatge: https://www.biografiasyvidas.com/biografia/w/wallace.htm

Segons aquesta teoria l’evolució és un procés obert sense un objectiu determinat.

L'evolució per selecció natural

Aquest és el mecanisme pel qual les espècies canvien al llarg del temps. El concepte és l’oposat al de selecció artificial que practiquen ramaders i agricultors per millorar les races i varietats d’animals i plantes.

• Entre els organismes es dóna una lluita per la supervivència. La major part de les espècies tenen una capacitat reproductiva elevada; això conduiria a una superpoblació insostenible. A la natura no ocorre així perquè els recursos com l’aliment i l’espai són limitats i es produeix una lluita per la supervivència.

• Entre els individus d’una mateixa població existeix variabilitat. Tots els individus d’una espècie que formen una població no són exactament iguals, hi ha certes diferències de mida, color, etc.

• El medi selecciona els organismes més ben adaptats. Els individus d’una població que tinguin una variació avantatjosa tindran més probabilitats de sobreviure en un ambient determinat.

Si les condicions del medi es mantenen sense canvis durant molt de temps, els individus amb variacions avantatjoses es podran adaptar millor al medi, sobreviuran més, es reproduiran millor i transmetran els canvis a la descendència. Els individus pitjor adaptats acabaran desapareixent. Així les espècies canvien de forma gradual.

Notícia per a llegir i extraure conclusions: 

https://elpais.com/elpais/2019/01/23/ciencia/1548283391_588250.html

El lamarckisme

La primera teoria sobre l’evolució, coneguda com transformisme o lamarckisme, va ser proposada per Lamarck. 

Font de la imatge: https://es.wikipedia.org/wiki/Lamarckismo

Lamark va ser un naturalista francès i un dels primers a defensar la idea de l'evolució dels éssers vius i proposar una teoria coherent sobre l'evolució de la vida a partir de lleis naturals.

Segons aquesta teoria:

· Els organismes mostren una tendència cap a la complexitat. Evolucionen de formes senzilles cap a formes més complexes.

· L’ús repetit d’un òrgan produeix el desenvolupament. Els éssers vius s’adapten al medi modificant alguns dels seus òrgans. La funció crea l’òrgan i el desús en produeix la degeneració. D’aquesta manera, els caràcters originaris són substituïts lentament per caràcters adquirits.

· Els caràcters adquirits són heretables. Les moqdificacions adquirides per un organisme al llarg de la seva vida es pot transmetre a la descendència.

Actualment la teoria de Lamarck es considera incorrecta. 

¿Per qué?

Perque els caràcters adquirits no es transmeten a la descendència. Només es transmet la informació que està continguda als gens.

Interessant article de premsa per llegir: 

https://metode.cat/revistes-metode/article/el-malefici-de-lamarck.html

L’evolució biològica. L’origen de la biodiversitat

L’evolució és el procés de canvi en totes les formes de vida al llarg de les generacions.

¿Qué dos tipus de teories sobre l'evolució hi ha?

• Fixisme: és una teoria segons la qual tot allò que existeix, incloent-hi els éssers vius, no ha variat amb el pas del temps i s'observa, el dia d'avui, en la mateixa forma que ha presentat en el passat i que continuarà mostrant en el futur.

• Evolucionisme: Doctrina que, en un sentit ampli, concep l’Univers com un sistema en evolució, i en un sentit més restringit, la vida com un procés evolutiu.

Font de la imatge: https://www.slideshare.net/esmajolet/teories-sobre-lorigen-i-levolucio-de-les-espec

Fixisme

Fins a principis del segle XIX encara es pensava que les espècies es mantenien invariables amb el pas del temps, molt influenciat per les interpretacions religioses. S’acceptava el creacionisme, que explicava l’origen de les espècies com a creacions de Déu, i afirmava que es mantenien immutables en el temps.

Font de la imatge: https://elspersonatgesdelevolucio.wordpress.com/2014/11/17/teories-anteriors/

Però una vegada es van descobrir els fòssils, aquesta teoria es va posar en dubte, ja que eren restes d’éssers vius d’èpoques passades que ja no existien.

El naturalista Georges Cuvier va proposar la teoria del catastrofisme per explicar l’existència i la desaparició d’espècies. Segons aquesta teoria, la Terra s'havia format en gran mesura per esdeveniments violents sobtats, de curta durada, possiblement en tot el món.

Font de la imatge: https://es.wikipedia.org/wiki/Georges_Cuvier

Les principals hipòtesis sobre l’origen de la vida

¿Quines són les hipòtesis que intenten explicar l’origen de la vida?

Panspèrmia

És la teoria segons la qual l'aparició de la vida a la Terra és d'origen extraterrestre.

Font de la imatge: https://origendelavidabiologia.wordpress.com/teoria-de-la-panspermia/

Síntesi abiòtica

L'any 1923 Oparin i Haldane van proposar que en algun moment de la història de la Terra s'havien format molècules orgàniques senzilles a partir de gasos que hi havia en l'atmosfera primitiva. 

Supòsits ens que es van basar:

1) Fa 4.500 milions d’anys, l'atmosfera del planeta terra no tenia oxigen sino que estava formada per metà, amoníac, hidrogen i vapor d’aigua.

2) Una vegada que la temperatura de la Terra va descendir, el vapor d’aigua es va condensar i va formar núvols. El núvols van donar lloc a pluja que va formar els oceans primitius.

3) L'energia que arribava del Sol i les descàrregues elèctriques que es produïen a l'atmosfera van originar els compostos orgànics. Aquests es van precipitar sobre els oceans, on van formar la «sopa primitiva».

Stanley Miller, a l'any 1953, va comprovar-ho. En un recipient va mesclar i esclafar aigua, amoníac, metà i hidrogen. El vapor resultant el va sotmetre a descàrregues elèctriques i el va tornar a condensar en un altre recipient, on va trobar molècules senzilles.

Font de la imatge: http://www.pensament.cat/filoxarxa/filoxarxa/ulti57la.htm

L’origen de la vida

Introducció

¿Sabíes que Charles Darwin va ser el fundador de la teoria moderna de l’evolució? Als 16 anys va començar els estudis de Medicina però els va abandonar. Allò que li agradava era la Història Natural.

Als 22 anys, li van oferir una plaça per fer una expedició al voltant del món amb el vaixell HMS Beagle. Un viatge que va durar cinc anys, fent moltes parades. En cadascuna, Darwin recollia tots els espècimens i totes les dades que podia. Poc a poc va començar a pensar en la possibilitat que les espècies canviaven amb el temps.

Font de la imatge: http://csdelatierra2011proffaustto.blogspot.com/2011/10/darwin-en-la-argentina-origen-de-las.html

Quan va acabar l’expedició, Darwin organitzà totes les dades, notes i espècimens que havia recollit durant el viatge i va començar a elaborar la seua revolucionària teoria.

Alfred Russel Wallace, un jove naturalista anglès, va enviar un manuscrit a Darwin l'any 1858, en què proposava la seua versió sobre l’evolució de les espècies i la selecció natural. Això, va representar un suport important per a Darwin i el va animar a publicar, l’any 1859, el llibre L’origen de les espècies.

El llibre va provocar una gran polèmica. 

Generació espontània

Antigament es creia que els éssers vius sorgien a partir de la matèria orgànica en descomposició.

L’any 1668 Francesco Redi va qüestionar la generació espontànea: va col·locar un tros de carn en un recipient obert i un altre en un recipient tapat. Va observar que la carn s’havia descompost als dos recipient però només hi havien aparegut larves al pot que estava obert.

Font de la imatge: https://cientificament.wordpress.com/ciencias-de-la-naturaleza/about/la-teoria-de-la-generacio-espontania/

Demostració de Pasteur

L'’any 1860, Louis Pasteur va demostrar que la teoria de la generació espontània  de Francesco Redi era falsa. 

¿Com va demostrar-ho?

1) Va posar carn en dos matrassos de coll llarg i estret. 
2) Va corbar el coll amb una flama.
3) Va bullir el brou de cada matràs per esterilitzar-lo.

Després d'uns dies, va comprovar que el brou no es deteriorava. 

4) Va tallar el coll d’un dels matrassos.

Després d'uns dies, va comprovar que el brou s’havia descompost.

Amb això va concloure que tot ésser viu prové d’un altre ésser viu.

Font de la imatge: Pròpia