Esquema de les unitats 9 Llei de Hardy-Weinberg per a un locus amb dos al·lels La demostració de la llei Hardy-Weinberg es pot fer si es considera una població que compleixi les condicions ideals establertes per a l’equilibri . En una població com aquesta, la quantitat d’al·lels per a cada variant es conservarà de generació en generació, ja que els únics canvis que tenen lloc són conseqüència de la recombinació entre cromosomes homòlegs durant la meiosi . En l’equilibri Hardy-Weinberg, les freqüències genotípiques poden variar, però les gèniques es mantenen constants. La forma més ràpida de comprovar-ho matemàticament és considerar un caràcter regulat per un sol gen localitzat en un locus, amb dues variants: l’al·lel A i l’al·lel a. Aquests al·lels es repartiran entre els gàmetes segons les seves freqüències gèniques i , per tant, les freqüències genotípiques de la següent generació seran les que s’indiquen en la taula que hi ha a continuació: A partir de les freqüències gèniques d’una generació (p i q), podem estimar les freqüències genotípiques que tindrà la següent: Tenint en compte que la suma de les freqüències ha de ser igual a 1, l’equilibri Hardy-Weinberg es pot expressar de la manera següent: L’equilibri Hardy-Weinberg per a un locus amb dos al·lels pot representar-se gràficament: Freqüències genotípiques als zigots per a f(A) 5 p i f(a) 5 q Espermatozoides portadors de A p Espermatozoides portadors de a q Òvuls portadors de A p AA p2 AA pq Òvuls portadors de a q Aa pq aa q2 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Freqüència genètica de l’al·lel a (q) Freqüències genotípiques 2pq p2 q2 Freqüència genètica de l’al·lel A (p) Resol problemes senzills de genètica de poblacions Calcula les freqüències genotípiques i gèniques En una població trobem la següent distribució de genotips per a un gen en concret que només té dos al·lels: Genotip AA: present en 4 individus. Genotip Aa: present en 12 individus. Genotip Aa: present en 9 individus. Com que N 5 25, les freqüències genotípiques seran: f(AA) 5 4/25 5 0,16 f(Aa) 5 12/25 5 0,48 f(aa) 5 9/25 5 0,36 La suma de totes les freqüències genètiques ha de ser igual a 1. 0,16 1 0,48 1 0,36 5 1 Per estimar les freqüències gèniques: f(A) 5 4/25 1 1 2 ? 12/25 5 0,4; f(a) 5 9/25 1 1 2 ? 12/25 5 0,6 La suma de les freqüències gèniques ha de ser igual a 1. 0,4 1 0,6 = 1 Calcula les freqüències genotípiques de la següent generació si la població original està en equilibri Tenint en compte les freqüències anteriors, les de la generació següent seran: f(AA) 5 p2 5 0,42 5 0,16 f(Aa) 5 2pq 5 2 ? 0,4 ? 0,6 5 0,48 f(aa) 5 q2 5 0,62 5 0,36 f(AA) 5 p2 f(Aa) 5 2pq f(aa) 5 q2 p2 1 2pq 1 q2 5 1 219 14 Explica de manera esquemàtica les principals idees i aportacions entorn del concepte d’evolució, ja siguin a favor o en contra, dels autors següents: a) Jean-Baptiste de Monet b) George Cuvier c) Thomas Malthus d) Charles Lyell e) Charles Darwin f) Alfred Wallace 15 Defineix què s’entén per espècie biològica. 16 Relaciona cadascuna de les gràfiques amb una frase, el nom de la teoria que millor li correspongui i el seu possible autor. A B C Temps Temps Temps Espècies Espècies Espècies Frases: a) Les espècies poden tenir orígens diferents i amb el temps, transformar-se en unes altres. b) Totes les espècies tenen un mateix origen i totes poden canviar amb el temps; algunes s’han extingit, però malgrat això el nombre d’espècies creix amb el temps. c) Les espècies van sorgir alhora i no han canviat amb el temps, encara que algunes s’han extingit. Teorías: • Teoria de l’evolució per selecció natural. • Creacionisme. • Lamarckisme. Autors: • Charles Darwin. • George Cuvier. • Jean-Baptiste de Monet. 17 Explica de quina manera es complementen les teories sintètica, neutralista i de l’equilibri puntuat. 18 Es pot considerar que els canvis que experimenta un individu durant la seva vida formen part del procés evolutiu? 19 Explica a quin tipus de prova corresponen les següents frases i de quina manera confirmen l’evolució: a) Un estudi comparat de les reaccions d’aglutinació de la sang en els diferents organismes. b) L’ontogènia és una curta recapitulació de la filogènia. c) Hi ha un augment de la complexitat estructural i de la diversitat d’espècies. d) Com més allunyats estiguin dos llocs, més diferències hi haurà entre les seves espècies. e) S’utilitzen sobretot seqüències de DNA mitocondrial, del cromosoma Y i d’RNA ribosòmic. f) Es basen en la comparació d’estructures i el seu origen embrionari. 20 Explica per què els investigadors prefereixen utilitzar seqüències de nucleòtids procedents del DNA mitocondrial o del cromosoma Y, abans que les obtingudes del DNA nuclear. 21 Explica les principals diferències entre la teoria transformista proposada per Lamarck i la de l’evolució per selecció natural defensada per Darwin. 22 Alguns organismes vius, anomenats fòssils vivents, resulten idèntics als fòssils de fa més de 200 milions d’anys, per exemple els nàutils, la cassola de les Moluques, el peix celacant, els braquiòpodes, etc. Per què gairebé no han canviat de forma? 23 En les diferents poblacions humanes s’observa que la freqüència dels grups sanguinis ABO varia de les unes a les altres. Si assumim que no hi ha cap avantatge el fet de ser d’un grup o d’un altre, a què poden ser degudes aquestes diferències? 24 En l’espècie humana, un gen dominant és el responsable del fenotip Rh+, i el seu al·lel recessiu determina el fenotip Rh–. El 10 % d’una població determinada té el fenotip Rh–. Calculeu, suposant que la població està equilibrada, la freqüència dels dos gens al·lels i dels genotips. 25 En una població de papallones, hi ha 400 de color negre per cada 800 de color blanc, i el gen blanc és recessiu. Quines són les freqüències gèniques i genotípiques? 26 Els toros i les vaques poden presentar dos tipus d’hemoglobina diferents, anomenades A i B, produïdes per un gen autosòmic amb dos al·lels codominants. Es determinen els genotips per a l’hemoglobina dels 20 animals presents a una illa i s’obtenen els següents resultats: 6 individus AA, 12 individus AB i 2 individus BB. Calculeu les freqüències gèniques i les freqüències genotípiques d’aquesta població. 27 Després de l’última glaciació, a partir de les gavines que habitaven el que ara és el mar Caspi, es van desenvolupar cap a l’oest les varietats nord-europees i britàniques, i cap a l’est, les siberianes i nord-americanes. Amb el temps, individus de les varietats nord-americanes han arribat a les illes Britàniques, però no s’han pogut reproduir amb les locals, ja que la femella no reconeix el mascle de l’altra espècie. a) Explica quin tipus d’aïllament reproductiu va tenir lloc durant el procés d’especiació. b) Quin tipus d’aïllament manté la varietat britànica com una espècie a les illes Britàniques? 28 La distribució de les taques a les ales de la papallona Panaxia dominula està determinada per un gen autosòmic amb dos al·lels (B i b). En una mostra de 497 papallones s’han trobat 452 BB, 43 Bb i 2 bb. a) Sabent que la papallona és diploide, quants al·lels d’aquest gen hi ha en la mostra (suposeu una sola cèl·lula per individu)? b) Quines són les freqüències genotípiques? c) Quina és la freqüència de l’al·lel B i de l’al·lel b? r e p a s s o activitats finals 226 Continguts de la unitat. Algunes preguntes relacionen els continguts amb allò que ja s’ha estudiat. Altres conviden a la reflexió o al debat a partir d’alguna imatge. Arbres filogenètics 9 A partir dels cladogrames s’elaboren els arbres filogenètics. Aquestes representacions es caracteritzen per ref lectir en la longitud de les seves branques alguna magnitud . Depenent de quina sigui aquesta magnitud es distingeixen dos tipus d’arbres filogenètics: Filogrames. La longitud de les branques ref lecteix el grau de diferència en una d’acabada seqüència de DNA. Ultramètrics. La longitud de les branques ref lecteix el temps transcorregut des que s’ han separat els llinatges. Arbre filogenètic ultramètric dels vertebrats, basat en el cladograma de la figura anterior. 66 M. d'anys — Columna vertebral Mandíbules — Esquelet ossi — Tetràpodes — Amnis — Homeoterms — Pèl — Placenta En els estudis cladístics només es consideren clades les agrupacions d’espècies que comprenen l’espècie ancestral i totes les seves espècies. descendents, és a dir, les anomenades agrupacions monofilètiques. Quan en el grup falten algunes de les espècies descendents, s’anomena agrupació parafilètica. Quan s’agrupen espècies amb diferents ancestres, s’anomena agrupació polifilètica. 13 A partir de l’arbre filogenètic que hi ha a continuació, respon a les preguntes següents: a) El tàxon D està més estretament relacionat amb el tàxon F o amb el tàxon C? b) El tàxon C està més estretament relacionat amb el tàxon F o amb el tàxon H? c) Quin caràcter és el responsable de l’agrupament dels tàxons C, E i G? d) Quin caràcter comparteixen els tàxons C i F? e) Quin caràcter comparteixen els tàxons C i F? f) Formen un clade el grup D i E? I el grup F, G i H? I el grup A, B, C, D E i F? Com es diuen aquestes agrupacions? A C T I V I T A T S 2 A B C D E F G H 3 5 7 6 1 4 252 M. d'anys 541 M. d'anys 225 Les activitats acompanyen els continguts en tots els apartats de la unitat. Una imatge i un text inicials presenten la unitat. Les activitats finals refermen els continguts i permeten relacionar uns coneixements amb altres i elaborar una anàlisi més profunda. La secció Perfil professional presenta algunes professions relacionades amb els continguts de la unitat. Algunes pàgines inclouen procediments o experiències per aprendre d’una manera activa. S’hi mostra pas a pas la feina a seguir. Els principals conceptes que cal tenir clars són que l’evolució és el procés que explica com unes espècies procedeixen d’unes altres anteriors, a través de successives transformacions. Que el mecanisme proposat per Darwin i Wallace està basat en la diversitat de la descendència i la selecció natural , que és la major super vivència dels que tenen determinades característiques. Que moltes d’elles només es poden entendre si s’ accepta la teoria de l’evolució, i que existeixen factores que provoquen una etapa d’especiació ràpida i que per això és fonamental l’ aïllament reproductiu . 1 Un grup d’investigadors europeus va realitzar un estudi comparatiu de diversos gens de cargols de la família a la qual pertany el gènere Murex. El següent esquema es va elaborar comparant les seqüències dels gens i mostra les relacions evolutives entre aquestes espècies de cargols. Els investigadors volien comprovar la hipòtesi que les espècies de Murex són molt properes evolutivament entre elles, i que estan allunyades de les altres espècies analitzades. Responeu a les preguntes següents, relacionades amb aquesta recerca. Murex brandaris Murex trunculus Favartia alveata Muricopsis schrammi Morula anaxares Morula granulata Morula spinosa Ergalatax margaritocola a) Corroboren les dades que van obtenir la hipòtesi que les espècies de Murex són molt properes evolutivament entre elles i que estan allunyades de les altres espècies analitzades? Justifiqueu la resposta utilitzant els termes avantpassat comú recent i avantpassat comú llunyà. b) Penseu que caldria canviar el gènere al qual pertany Morula spinosa? Si és així, en quin gènere la inclouríeu? Justifiqueu les respostes. c) Quines característiques s’han de complir perquè aquests dos tipus de cargols, Murex brandaris i Murex trunculus, es considerin espècies diferents? d) Els cargols del gènere Murex procedeixen evolutivament de cargols de closca llisa, els quals no tenien ni punxes ni arestes que els protegissin dels depredadors. Quin és el procés evolutiu que explica l’adquisició d’aquest caràcter (punxes o arestes) a la closca dels múrexs. 2 L’alcohol, quan s’ingereix, és metabolitzat als hepatòcits. L’enzim alcohol-deshidrogenasa (ADH) i l’enzim aldehiddeshidrogenasa (ALDH2) intervenen en la degradació de l’alcohol a àcid acètic, que després es pot convertir en acetil-CoA. El 50 % dels asiàtics tenen una mutació al gen que codifica l’enzim ALDH2. Aquesta mutació fa que l’enzim ALDH2 sigui inactiu, la qual cosa pot provocar que quan aquestes persones ingereixen alcohol acumulin acetaldehid a la sang i als teixits, ja que no el poden degradar a àcid acètic. L’acumulació d’acetaldehid provoca un fort envermelliment a la pell, especialment la de la cara. Entre la població japonesa, després de beure alcohol, el 57 % de les persones no manifesta aquest símptoma, el 40 % el manifesta lleugerament i el 3 % el manifesta de manera molt intensa. a) Quines són les freqüències genotípiques i les freqüències gèniques o al·lèliques per al gen de l’ALDH2 en la població? b) La mutació esmentada del gen de l’ALDH2 també és molt freqüent entre la població xinesa. Arran d’aquest fet, s’ha formulat una hipòtesi segons la qual les persones amb concentracions altes d’acetaldehid a la sang estan protegides de protozous paràsits com Entamoeba histolytica, causant d’infeccions intestinals greus, que eren molt freqüents antigament a la Xina. Justifiqueu, des del punt de vista neodarwinista, com es pot explicar que aquest al·lel sigui tan freqüent. 3 A l’arxipèlag Juan Fernández, a 670 km de la costa de Xile, hi viuen cabres, anomenades «cabres de Juan Fernández», les quals pertanyen a la mateixa espècie, Capra hircus, que les cabres domèstiques continentals, però són més petites que aquestes. Aquest fenomen, conegut com a nanisme insular, és freqüent en animals grossos que evolucionen en illes, perquè la disponibilitat de nutrients és limitada i perquè l’absència de grans depredadors fa que tenir una mida gran no comporti cap avantatge per a defensar-se. L’origen d’aquestes cabres es remunta al segle xv, quan el navegant Juan Fernández va descobrir les illes i hi va deixar una parella de cabres. Totes les cabres de Juan Fernández provenen d’aquella parella original. En base a aquest fet s’ha proposat que la mida petita de les cabres podria no ser un cas de nanisme insular, sinó de deriva genètica. Pot ser correcte aquesta hipòtesi? O R I E N T A C I O N S P E R A L’A C C É S A L A U N I V E R S I T A T 9 El neodarwinisme La genètica de poblacions Els factors que afavoreixen l’evolució Els arbres filogenètics C O N C E P T E S C L A U Murex brandaris Linnaeus, 1758 (a l’esquerra) i Murex trunculus Linnaeus, 1758 (a la dreta). El seus noms actuals són Bolinus brandaris Linnaeus i Hexaplex trunculus Linnaeus, 1758 respectivament). 229 A Orientacions per l’accés a la Universitat s’hi inclouen activitats i consells per a la seva resolució. a p r o f u n d e i x o Ichthyostega 365 M. d’anys Tiktaalik 375 M. d’anys Eusthenopteron 385 M. d’anys Húmer Cúbit Radi 37 El Tiktaalik roseae és una espècie fòssil de peix que va viure fa 375 M. d’anys les aletes pectorals del qual semblaven externament les d’un peix, però posseïen ossos articulats, com els dels tetràpodes actuals, que li permetien reptar fora de l’aigua. a) Explica per què els fòssils són una prova de l’evolució. b) Quin significat evolutiu pot tenir aquest fòssil? c) Explica el mecanisme evolutiu a través del qual es va produir la transformació de les aletes en extremitats articulades que permetien als vertebrats sortir de l’aigua. 38 La dentició dels felins està molt ben adaptada a l’alimentació carnívora. Tot i així, els felins són descendents de mamífers insectívors, amb una dentició diferent. Explica el mecanisme evolutiu pel qual els felins han arribat a tenir la dentició actual. 39 Les illes Galàpagos són un arxipèlag d’illes volcàniques recents, de 3,3 milions d’anys la més oriental, l’Espanyola, a només 0,7 milions d’anys de la més moderna, que és Isabela. En elles hi viuen unes tortugues terrestres gegants, anomenades galàpagos. S’han reconegut 10 espècies, de les quals en una, Chelonoidis vicina, que viu a l’illa Isabela, es distingeixen quatre subespècies, atès que s’han trobat petites diferències entre elles als seus respectius DNAs mitocondrials. Respecte a la seva ubicació, totes aquestes espècies i subespècies es troben aïllades reproductivament. Les que viuen en illes de poca alçada, illes seques i amb escassa herba, presenten un coll i unes potes llargues que els permeten arribar a les fulles dels arbustos. A més, tenen una closca amb forma de cadira de muntar, cosa que els permet aixecar el coll. Per exemple, la Chelonoidis hoodensis de l’Espanyola. En canvi, les que viuen a illes més humides, com a la de Santa Cruz, presenten coll i potes curtes i closques en forma de cúpula (domo). Per exemple la Chelonoidis vicina de l’illa Isabela. A partir de l’anàlisi de l’DNA mitocondrial es va deduir que totes procedien de l’espècie ancestral Chelonoidis nigra, que es va separar fa uns 6 milions d’anys de Chelonoidis chilensis, una tortuga que ara només viu a Argentina. Totes aquestes tortugues poden surar i treure el cap fora de l’aigua i, a més, poden aguantar mesos sense menjar ni beure. a) Com s’explica evolutivament que a llocs molt propers hi hagi espècies molt semblants però diferents? Com s’anomena aquest procés evolutiu? b) Quines condicions són indispensables i quines condicions són favorables perquè es doni aquest procés en quant a geografia i quant a nínxols ecològics? c) Quin procés de genètica molecular és indispensable perquè es doni aquest procés? Especialistes en biologia evolutiva Què fan? Estudien els canvis que han tingut lloc en els éssers vius a través del temps. Analitzen, elaborant filogènies, les relacions de parentiu entre les espècies. Estudien les adaptacions dels éssers vius actuals per conèixer millor els mecanismes evolutius i la seva relació amb els ecosistemes. Com ho fan? Analitzen i comparen anatòmicament organismes vius i restes fòssils. Investiguen les relacions filogenètiques de grans grups d 'organismes mitjançant tècniques modernes de biologia molecular, amb DNA, proteïnes o altres molècules. Utilitzen potents programes de bioinformàtica per treballar les bilions de dades de les seqüències de nucleòtids del gens i les seqüències d’aminoàcids de les proteïnes. Elaboren articles que publiquen a revistes especialitzades per compartir la informació i les conclusions de les seves investigacions amb la resta de la comunitat científica . P E R F I L P R O F E S S I O N A L 228 Els continguts es presenten d’una manera visual i amb abundants esquemes i organitzadors. 7. L’aïllament reproductiu Segons les causes, es distingeixen dos tipus d’especiació: l’especiació per aïllament i l’especiació quàntica. Especiació per aïllament o gradual És el tipus d’especiació en què una població queda en aïllament reproductiu fins que arriba a constituir una espècie diferent. Si hi hagués un f lux de gens amb altres poblacions, no s’acabaria mai de diferenciar. És un procés lent i gradual en què, gràcies a l’efecte de la selecció natural , s’acumulen aquelles característiques hereditàries avantatjoses que permeten una millor adaptació al medi . Segons el tipus d’aïllament es distingeix l’especiació al·lopàtrica i l’especiació simpàtrica . En l’especiació al·lopàtrica la població queda dividida en dues subpoblacions a causa d’una barrera geogràfica , com ara un riu , una glacera , una zona intermèdia dessecada , etc. A les diferents Tipus de mecanismes d’aïllament reproductiu Aïllament ecològic. Dues poblacions pròximes que no es barregen perquè han ocupat nínxols ecològics diferents. Per exemple, pugons que parasiten plantes de diferent espècie. Aïllament etològic. Dues poblacions que han estat aïllades poden desenvolupar patrons de festeig i conductes diferents. En aquests casos és possible que, a l’ hora de reproduir -se, algun dels dos sexes no mostri interès o no se senti atret. Aïllament estacional. Hi ha plantes que f loreixen en una època de l’any mentre que unes altres de la mateixa espècie, localitzades en diferent lloc, per exemple a l’altre vessant de la muntanya, f loreixen en un altre moment de l’any. Aïllament mecànic. Dues varietats de la mateixa espècie poden presentar diferències físiques suficients que facin molt difícil l’aparellament. Aïllament gamètic. Hi ha barreres físiques o químiques que impedeixen que els espermatozoides fecundin l’òvul . Aïllament postzigòtic. Quan els híbrids són inviables o encara que visquin no són fèrtils, o la seva fertilitat està molt reduïda . Descendència fèrtil Fecundació Intent d’aparellament subpoblacions, les mutacions i la deriva no són les mateixes i si , a més, les condicions ambientals són diferents, les adaptacions també ho seran . Al cap de milers d’anys presentaran tantes diferències que, encara que es tornessin a posar en contacte, no serien capaços de donar descendents fèrtils, és a dir, serien dues espècies diferents. En l ’especiació simpàtrica la divergència t é l loc dins de la mat ei xa àrea . Les barreres que impedei xen l ’encreuament no són geogràf iques, sinó barreres biològiques, el s anomenats mecani smes d’aï l lament reproductiu , que poden ser prezigòtics, el s que impedei xen la formació de zigots, o postzigòtics, com ara la inv iabi litat del zigot o l ’est eri litat del s híbrids. 222 9 L’evolució, la genètica de les poblacions i els arbres filogenètics Les diferències fenotípiques entre els éssers humans es deuen principalment a l’existència de variabilitat genètica, encara que una part important també està relacionada amb la influència de l’ambient. La pell fosca, per exemple, depèn de la quantitat de melanina en les cèl·lules de l’epidermis. Aquesta característica les protegeix dels efectes negatius de la radiació ultraviolada, en aquelles zones on la intensitat de la radiació solar és alta, com ara les localitzades entre els tròpics. Tot i això, la pell fosca es converteix en un desavantatge en llocs amb poques hores de llum i menys intensitat de radiació solar, com ara els situats en altes latituds. La síntesi de vitamina D, una molècula essencial, implicada en l’absorció del calci i la deficiència de la qual és responsable del raquitisme, requereix de l’acció de la radiació ultraviolada, per això en aquestes regions la pell clara és una característica molt avantatjosa que permet aprofitar millor l’escassa radiació solar durant l’any. 208 Actualment el desplaçament de persones d’uns països a uns altres s’ha incrementat. Creus que aquest fet tindrà conseqüències en la diversitat fenotípica de les poblacions d’acollida? I en les d’origen? L’encreuament entre persones procedents de llocs diferents és un avantatge o un desavantatge des d’una perspectiva biològica? Raona la teva resposta. Explica i justifica la frase següent: «En l’actualitat, independentment de l’enorme varietat de fenotips, tots els éssers humans pertanyem a la mateixa espècie biològica». Creus que el desenvolupament tecnològic en la medicina pot tenir influència sobre l’evolució de les poblacions humanes? De quina forma? Argumenta la resposta. R E C O R D O E L Q U E S É E N AQ U E S TA U N I TAT. . . 3 Proves de l’evolució 2 Teoria de l’evolució de Darwin i Wallace 1 Teories de l’evolució 4 Bases de la teoria de l’evolució 6 Factors que afavoreixen l’evolució 7 L’aïllament reproductiu 8 Els antecessors 5 Les poblacions genètiques Raphanobrassica Tetraploide fèrtil (4n 5 36) Híbrid estèril (2n 5 18) Brassica oleracea (2n 5 18) Gàmeta n 5 9 Gàmeta n 5 9 Colquicina Raphanus sativus 2n 5 18 — Columna vertebral — Mandíbules — Esquelet ossi — Tetràpodes — Amnis — Homeoterms — Pèl — Placenta 209 a p l i c o 9 29 La capacitat de poder degustar una substància anomenada feniltiocarbamina (FTC) veu induïda per un gen dominant T, per la qual cosa només podran notar el sabor de la FTC els individus del genotip TT i Tt. A Espanya el 75% de la població nota el sabor d’aquesta substància. Sabent que la població està en equilibri, és a dir, que compleix la llei de Hardy-Weinberg, per la qual cosa les proporcions gèniques no canvien amb el temps, calcular les proporcions gèniques i genotípiques. 30 En una població de 400 individus es realitza una prova de degustació de la feniltiocarbamina (FTC), un caràcter codificat pel gen dominant T, resultant que el 65% són degustadors, dels quals 140 són heterozigots. Quines són les freqüències gèniques i genotípiques d’aquesta població i quines seran les proporcions genotípiques de la següent generació. Està aquesta població en equilibri respecte a aquesta característica, és a dir compleix la llei de HardyWeinberg? 31 En una mostra de closques de cargol ratllat (Cepaea nemoralis), un cargol terrestre d’interès alimentari, n’hi ha 863 closques trancades per ocells, per a menjar-se-les (486 amb franges i 377 de llises) i 560 de senceres amb l’organisme viu (264 amb franges i 296 llises). a) Quina varietat està més ben adaptada a aquests lloc? b) En quin sentit variaran les proporcions en el futur? 32 Un caràcter determinat en una població de bacteris està regit per pa parella dels al·lels B i b. L’al·lel B muta a l’al·lel b amb una freqüència de mutació u = 10-4, i l’al·lel b muta a l’al·lel B amb una freqüència de mutació v = 10-5. Calcula les freqüències gèniques quan s’estableixi l’equilibri entre aquests dos al·lels. 33 En una població d'aus que posen ous clapejats i ous llisos, 35 ous llisos sobre 100 i 5 ous clapejats sobre 10 són descoberts i devorats pels depredadors. El caràcter “clapejat de la closca de l'ou” depèn d'un gen dominant M, i només hi posen ous llisos les aus de genotip mm. Si la freqüència gènica de M és de 0,6. Quina serà la freqüència gènica de m? En la següent generació, quin valor tindran les freqüències gèniques dels dos al·lels? 34 Quan a mitjan segle XIX Virchow va enunciar que tota cèl·lula prové d’una altra cèl·lula, la majoria de científics creien que molts éssers vius sorgien a partir de matèria no viva. És l’anomenada hipòtesi de la generació espontània. Va ser Louis Pasteur qui va demostrar experimentalment que aquesta hipòtesi era errònia. Va dissenyar un matràs 35 A partir del quadre de caràcters adjunt, s’ha construït el següent cladograma amb les espècies A, B, C i D, en què cada clade (branca) és definit per una d’aquestes característiques. Relaciona les característiques del quadre (1, 2, 3, 4 i 5) amb les que defineixen cada clade (a, b, c, d i e). 36 Segons la informació que conté el següent arbre filogenètic: a) Quant de temps fa que va viure l’últim avantpassat comú de lleons i tigres? b) Quina espècie és la més pròxima evolutivament al tigre? b e d a c A B C D 1 2 3 4 5 A 0 0 0 0 0 B 1 0 0 0 1 C 1 1 0 1 0 D 1 0 1 1 0 Panthera leo Panthera pardus Panthera onca Panthera tigris Panthera uncia Neofelis nebulosa Neofelis diardi 7 6 5 4 3 2 1 0 Temps Cargol ratllat (Cepaea nemoralis) amb franges. 227 9 Especiació quàntica o ràpida Organisme diploide Organisme diploide Organisme diploide Organisme híbrid diploide Errada durant la meiosi Errada durant la meiosi Gàmeta diploide Gàmeta diploide Alotetraploide Autotetraploide Hibridació 4n 2n 2n 2n 2n 2n 2n 4n Autofecundació S’anomena especiació quàntica al conjunt de processos en què es genera una nova espècie de manera sobtada , és a dir, en una sola generació. Aquest tipus d’especiació també es coneix com a instantània o saltació. Aquests fenòmens han estat considerats com a excepcionals, ja que contradiuen el model clàssic reconegut per la teoria sintètica , que requereix canvis graduals i continus, per acumulació de mutacions al llarg del temps, de generació en generació. L’exemple d’especiació quàntica més estudiat són les mutacions genòmiques, especialment per poliploïdia , en les quals s’altera el nombre de jocs complets de cromosomes d’una generació a la següent i és relativament comuna en certs tipus de plantes. Es distingeixen dos tipus: Autopoliploïdia. És la generació de poliploïdia en què només inter vé una espècie. Si en una planta diploide apareixen per mutació gàmetes 2n , després de l’autofecundació apareixeran organismes 4n (tetraploides), que ja no es podran creuar amb els progenitors, és a dir, constitueixen una nova espècie. Al·lopoliploïdia. Succeeix de la mateixa manera que en el cas anterior, però inter venen dues espècies. Fabricar una nova espècie El 1927, un cuiner rus, anomenat Georgi Karpechenko, va voler obtenir una nova planta a partir del rave (Raphanus sativus), que és 2n = 18, i la col (Brassica oleracea), que és 2n = 18. En els encreuaments es va obtenir un híbrid que era estèril perquè els cromosomes no s’aparellaven durant la meiosi . Al laboratori els investigadors van forçar una mutació del zigot, que permetés que es pogués duplicar cada cromosoma, però que impedís que el citoplasma es dividís (per exemple, amb colquicina que impedeix la formació del fus mitòtic). Com a resultat, es va obtenir una planta de cèl·lules tetraploides (4n = 36). Aquesta planta es podia creuar amb si mateixa, però no amb els seus antecessors, per aquesta raó se la va considerar una nova espècie anomenada Raphanobrassica. Contràriament al que es perseguia, la planta mancava d’interès agrícola, ja que les fulles són com les del rave i la seva arrel com la de la col , les dues parts no comestibles dels seus progenitors. Raphanobrassica Tetraploide fèrtil (4n 5 36) Híbrid estèril (2n 5 18) Brassica oleracea (2n 5 18) Gàmeta n 5 9 Gàmeta n 5 9 Colquicina Raphanus sativus 2n 5 18 9 Quin tipus d’aïllament creus que s’ha produït per donar la diversitat de races de gos actuals? 10 Quin tipus d’aïllament va donar lloc a les diferents espècies de pinsans de les illes Galápagos que viuen en una mateixa illa? I als que hi ha a les diferents illes? 11 Indica si pertany a aïllament reproductor prezigòtic o postzigòtic cadascun d’aquests casos: a) L’esterilitat d’híbrids, com en el cas dels muls. b) La mort dels espermatozoides a causa de l’acidesa del fluid vaginal. A C T I V I T A T S 223 5
RkJQdWJsaXNoZXIy