Selección Natural

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.1.A: Describir las causas de la selección natural.

• 7.1.A.1 La selección natural es un mecanismo principal de la evolución.
• 7.1.A.2 Según la teoría de Darwin sobre la selección natural, la competencia por recursos limitados resulta en una supervivencia diferencial. Los individuos con fenotipos más favorables tienen mayor probabilidad de sobrevivir y producir más descendientes, transmitiendo así esos rasgos favorables a las generaciones siguientes.

Objetivo de aprendizaje 7.1.B: Explicar cómo la selección natural afecta a las poblaciones.

• 7.1.B.1 La aptitud evolutiva se mide mediante el éxito reproductivo.
• 7.1.B.2 Los entornos bióticos y abióticos pueden fluctuar, afectando la tasa y la dirección de la evolución. Diferentes variaciones genéticas pueden ser seleccionadas en cada generación.

Comprensión perdurable (IDEA PRINCIPAL 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.2.A: Describir la importancia de la variación fenotípica en una población.

• 7.2.A.1 La selección natural actúa sobre las variaciones fenotípicas en las poblaciones.
• 7.2.A.2 Los ambientes cambian y ejercen presiones selectivas sobre las poblaciones.
  • Ejemplos ilustrativos para 7.2.A.2: Momento de floración en relación con el cambio climático global
• 7.2.A.3 Algunas variaciones fenotípicas pueden aumentar o disminuir la aptitud de un organismo en ambientes particulares.
  • Ejemplos ilustrativos para 7.2.A.3: Anemia falciforme; resistencia al DDT en insectos

Objetivo de aprendizaje 7.2.B: Explicar cómo la variación en las moléculas dentro de las células se conecta con la aptitud de un organismo.

• 7.2.B.1 La variación en el número y tipo de moléculas dentro de las células puede proporcionar a las poblaciones una mayor capacidad para sobrevivir y reproducirse en diferentes ambientes.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.3.A: Explicar cómo los seres humanos pueden afectar la diversidad dentro de una población.

• 7.3.A.1 A través de la selección artificial, los seres humanos afectan la variación en otras especies.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.4.A: Explicar cómo los eventos aleatorios afectan la composición genética de una población.

• 7.4.A.1 La evolución también es impulsada por eventos aleatorios.
  • i. La mutación es un proceso aleatorio que añade nueva variación genética a una población.
  • ii. La deriva génica es un cambio en las frecuencias alélicas atribuible a un proceso no selectivo que ocurre en poblaciones pequeñas.
  • iii. El efecto del cuello de botella es un tipo de deriva génica que ocurre cuando el tamaño de una población se reduce a un número pequeño de individuos durante al menos una generación.
  • iv. El efecto del fundador es un tipo de deriva génica que ocurre cuando una población se separa de otros miembros de la misma especie. La frecuencia de genes y rasgos cambiará según los genes presentes en esta nueva población fundadora.
  • v. La migración puede dar lugar al flujo génico (la adición o eliminación de alelos de una población).

Objetivo de aprendizaje 7.4.B: Describir el papel de los procesos aleatorios en la evolución de poblaciones específicas.

• 7.4.B.1 Los procesos aleatorios pueden conducir a cambios en las frecuencias alélicas de una población.
  • i. Las mutaciones resultan en variación genética, lo cual proporciona fenotipos sobre los cuales actúa la selección natural.
  • ii. La deriva génica puede permitir que una población pequeña diverja de otras poblaciones de la misma especie.
  • iii. El flujo génico entre dos poblaciones evita que diverjan para convertirse en especies separadas.

Objetivo de aprendizaje 7.4.C: Describir el cambio en la composición genética de una población con el tiempo.

• 7.4.C.1 Los cambios en las frecuencias alélicas proporcionan evidencia de la ocurrencia de la evolución en una población.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.5.A: Describir las condiciones bajo las cuales cambiarán las frecuencias alélicas y genotípicas en las poblaciones.

• 7.5.A.1 El Equilibrio de Hardy–Weinberg es un modelo para describir y predecir las frecuencias alélicas en una población que no evoluciona. Las condiciones para que una población o un alelo se encuentren en equilibrio de Hardy–Weinberg son:

  • i. Tamaño de población grande
  • ii. Sin migración
  • iii. Sin nuevas mutaciones
  • iv. Emparejamiento aleatorio
  • v. Sin selección natural

  Estas condiciones nunca se cumplen, pero proporcionan una hipótesis nula valiosa.

• 7.5.A.2 Las frecuencias alélicas en una población que no evoluciona pueden calcularse a partir de las frecuencias genotípicas.

  • Ecuación: Ecuación de Hardy–Weinberg— $p^2 + 2pq + q^2 = 1$; $p + q = 1$, donde: $p$ = frecuencia del alelo 1 en la población; $q$ = frecuencia del alelo 2 en la población
  • Ejemplos ilustrativos para 7.5.A.2: Análisis gráfico de las frecuencias alélicas en una población

Comprensión Duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de Aprendizaje 7.6.A: Describir los tipos de datos que proporcionan evidencia para la evolución.

• 7.6.A.1 La evolución está respaldada por evidencia científica procedente de muchas disciplinas (datos geográficos, geológicos, físicos, bioquímicos y matemáticos).

Objetivo de Aprendizaje 7.6.B: Explicar cómo los datos morfológicos, bioquímicos y geológicos proporcionan evidencia de que los organismos han cambiado a lo largo del tiempo.

• 7.6.B.1 La evidencia molecular, morfológica y genética de organismos actuales y extintos contribuye a nuestra comprensión de la evolución.
  • i. Los fósiles pueden ser datados mediante una variedad de métodos. Estos incluyen: 1) la edad de las rocas donde se encuentra un fósil; 2) la tasa de descomposición de isótopos, incluido el carbono-14; y 3) datos geográficos.
  • ii. Las homologías morfológicas, incluidas las estructuras vestigiales, proporcionan evidencia de ancestro común.
• 7.6.B.2 La comparación de secuencias de nucleótidos de ADN y secuencias de aminoácidos de proteínas proporciona evidencia de la evolución y del ancestro común.

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.7.A: Describir evidencias estructurales y funcionales a nivel celular y molecular que respaldan el antepasado común de todos los eucariotas.

• 7.7.A.1 Las evidencias estructurales y funcionales indican un antepasado común para todos los eucariotas. Estas evidencias incluyen:
  • i. Orgánulos rodeados por membrana
  • ii. Cromosomas lineales
  • iii. Genes que contienen intrones

Comprensión perdurable (IDEA PRINCIPAL 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.8.A: Explicar cómo la evolución es un proceso en curso en todos los organismos vivos.

• 7.8.A.1 Todas las especies han evolucionado y continúan evolucionando. Ejemplos incluyen:
  • i. Cambios genómicos a lo largo del tiempo
  • ii. Cambio continuo en el registro fósil
  • iii. Evolución de resistencia a antibióticos, pesticidas, herbicidas o fármacos de quimioterapia
  • iv. Patógenos que evolucionan y causan enfermedades emergentes

Comprensión duradera (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.9.A: Describir los tipos de evidencia que se pueden utilizar para inferir una relación evolutiva.

• 7.9.A.1 Los árboles filogenéticos y cladogramas muestran relaciones evolutivas hipotéticas entre linajes que pueden ser probadas.
• 7.9.A.2 Los árboles filogenéticos muestran la cantidad de cambio a lo largo del tiempo calibrado por fósiles o un reloj molecular, mientras que los cladogramas no muestran escala temporal ni la diferencia evolutiva entre grupos.
• 7.9.A.3 Los rasgos que se ganan o pierden durante la evolución se pueden usar para construir árboles filogenéticos y cladogramas. El grupo externo representa el linaje que está menos estrechamente relacionado con el resto de los organismos en el árbol filogenético o cladograma.
  • i. Los caracteres derivados compartidos pueden estar presentes en más de un linaje e indican ancestro común. Estos son informativos para la construcción de árboles filogenéticos y cladogramas.
  • ii. Los datos moleculares generalmente proporcionan evidencia más precisa y confiable que los rasgos morfológicos en la construcción de árboles filogenéticos o cladogramas.

Objetivo de aprendizaje 7.9.B: Explicar cómo los árboles filogenéticos y cladogramas se pueden utilizar para inferir la parentela evolutiva.

• 7.9.B.1 Los árboles filogenéticos y cladogramas se pueden usar para ilustrar la especiación que ha ocurrido. Los nodos en un árbol representan el ancestro común más reciente de cualquier par de grupos o linajes.
• 7.9.B.2 Los árboles filogenéticos y cladogramas se pueden construir a partir de similitudes morfológicas de especies vivas o fósiles y de similitudes en las secuencias de ADN y proteínas.
• 7.9.B.3 Los árboles filogenéticos y cladogramas representan hipótesis que se revisan constantemente según la evidencia.

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 1 — Evolución): El proceso de la evolución impulsa la diversidad y la unidad de la vida.

Objetivo de aprendizaje 7.10.A: Describir las condiciones bajo las cuales pueden surgir nuevas especies.

• 7.10.A.1 La especiación ocurre cuando dos poblaciones se aíslan reproductivamente entre sí.
• 7.10.A.2 El concepto biológico de especie proporciona una definición comúnmente utilizada para las especies de organismos con reproducción sexual. Establece que las especies pueden definirse como un grupo capaz de aparearse e intercambiar información genética para producir descendencia viable y fértil.

Objetivo de aprendizaje 7.10.B: Describir la tasa de evolución y especiación bajo diferentes condiciones ecológicas.

• 7.10.B.1 El equilibrio punteado es cuando la evolución ocurre rápidamente después de un largo período de estasis. El gradualismo es cuando la evolución ocurre lentamente durante cientos de miles o millones de años.
• 7.10.B.2 La evolución divergente ocurre cuando la adaptación a nuevos hábitats resulta en diversificación fenotípica. Las tasas de especiation pueden ser especialmente rápidas durante períodos de radiación adaptativa, ya que nuevos hábitats se vuelven disponibles.
• 7.10.B.3 La evolución convergente ocurre cuando presiones selectivas similares resultan en adaptaciones fenotípicas similares en diferentes poblaciones o especies.

Objetivo de aprendizaje 7.10.C: Explicar los procesos y mecanismos que impulsan la especiación.

• 7.10.C.1 La especiación simpátrica ocurre en poblaciones con superposición geográfica. La especiación alopátrica ocurre en poblaciones que están aisladas geográficamente.
• 7.10.C.2 Varios mecanismos precigóticos y poscigóticos pueden mantener el aislamiento reproductivo y prevenir el flujo génico entre poblaciones.
• Ejemplos ilustrativos para 7.10.C: Drosophila hawaiana; Anolis caribeño; Mosca de la manzana Rhagoletis

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 4 — Interacciones de sistemas): Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 7.11.A: Explicar cómo la diversidad genética de una especie o población afecta su capacidad para resistir presiones ambientales.

• 7.11.A.1 El nivel de variación en una población afecta la dinámica poblacional.
  • i. La capacidad de una población para responder a los cambios en el entorno está influenciada por la diversidad genética. Las especies y poblaciones con poca diversidad genética corren el riesgo de declinar o extinguirse.
  • ii. Las poblaciones genéticamente diversas son más resilientes ante perturbaciones ambientales porque es más probable que contengan individuos capaces de soportar la presión ambiental.
  • iii. Los alelos que son adaptativos bajo una condición ambiental determinada pueden ser perjudiciales bajo otra debido a diferentes presiones selectivas.
  • Ejemplos ilustrativos para 7.11.A.1: Cóndor californiano; Fierreta negra; Gallinas de pradera; Tizón de la patata; Roña del maíz; Diversidad genética y presiones selectivas; Resistencia a antibióticos en bacterias (no todos los individuos en una población diversa son susceptibles a un brote de enfermedad)

Comprensión perdurable (GRAN IDEA 4 — Interacciones entre sistemas): Los sistemas biológicos interactúan, y estos sistemas y sus interacciones exhiben propiedades complejas.

Objetivo de aprendizaje 7.12.A: Describir la evidencia científica que respalda los modelos del origen de la vida en la Tierra.

• 7.12.A.1 El origen de la vida en la Tierra está respaldado por evidencia científica.
  • i. La evidencia geológica refuerza los modelos del origen de la vida en la Tierra.
  • ii. La Tierra se formó hace aproximadamente 4.6 mil millones de años (mya). El entorno era demasiado hostil para la vida hasta alrededor de 3.9 mya, y la evidencia fósil más antigua de la vida data de 3.5 mya. En conjunto, esta evidencia proporciona un rango plausible de fechas para el origen de la vida.
• 7.12.A.2 La hipótesis del mundo ARN propone que el ARN podría haber sido el material genético más antiguo. Existen tres supuestos:
  • i. En algún momento, la continuidad genética fue asegurada mediante la replicación del ARN.
  • ii. El apareamiento de bases es necesario para la replicación.
  • iii. Las proteínas codificadas genéticamente no participaron como catalizadores.