domingo, 15 de abril de 2018

Consecuencias de la Evolución

Especiación y Deriva Génica: Aparición de Nuevas Especies
La especiación trata de explicar el proceso que tiene lugar en los grupos de individuos y que acaban dando lugar a la aparición de nuevas especies.
Se admite cuando dos comunidades de individuos de la misma especie dejan de tener relaciones entre sí y de cruzar sus genes, la distancia genética se irá ampliando. Esto se debe a que las mutaciones de cada grupo no se compartirán, cada grupo tendrá sus mutaciones azarosas y se irán adaptando al medio que les rodea de forma independiente.
El genotipo de los individuos de las dos poblaciones separadas se irá haciendo cada vez más diferente. La evolución de los distintos genotipos de las comunidades debido a mutaciones azarosas se denomina Deriva Génica. Dos comunidades separadas tendrán procesos de deriva génica distintas y por lo tanto tenderán a mostrar diferencias cada vez más acusadas. Si a esto unimos que sobre ambas comunidades pueden actuar factores ambientales distintos, en un espacio de tiempo acabaremos obteniendo comunidades con organismos incapaces de reproducirse entre sí, es decir, comunidades cuyos miembros ya pertenecen a especies distintas. En resumen, los distintos procesos de deriva génica acabarán dando lugar a que dos poblaciones separadas acaben dando lugar a dos especies distintas.

domingo, 25 de marzo de 2018

Evolución: Teorías Evolutivas

 El nacimiento de las teorías evolutivas
Si bien el término evolución se acuñaría entre finales del siglo XVII y principios del XVIII, la principal teoría evolutiva nace de los trabajos de Charles Darwin, descritos en su celebérrimo libro “El Origen de las Especies”, que fue publicado en 1859, así como de los trabajos y las publicaciones de un científico menos conocido, Alfred R. Wallace (publicados el año anterior, aunque con menos fundamento científico).
Hasta el nacimiento del evolucionismo como teoría científica, las teorías predominantes estaban más relacionadas con creencias como el creacionismo y el fijismo. Aun se consideraba posible la aparición espontánea de la vida.
El final del siglo XIX trajo consigo una serie de investigaciones y trabajos que cambiarían de forma radical la manera de ver la naturaleza por parte del mundo científico.
Comenzaron, por un lado, los primeros trabajos serios que trataban de datar la edad de la Tierra (aunque permanecerían claramente errados hasta mediados del siglo XX). Parecía claro que la edad del planeta debía medirse en millones de años (lejos de dataciones anteriores, basadas en cálculos de textos bíblicos en los que se hablaba solo de miles de años).
Aunque las dudas sobre la generación espontánea de la vida ya habían surgido con anterioridad, los experimentos definitivos que demostraban la imposibilidad de obtener organismos vivos partiendo de materia inerte no llegaría hasta mitad del siglo XIX, de la mano de Louis Pasteur.
Queda, por otro lado, el debate sobre si las formas de vida conocidas han permanecido en su estado desde el principio de los tiempos o si, por el contrario, los organismos cambian y se modifican.
El creacionismo es una idea que ha persistido incluso hasta la actualidad, en muchas ocasiones íntimamente vinculada a creencias religiosas. Las principales religiones aportan una visión inmovilista de la vida: un dios creador ha generado todo lo que conocemos en un momento determinado.
Las evidencias, en cambio, han ido mostrando al ser humano que ese pensamiento no puede ser del todo correcto. Los fósiles, que muestran seres vivos que han habitado el planeta hace muchos años, son una muestra clara de que han existido otras formas de vida que, por algún motivo, se han extinguido. Durante siglos se mantuvo el debate sobre si las formas fósiles correspondían realmente a seres vivos extintos o si, por el contrario, eran artefactos, formaciones irreales que no correspondían a ningún animal o planta.
Muchos animales mitológicos, como los dragones, no son más que interpretaciones populares de estas manifestaciones naturales.

El estudio detallado de fósiles y el crecimiento y establecimiento del pensamiento científico que acompañaron al renacimiento y la ilustración hicieron que la sombra de la duda fuera calando poco a poco, minando los preceptos establecidos por el creacionismos y el inmovilismo.
Durante muchos años, las teorías predominantes sostenían que los fósiles procedían de animales y plantas extintos tras una serie de cataclismos (algo aun relativamente concordante con el pensamiento bíblico). Pero vuelve a surgir el problema de la similitud entre algunos organismos fósiles, obviamente primitivos y organismos actuales. Y la idea de un ancestro común comienza a tomar forma. Ahí nacerán las primeras teorías evolutivas, principalmente de la mano de Lamarck.
Lamarck y Lamarckismo 
El naturalista francés Jean Baptiste Lamarck (Bazentin 1744 - París 1829) será quien desarrolle la primera teoría evolucionista, conocida habitualmente como Lamarckismo y Transformismo. Según esta teoría, los organismos habrían sido creados por Dios (nunca se llegó a desembarazar del creacionismo), pero los cambios en el ambiente que rodea a los seres vivos hacen que estos deban adaptarse a los cambios.
Estas adaptaciones conllevarían cambios físicos en los organismos o transformaciones; cambios que podrían ser traspasados a su descendencia y por lo tanto heredados.
El paradigma del lamarckismo tiene como principal ejemplo el caso de la evolución de la jirafa. Los fósiles de los antepasados de las antiguas jirafas nos muestran animales de menor tamaño y con el cuello mucho más corto. La necesidad de adaptarse a un ambiente en el que los árboles tienen sus hojas, el principal alimento de las jirafas, en las partes más altas hacen que el animal deba estirar su cuello para alcanzarlas. Esto ocasionará un incremento en el tamaño del cuello de la jirafa, que será además transmitido a sus descendientes. En sucesivas generaciones tendremos una jirafa con el cuello sensiblemente más alargado que sus antecesores. 
Las teorías de Lamarck presentan varios errores de bulto que han podido ser contrastados mediante la experimentación. El más importante es la heradabilidad de los caracteres adquiridos. Hoy sabemos que un carácter o propiedad adquirida durante la vida no es traspasado a los descendientes. Además, no logra desembarazarse de las ideas creacionistas. Impone, sin embargo, un argumento muy interesante y es aquel en el que se explica que las formas de vida no son constantes, sino mutables y que se adaptan al medio ambiente, cambian y evolucionan.

El Lamarckismo posee un fondo determinista del que no hemos sido capaces de desembarazarnos y que aun contamina de vez en cuando textos supuestamente Darwinistas. Esto es, los cambios que se producen en la evolución propuesta por Lamarck tienen una función clara y precisa. En el caso de las jirafas, por ejemplo, su cuello crecía para que éstas pudiesen alcanzar las ramas más altas y alimentarse de ellas. Las tesis Darwinistas dejarán los cambios al azar y trasladarán el peso del cambio a un proceso diferentes conocido como selección natural.
Darwinismo, Evolución y Selección Natural
Las teorías evolucionistas propuestas por Charles Darwin nacen tras un viaje por el continente americano, a  bordo del Beagle, durante el cual observa la variedad de seres vivos, las similitudes entre distintas especies que habitaban la zona, así como las similitudes con especies parecidas habituales en Europa. Le llamó la atención, especialmente, el hecho de que muchas especies diferentes presentaban grandes similitudes entre sí, con pequeños matices que hacían que se encontrasen mejor adaptadas al ambiente en el que vivían, a los alimentos que consumían o de los depredadores que las amenazaban.
A partir de las observaciones, Charles Darwin llegaría a una serie de conclusiones que plasmaría en su primer libro sobre evolución: “El Origen de las Especies”. Aquí establecerá, entre otros, los siguientes preceptos:
  • Las especies no son estables, cambian y se transforman. En este punto, hay coincidencia con la teoría evolutiva de Lamarck.
  • Todas las especies parten de una especie anterior. Es decir, todos los organismos tienen un ancestro común y la diversidad de las especies parten de las adaptaciones y transformaciones de distintos organismos a distintos tipos de ambientes.
  • Los organismos no se adaptan al medio de forma dirigida, sino que las transformaciones tienen lugar al azar. Los organismos evolucionan debido a cambios azarosos que arrastran desde su nacimiento (y por lo tanto son heredables).
  • Cuando esos cambios suponen algún tipo de ventaja del ser vivo frente al resto de organismos, estos tendrán más posibilidades de sobrevivir que el resto. Esto hace que su capacidad para reproducirse sean también mayor, por lo que transmitirán la ventaja evolutiva a más descendientes.
En resumen, el origen de la evolución de los seres vivos se encuentra en los cambios azarosos innatos que de los seres vivos y el motor de la evolución es la selección natural, es decir, la supervivencia de aquellos que, debido a estos procesos azarosos, están mejor adaptados al medio.
El Darwinismo, al contrario que el Lamarckismo, no es determinista: los cambios de los seres vivos no se producen de manera dirigida. La mayor cambio de los cambios, que hoy conocemos como mutaciones, no resultan beneficiosos, sino perjudiciales. Solo una pequeña fracción aportan alguna ventaja a los individuos que la poseen.
El éxito evolutivo de los individuos se traduce como una mayor capacidad para adaptarse al medio. Esto provocará que las probabilidades de reproducirse aumenten. Del mismo modo, todos los descendientes que hereden las modificaciones beneficiosas, tendrán más posibilidades de sobrevivir, prosperar y reproducirse. Y es así como, poco a poco, las características beneficiosas se van asentando en las poblaciones de individuos.
Si volvemos al mismo ejemplo de las jirafas, en el modelo darwiniano las jirafas que, por azar, nazcan con un cuello y patas más largas, llegarán con mayor facilidad a las hojas superiores de los árboles. En caso de escasez de alimento, tendrán muchas más posibilidades de sobrevivir aquellas con el cuello más largo. Por lo tanto, las jirafas de cuello corto tendrán más probabilidades de morir de hambre y será más improbable que se reproduzcan. El cuello cada vez más largo se irá imponiendo de generación en generación. Poco a poco, las jirafas irán poseyendo cuellos cada vez más largos, tanto en cuanto es un carácter que favorece la supervivencia y reproducción.  
Del Darwinismo a la Bioquímica: Teorías Sintéticas
Hoy sabemos que los caracteres se heredan a través del ADN. Todos los cambios producidos en el ADN de las células sexuales se transmiten de generación en generación. También conocemos la mecánica del cambio: las mutaciones genéticas. Tal como había previsto Darwin, estas se producen a azar y se una forma  natural, dentro del proceso de replicación del ADN.
Es decir, la transmisión de caracteres tiene lugar por la cesión del ADN que los dos progenitores hacen a los descendientes. Y las posibles mutaciones de este ADN corresponden a los cambios.
Los cambios o mutaciones pueden dar lugar a proteínas alteradas. Una sola proteína alterada puede suponer cambios mínimos, si se trata de un enzima metabólico, o cambios realmente importante si se trata de una de las proteínas relacionadas con el desarrollo embrionario.
Hoy conocemos varios grupos de genes que controlan el proceso de desarrollo del embrión y que por lo tanto condicionan la morfología general del individuo. Pequeñas mutaciones en estos genes pueden provocar cambios corporales realmente importantes.
Las mutaciones pueden también afectar a zonas de control de los genes y de esta forma condicionar la síntesis de proteínas. O dicho de otro modo, pueden provocar que algunas proteínas se fabriquen en mayor o menor medida, en células donde antes no se segregaban o en condiciones o situaciones distintas.
Como ya indicamos, dentro del ADN de organismos superiores es frecuente encontrar genes residuales, correspondientes a organismos ancestrales y que han dejado de funcionar, denominados genes fósiles.

El ADN puede sufrir cambios temporales durante la vida del individuo que hacen que ciertos genes dejen de expresarse o se expresen en mayor o menor medida. El estudio de estos cambios temporales y condicionales del ADN se denominan Epigenética. Un ejemplo clásico es la metilación de zonas de ADN. Se trata de cambios químicos reversibles, pero que pueden alterar en gran medida el fenotipo del individuo. Estos cambios, además, pueden responder a cambios en el ambiente, es decir, pueden desencadenarse solo ante determinadas condiciones ambientales. Si el ADN metilado de encuentra forma parte de las células reproductoras, esta metilación puede heredarse. Se trata, por lo tanto, de transmisión de caracteres condicionados por el ambiente, una especie de forma menor de Lamarckismo.

domingo, 18 de marzo de 2018

Evolución: Aparición de Vida en la Tierra

La Tierra es el único planeta conocido que alberga vida. La vida en la superficie de nuestro planeta es casi ubicua, prácticamente todos los entornos naturales poseen seres vivos que los pueblan.
Diferentes medios naturales poseen diferentes tipos de seres vivos. Lo que hace que la diversidad de formas vitales sea enorme. A día de hoy los seres humanos hemos clasificado cerca de dos millones de especies diferentes. Este número, sin embargo, es solo una pequeña porción de todas las especies diferentes que existen. Hay hábitats apenas explorados (como los fondos marinos) donde posiblemente existan miles de animales desconocidos, o lugares con tal cantidad de biodiversidad que resulta absolutamente imposible clasificar la variedad total de organismos. Las estimaciones varía entre los cinco y los cincuenta millones de especies diferentes.
A estas habría que sumar todas las especies que existieron en el pasado y se han extinguido. De éstas sólo conocemos aquellas que han dejado su huella en el registro fósil (la inmensa minoría).
La teoría de la evolución trata de explicar cómo los seres vivos han logrado tal grado de diversidad, partiendo de un solo origen común, describiendo las fuerzas que mueven el proceso de cambio y de selección de unas especies frente a otras.
Aparición de la Vida en la Tierra
Creacionismo y Generación Espontánea
El creacionismo se basa en la idea de que algún tipo de ser superior o supremo ha puesto sobre la Tierra a los seres vivos que la habitan. Es decir, marca el origen de la vida en un plano sobrenatural.
El creacionismo no es una teoría científica, tanto en cuanto es una explicación de la historia natural absolutamente carente de pruebas o demostraciones científicas. Tiene su base en preceptos religiosos: en general, la mayor parte de las religiones se basan en principios creacionistas en los que un ser supremo es el origen de las formas de vida y en general del universo que nos rodea.
Entendemos como generación espontánea la posibilidad real de aparición de seres vivos a partir de la nada, o sin la necesidad de la presencia de seres vivos progenitores.

viernes, 23 de febrero de 2018

Circulatory System: Videos

I have updated two videos of the Circulatory System.

The first one shows the most relevant veins and arteries of our body.



The second one explains the most important events that take place during the cardiac cycle.


I have also updated the diagrams of the circulatory system and the cardiac cycle in the page: "Materiales Didácticos", in this blog.

domingo, 18 de febrero de 2018

Teoría Cromosómica de la Herencia

Relaciones entre las leyes de Mendel y los cromosomas
Como indicamos, Mendel desconocía la existencia de cromosomas, pero sus estudios le permitieron deducir que los caracteres estaban condicionados por la presencia de dos alelos, que actualmente asociamos con dos genes. Uno de los alelos es de procedencia materna y el otro paterna. Lo cual es completamente lógico si tenemos en cuenta la transmisión de información genética: uno de los cromosomas procede de la madre (es de línea materna) y el otro cromosoma procede del padre (es de línea paterna).
Dicho de otro modo, la mitad de la información genética procede de nuestra madre y la otra mitad de nuestro padre, ya que cada uno de ellos nos cede uno de los cromosomas durante la unión de gametos en la reproducción sexual.
Los gametos, como ya hemos estudiado con anterioridad, poseen solo uno de los dos cromosomas homólogos. Por eso de cada alelo, nuestro padre solo nos cede una de las copias que posee y nuestra madre la otra copia. Y dependiendo de la copia que recibamos de cada uno de ellos, tendremos un genotipo u otro que derivarán en nuestro fenotipo final.
Cuando la herencia se recibe por alguno de los cromosomas ordinarios no sexuales hablamos de transmisión autosómica, que como hemos estudiado puede ser dominante o recesiva.

domingo, 4 de febrero de 2018

Herencia: Leyes de Mendel

Líneas Puras y Primera Ley de Mendel
Las primeras conclusiones que obtuvo Mendel de su trabajo con guisantes se referían a la descendencia que obtenía al cruzar líneas puras. Entendemos como líneas puras para un fenotipo determinado como aquellas líneas en las que todos sus descendientes son exactamente iguales para este fenotipo y exactamente igual a sus padres.
Por ejemplo, si una planta posee flores lilas, todos sus ascendientes poseen también flores lilas y todos sus descendientes poseen flores lilas al cruzarlo con otro individuo de flores lilas, sabremos que tenemos una línea pura para este fenotipo concreto.
Mendel probó a cruzar líneas puras para una característica concreta, que poseyesen un fenotipo diferente para esta característica. Por ejemplo, cruzó una línea pura de guisantes con flores lilas con una línea pura de guisantes con flores blancas. Y lo que obtuvo fue que todos sus descendientes eran exactamente iguales y todos poseían en este caso flores lilas.


De ahí que la primera ley de Mendel dice que si cruzamos dos individuos de línea pura, obtendremos una descendencia homogénea (todos sus descendientes serán iguales).

domingo, 21 de enero de 2018

Herencia: Características y Cuestiones sobre Herencia

La herencia de caracteres de una generación a la siguiente es un hecho conocido por los seres humanos desde tiempos ancestrales. No solo en lo referido a las similitudes físicas entre padres e hijos, también en la tendencia a enfermar de ciertas líneas familiares, así como las implicaciones de la herencia en todo lo relacionado con la ganadería y la agricultura.
Los seres humanos se han dedicado a cruzar y seleccionar individuos de razas de ganado o animales domésticos desde el neolítico. También se han cruzado y seleccionado distintas variedades de plantas, a fin de conseguir cultivar las idóneas para el consumo humano, aquellas que tenían mejor sabor, mejores propiedades nutricionales, o las que crecen con mayor facilidad en un clima o ambiente determinado.
Las leyes que rigen los procesos de transmisión de caracteres no han sido estudiadas, sin embargo, hasta mediados del siglo XIX, cuando un monje austriaco llamado Gregor Johan Mendel realizó una serie de estudios de transmisión de caracteres en vegetales. Concretamente, estudió la transmisión de siete características variables de los guisantes (altura de la planta, color y forma de la vaina, color y forma de las semillas y color y posición de las flores). 

Mendel publicó sus trabajos en 1866 aunque permanecieron ignorados durante más de tres décadas y no fueron reconocidos hasta los inicios del siglos XX.

Antes de analizar las conclusiones de los trabajos de Mendel y las teorías actuales de la herencia, debemos estudiar una serie de conceptos esenciales.
Definiciones previas
Comenzaremos estudiando una serie de definiciones esenciales para estudiar todo el proceso de la herencia y de la transmisión de caracteres.
Genotipo vs Fenotipo
Entendemos por genotipo al conjunto de genes que posee un ser vivo, es decir, la información contenida en el ADN de un individuo concreto.
Entendemos por fenotipo al conjunto de características física o morfológicas que presenta un individuo (y que en general son observables).
Las razas y variedades de animales y plantas, desde razas de perros a tipos de manzanas, son la manifestación de distintos genotipos en la forma de distintos fenotipos. 
Ambos términos están relacionados. Un genotipo determinado hace que en el individuo tienda a aparecer una fenotipo concreto. Pero no se puede establecer una correlación directa, es decir, un genotipo puede expresarse como un fenotipo determinado o no hacerlo dependiendo de ciertos factores ajenos al individuo y que denominamos factores ambientales.

Es decir, los factores ambientales son todos aquellos que pueden hacer que un genotipo se exprese como un fenotipo determinado o no.
Esto se comprende mejor con un ejemplo. La fenilcetonuria es una enfermedad genética que impide metabolizar el aminoácido fenilalanina; se manifiesta tras el nacimiento, cuando el bebé comienza a alimentarse y provoca acumulación de fenilalanina en el cerebro, que deriva en gravísimos daños cerebrales. Si detectamos la enfermedad y evitamos que el bebé consuma el aminoácido fenilalanina, la persona no acumulará fenilalanina y por lo tanto no enfermará. Es decir, aunque presente el genotipo que causa la enfermedad, si ambientalmente evitamos la acumulación del aminoácido conseguimos que el fenotipo (es decir, las gravísimas lesiones cerebrales) no se manifieste.
Existen genes que solo se manifiestan en determinadas condiciones ambientales de temperatura, luz, presión atmosférica, presencia de sustancias externas, etcétera.
Del mismo modo, un fenotipo determinado puede provenir de distintos genotipos. La hemofilia, por ejemplo, puede provenir de distintos tipos de mutaciones en distintos factores de coagulación. Es decir, hay varios tipos de mutaciones, o lo que es lo mismo, varios genotipos distintos, que derivan en el mismo tipo de enfermedad, es decir, en el mismo fenotipo.
Todo fenotipo proviene, en definitiva, bien de factores genéticos, bien de factores ambientales o, en muchas ocasiones, de una combinación de ambos tipos de factores.
Alelos y Genes
Un gen es una secuencia de ADN que codifica para una proteína determinada. Por su relación con el concepto de gen, debemos estudiar el concepto de alelo.
Entendemos por alelo al gen o conjunto de genes que causan o se manifiestan como una serie de fenotipos determinados. Es decir, un fenotipo estará causado por un alelo, que contendrá al gen o grupo de genes que causan el fenotipo.
Diferentes características físicas, diferentes fenotipos, estarán causados por la existencia de distintos tipos de alelos para una característica física determinada. Y como hemos indicado, estos alelos son diferentes debido a que la información genética, la secuencia de ADN de los genes que contienen, es diferente. 
Así, si un grupo de genes determinados marcan el color de ojos de una mosca, denominamos alelos a las diferentes variantes del gen que hacen que aparezcan diferentes fenotipos, es decir, habrá un alelo que hará que aparezcan ojos negros, otro provocarán ojos blancos, otro hará que los ojos del insecto sean rojos.
Debemos tener en cuenta que la mayor parte de los organismos poseen dos cromosomas, o lo que es lo mismo, dos copias de un alelo. Pero los cromosomas son homólogos, no idénticos, por lo tanto pueden tener dos alelos diferentes (uno en cada cromosoma). La relación entre los alelos y las características de la herencia de los mismos son la base de las leyes de Mendel, que se desprenden directamente de sus estudios con guisantes.