Biología 3 BGU - muestra editorial - Maya Educación by Maya Educación

Información personal Nombre: Dirección: Teléfono: E-mail: Colegio: Curso: Ciudad:

Celular:

Presentación Estimados estudiantes y docentes: La editorial se complace en ofrecer a la comunidad educativa su nueva serie Tendencias Biología, destinada a favorecer los aprendizajes requeridos en esta importante área de estudio y contribuir de esta manera a alcanzar el perfil del bachiller ecuatoriano. Tendencias Biología es una serie elaborada para aportar al desarrollo de nuestros estudiantes, de manera equilibrada y de acuerdo a sus edades con el fin de promover sus capacidades y habilidades. Cumple fielmente con los lineamientos del Ministerio de Educación y responde a las necesidades de estudiantes y docentes porque, a través de su metodología activa, promueve la construcción de conocimientos a partir de la experiencia, la reflexión e indagación, por medio de preguntas y actividades necesarias para llegar a la conceptualización y la aplicación de aprendizajes reflexivos que permiten inferir conclusiones y consecuencias en el proceso de aprender. Además, los recursos visuales e interactivos empleados y la prolija selección de segmentos contribuyen a lograr la calidad educativa esperada por la sociedad ecuatoriana. Es muy importante destacar que cada texto ha sido elaborado por un equipo pedagógico de alto nivel, lo que garantiza que los estudiantes cuenten con una herramienta que les ayude alcanzar un aprendizaje significativo, ser competentes para reconocer su proceso de aprendizaje, aumentando así su eficacia, su rendimiento y su capacidad de trabajo colaborativo. Es nuestro anhelo que con el trabajo conjunto que realicen tanto docentes como estudiantes, apoyados en estos valiosos libros de texto, que ponemos a su consideración, se logren los objetivos que todos aspiramos alcanzar: una educación de calidad y calidez. La editorial

Relaciónate con tu texto El texto Tendencias Biología de Tercer año de Bachillerato está conformado por seis unidades que contienen: Apertura de unidad

Título de la unidad Está relacionado con los temas tratados en la unidad.

Lectura de imágenes plantea preguntas para decodificar las imágenes a través de la observación.

Ilustración o fotografía En la doble página los gráficos plantean una visión general del tema de la unidad.

La Tierra: un planeta que evoluciona

Lectura de imágenes Observa la imagen y enumera las especies que ves entre especies vegetales y animales. ¿Qué características los hace diferentes? ¿Por qué razón hay especies diferentes, si todas viven en el mar? ¿Por qué unas son de colores vivos (peces) y otras de colores oscuros (corales)? ¿Los corales en forma de dedo, por qué se diferencian de los ubicados en el lecho marino?

Observa el siguiente video acerca de la diversidad de las especies de la National Geographic: https://www.youtube. com/results?search_ query=diversidad+de +especies+nat+geo

Mapa de conocimientos • Selección natural y evolución. • Clasificación taxonómica de los seres vivos, organización evolutiva y ancestro común. • Diversidad biológica y proceso evolutivo.

Evaluación diagnóstica Examen que pretende identificar los aprendizajes previos que posees y que se requieren para este nuevo año lectivo.

1.1 Las enzimas son: A) Sustancias que modifican la velocidad de una reacción química. B) Son proteínas de variados tamaños y composición molecular. C) Moléculas de bajo peso molecular.

1.2 La reacción metabólica es: A) La fosforilización B) El sustrato. C) La energía de activación de las enzimas

1.3 La capacidad que tienen los seres vivos para elabora sus propios materiales estructurales y conseguir la energía suficiente para realizar tal trabajo se refiere a una propiedad: A) Física B) Metabólica C) Funcional

1.4 La reacción química del catabolismo: A) Exergónica B) Endergónica C) Catabólica

2. Complete la siguiente definición. La glucolisis ocurre en el _________ de la célula. Consiste en una cadena de reacciones _________ oxido reducción y de fosforilización los grupos fosfatos se unen a moléculas de hexosas. Su principal producto es el _________ . A) oxidativa – coenzima - flovoproteina B) célula – redox – piruvato C) cadena – acetilo - citocromos D) matriz – metabolizado - agua Respuesta correcta:_____________________________________________________

3. Escribe (V) si es verdadero o (F) si es falso dentro del paréntesis y justifica las repuestas correctas. a) La respiración celular permite a los seres vivos obtener energía de los electrones b) En los procesos de respiración anaerobia se oxida la glucosa, que trasfiere electrones al NADH. c) El acetil coenzima A tiene como reactivo inicial al piruvato. d) Los principales productos del ciclo de Krebs son el CO NADH, ATP.

(___) (___) (___) (___)

4. Escribe los dos tipos de reproducción que existen en la naturaleza. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________

shutterstock

DCCD Presenta las destrezas con criterios de desempeño que constituyen el saber hacer que debes desarrollar con una o más acciones. Título del bloque Corresponde al nombre del bloque de contenidos que compone la unidad.

Evaluación diagnóstica 1. Subraye la respuesta correcta.

Mapa de contenidos Es un organizador gráfico de los bloques temáticos de cada unidad.

Me conecto con las TIC

Exploremos los conocimientos Propone vivir una experiencia concreta en equipo. Busca motivarte, activar tus conocimientos previos, y acercarte a los nuevos saberes. Incluye actividades que provocan en ti un desequilibrio cognitivo al enfrentarte con algo novedoso que no lo puedes explicar solo con tus saberes previos y que te llevan a preguntarte qué sé, qué no sé y qué quiero saber.

Construyo mis conocimientos Corresponde al desarrollo de los contenidos conceptuales que debes aprender.

DCCD: 1.7.Analizar los procesos de variación, aislamiento y migración, relacionados con la selección natural, y explicar el proceso evolutivo. 1.8. Indagar los criterios de clasificación taxonómica actuales y demostrar, por medio de la exploración, que los sistemas de clasificación biológica reflejan un ancestro común y relaciones evolutivas entre grupos de organismos. 1.10. Analizar la relación de las diversas formas de vida con el proceso evolutivo, y deducir esta relación con la recopilación de datos comparativos y los resultados de investigación de campo realizados por diversos científicos.

Evolución de los seres vivos Exploremos los conocimientos En equipo: 1. Observa las imágenes y contesta: a. ¿Cuál es el personaje? b. ¿Una de sus teorías es la selección natural y evolución ?¿En qué postulados se fundamenta? c. ¿Qué pasaría si la evolución es una teoría científica que está sujeta a continua revisión y debate? 2. Contesta en equipos de trabajo. randomwallpapers.net

Construyo mis conocimientos Selección natural y evolución

Me conecto con las TIC Observa el siguiente video acerca de las teorías del origen de la vida, como el creacionismo y los experimentos de Needham, Spallanzani, Haldane y Oparin. https://www.youtube.com/ watch?v=B-m1gx0s0Ro Las adaptaciones de algunos organismos han permitido la formación de estas colonias que gorman las medusas.

shutterstock

El estudio y análisis de las diversas formas y estructuras del desarrollo en los organismos vivos, a través del tiempo, ha permitido conocer a fondo las bases de las diferentes teorías evolutivas.

Los estudios en las Islas Galápagos ayudaron a entender los procesos evolutivos de las especies.

Las creencias iniciales, desde la época de Aristóteles, apuntaban a una teoría creacionista de características inmutables de los organismos que explicaba la enorme diversidad y diferencias entre las especies creadas por Dios, en un solo momento. Sin embargo, son las diferencias pequeñas y sutiles entre estructuras internas y externas entre una y otra especie las que han delineado otras tendencias evolutivas como la selección natural. Desde Charles Darwin (1809 – 1882), Alfred Wallace (1823 – 1913) hasta Alfred Wegener (1880 – 1930) con su teoría de la Deriva Continental, las propuestas e hipótesis encontraron sustento científico a partir de 1960 para darle forma a la teoría de la selección natural y fortalecerse definitivamente con los estudios genéticos a partir de 1953, cuando se presentó al mundo la estructura de la molécula base de la herencia, el ADN. Más allá de las formas

vistaalmar.es

Los avances tecnológicos en las diferentes ramas de la ciencia aportaron conocimientos para entender el papel de la selección natural en los procesos evolutivos. Los especialistas y naturalistas del siglo XIX así como los biólogos a principios del siglo XX, fueron observadores profundos de la naturaleza y sus habitantes. 12

shutterstock.com

En la Tabla Periódica de los elementos se ordenan los elementos en columnas y filas, de acuerdo a las similitudes químicas, físicas, al número de electrones en sus orbitales de valencia y a su naturaleza. (Brown, et al, 2009).

Trabajo y aprendo 1. En grupos de trabajo y usando un mapa conceptual, escribe sobre las diferentes evidencias científicas que explican el origen del Universo. 2. Observa el video y aprende sobre la formación de los elementos químicos en las estrellas: www.youtube.com/ watch?v=dHsoWiKf2wU. Luego desarrolle un cuestionario de preguntas con la información más relevante y organiza una plenaria para sacar sus conclusiones. 3. Dimitri Mendeléyev (1834–1907) fue un químico ruso que descubrió el ordenamiento de los elementos químicos para crear la Tabla Periódica según su masa atómica y sus características. Escribe una carilla acerca de su vida y los estudios que realizó para llegar a la creación de la Tabla Periódica.

Trabajo y aprendo Son actividades que debes realizar para que alcances el desarrollo de las destrezas, también constituyen un refuerzo y ampliación del aprendizaje. En algunas ocasiones incluye actividades que relacionan el conocimiento nuevo con el de otras disciplinas estudiadas (interdisciplinaridad ).

Aplico y verifico mis conocimientos

1. ¿Cuál era la creencia con respecto al origen de los seres vivos hasta antes de los estudios de Lamarck? ¿Cuáles eran las características de tal postulado?

6. ¿Por qué razón se dice que los factores ambientales determinan el desarrollo y supervivencia de los organismos?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________ 7. Describe la división del planeta de acuerdo a la radiación solar y responde: ¿De qué manera incide la radiación solar en la distribución de las especies en el planeta?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

3. Completa el esquema del árbol filogenético de la vida de los tres dominios y cinco reinos clasificados por Carl Woese en el año de 1990.

_____________________________________________________________________________________ 8. Investiga en Internet la influencia en el planeta y sus consecuencias de los siguientes fenómenos: Fenómeno climático

ARBOL FILOGENÉTICO DE LA VIDA

ARCHAEA

Efectos y consecuencias

Corriente de Humboldt

PROTISTAS

Fenómeno de El Niño Fenómeno de la Niña Vientos Alisos Los Monzones

4. ¿De qué manera afecta al ambiente las actividades del ser humano?

Evaluación continua

2. Explica qué tipo de avances permitieron postular una teoría diferente del creacionismo y de qué manera afectaron al estudio de la evolución.

Autoevaluación Son una serie de preguntas cerradas que pueden ser respondidas de manera individual.

_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 5. Aporta cinco soluciones que puedan minimizar el impacto ambiental que tienen las actividades antropogénicas y compártelas en clase en una exposición oral.

• Edificaciones:________________________________________________________________________

1. En la Edad Media la mayoría de la población moría antes de los 40 años debido a la falta de hábitos de higiene y al desconocimiento de los microorganismos.

• Explotación minera:___________________________________________________________________

2. El rigor científico es indispensable para dar credibilidad a cualquier información.

• Explotación maderera:_________________________________________________________________

3. La teoría Celular abrió el camino para el entendimiento del funcionamiento de los procesos celulares en los seres vivos.

• Acumulación de basuras:_______________________________________________________________

Por alcanzar

4. La endosimbiosis explica los procesos evolutivos de los organismos fotosintéticos.

Aplico y verifico mis conocimientos Conjunto de actividades para aplicar lo aprendido y autoevaluarse. También propone actividades de interdisciplinaridad.

Síntesis de lo aprendido Resume las ideas principales de los temas tratados en la unidad.

Síntesis de lo aprendido

Proyecto Es un recurso educativo para el desarrollo de múltiples destrezas relacionadas a la investigación lo que permiten un acercamiento al conocimiento científico. Además, promueve el trabajo colaborativo, para ponerlo en prácticas en la comunidad.

Proyecto

Evolución de los seres vivos 1. Selección natural y evolución La selección natural es un fenómeno no tangible que ha sido puesto en evidencia a través de los resultados y estudios de especies ya extintas (ADN y fósiles) y actuales. Se habla de selección puesto que, de acuerdo a datos del pasado, sabemos que muchas especies ya no existen pero que otras miles descienden de muchas de ellas. A partir de este tipo de estudios se pudo deﬁnir entonces el árbol ﬁlogenético de los organismos, que nos muestra un ancestro común para todas las especies existentes.

2. Clasificación taxonómica de los seres vivos, organización evolutiva y ancestro común Los descubrimientos de Darwin y Wallace dieron pie a algo mayor y más complejo todavía. La evolución entendida a partir del endemismo y el aislamiento. Estos fenómenos que han ocurrido en varias zonas del planeta han sido la clave para entender y comparar unas especies con otras, especialmente de rasgos genéticos cercanos. Es claro que el aislamiento geográﬁco como las Islas Galápagos, Australia y otros, han sido semilleros de adaptaciones debido al ambiente y al aislamiento entre especies. Pero no es necesario un aislamiento para que exista la evolución. Y son necesarios los factores de adaptación, variación, ambiente y herencia cuyas huellas han sido estudiadas a través del tiempo por medio de ramas de la ciencia como la Ecología, Paleontología, Geología, Biogeografía.

Conociendo los límites de las especies

Objetivos • • • • •

Identiﬁcar los factores ambientales que determinan la vida de los organismos. Conocer de qué manera afectan el hábitat de algunas especies. Aprender a cuidar el medio ambiente que nos rodea. Aprender cuáles son los elementos necesarios en un hábitat para algunas especies.

Materiales • • • • • •

Acceso a Internet. Acceso a bibliografía. Cuaderno de apuntes. Revistas, periódicos, bibliografía. Materiales reciclados. Goma o pegamento, pinturas.

Situación concreta que está relacionada con el eje transversal y en la que puedes contribuir a su solución para mejorar la calidad de vida. Dato curioso Proporciona información novedosa que despierta la curiosidad por saber algo más.

Me conecto con las TIC Uso de las tecnologías de la comunicación para profundizar los aprendizajes adquiridos.

Glosario

Procedimientos Escoge tres animales que te parezcan más interesantes que vivan en un mismo hábitat.

Realiza una maqueta con la mayor cantidad de factores que son necesarios para el desarrollo y supervivencia de estas especies escogidas.

Moldea en plastilina, yeso, papel mache, arcilla o porcelana fría los animales seleccionados.

Moldea el ambiente (montañas, ríos, rocas, arena, hielo, árboles) que son necesarios para tus organismos escogidos.

Investiga en Internet las razones por las cuáles los elementos anteriores son necesarios para la vida de los animales y plantas de esos hábitats.

Presenta tu maqueta en clase y realiza una exposición en clase de tus descubrimientos.

2. Diversidad biológica y proceso evolutivo

Buen vivir

shutterstock

El relieve es parte de los procesos evolutivos debido a los cambios que suscita en el desarrollo y función (nicho) de los organismos. Las condiciones ambientales afectan tanto el suelo terrestre, subterráneo y acuático. Pero, además de soportar físicamente una gran cantidad de especies, el suelo ofrece reservas de agua, humedad y nutrientes en forma de compuestos, elementos o minerales, cuyo origen se remonta a la creación del planeta y los procesos químicos y físicos entre la biosfera y la litosfera (Margalef, 1986, p. 214).

Accesorios

Presenta el significado de nuevas palabras para comprender con mayor facilidad el contenido propuesto.

Conclusiones _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________

Heteroevaluación

Evaluación integradora Heteroevaluación Actividades que miden los logros, están relacionadas con los criterios de desempeño planteados para cada bloque.

Coevaluación

1. Explica: ¿qué es un rango o espectro de valores y cuál es la diferencia entre rango óptimo y valores extremos? _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________

Resuelvan en parejas y evalúense entre compañeros. La selección natural es una herramienta no tangible que afecta los procesos evolutivos. El factor humano afecta a los organismos y su desarrollo. Analiza y responde lo siguiente: Antes de que existiera el ser humano sobre la Tierra, ¿existía la selección natural?

_______________________________________________________________________________________ Criterios para evaluarse entre compañeros

Alcanzado

Por alcanzar

2. Define con tus palabras qué es la homeostasis.

_______________________________________________________________________________________

Evaluación sumativa

Proporcionó datos útiles para la solución del problema. Su participación fue activa. Aportó información adicional. Buscó soluciones al planteamiento resolviendo dudas. Llegó a una conclusión razonable

_______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 4. Describe de qué manera afecta a los organismos un cambio brusco en su ambiente. _______________________________________________________________________________________

Autoevaluación Lee, analiza y responde. Señala con una X en Alcanzado si entendiste el enunciado sin apoyo, o marca en Por alcanzar, si aún necesitas apoyo (puedes buscar apoyo en el libro de texto, o con los docentes del área).

5. Completa el siguiente cuadro:

Factores que afectan el ambiente

Consecuencias en los organismos

Alcanzado

xxxxxxx

Temperaturas muy altas Temperaturas muy bajas Incendios

Por alcanzar

Evaluación sumativa

_______________________________________________________________________________________

Coevaluación Resolución de una propuesta mediante el trabajo en equipos, en el que cada estudiante debe aportar con las destrezas desarrolladas. La coevaluación se enfoca en aspectos actitudinales.

Explotación forestal Contaminación industrial Acumulación de basuras Sismos y volcanismo 30

Leo y recuerdo Propone una retroalimentación del tema que trabajas en el bloque.

Autoevaluación Son una serie de preguntas cerradas que pueden ser respondidas de manera individual.

Sabías que... Presenta información interesante e importante sobre un tema estudiado.

Índice de contenidos UNIDAD 1 “La Tierra: un planeta que evoluciona” 12 12 12 13 14 16 17 17 19 20 20

Evolución de los seres vivos Selección natural y evolución Más allá de las formas ¿Qué es la Selección Natural? Adaptación, variación, ambiente y herencia Rangos óptimos y especies endémicas Preparados para el cambio Cambios drásticos vs. cambios paulatinos La Selección Natural entra en escena Selección Natural y evolución Factores que intervienen en la evolución de las especies

21 22 22 23 23 24 25 25 26 28 29 30

Siguiendo la huella de la evolución Diversidad biológica y proceso evolutivo El relieve y las placas tectónicas Condiciones que afectan el relieve El relieve, los procesos evolutivos y la diversidad Mutaciones y evolución Procesos de mutación Diversidad y mutaciones Aplico y verifico mis conocimientos Síntesis de lo aprendido Proyecto Evaluación sumativa

UNIDAD 2 “La biodiversidad, un mundo de contrastes” 34 34 35 36 36 40 40 40 41 42 43 43 44 48 48

Evolución de los seres vivos Biomas y su biodiversidad Regiones biogeográficas y factores que las determinan Factores que determinan los biomas Grandes regiones biogeográficas Biomas del planeta y sus características Factores climáticos que determinan los biomas La hidrósfera, fuente de diversidad ecológica Distribución del agua en el planeta y la biodiversidad Aguas superficiales y subterráneas en los biomas Los suelos y la biodiversidad de los biomas Componentes y formación del suelo Humus y capas de los suelos Biodiversidad y ecosistemas del Ecuador Factores que intervienen en la biodiversidad del Ecuador 49 Biodiversidad de la Reserva Marina 50 Biodiversidad representativa de las regiones Insular, Costa, Sierra y Oriente

52 53 54 54 56 56 59 60 61 62 63 64 66 67 68

Importancia de la biodiversidad de los seres vivos La producción de los ecosistemas ¿Por qué es tan importante la biodiversidad? ¿Qué sucedería si no existiera la biodiversidad? Actividades que afectan los sistemas globales y la biodiversidad Factores antropogénicos sobre los ecosistemas Efecto invernadero, calentamiento global y capa de ozono Estrategias y políticas nacionales e internacionales de conservación de la biodiversidad y mitigación de problemas ambientales La realidad de los convenios Se vislumbra una esperanza Las estrategias del Ecuador Aplico y verifico mis conocimientos Síntesis de lo aprendido Proyecto Evaluación sumativa

UNIDAD 3 “Regulación corporal: Neuronas y hormonas” 72 72 72 76 79 79 80 80 82 83 84 87 92

Evolución de los seres vivos Sistemas nervioso y endocrino en los seres vivos Sistema nervioso en vertebrados Tipos de neuronas y estructuras asociadas El cerebro, motor de vida Sistema Nervioso en invertebrados Respuestas sensoriales Sistema endocrino en los seres vivos Sistema endocrino en vertebrados Función del sistema endocrino Glándula Tiroides y Paratiroides Glándulas suprarrenales y su relación con el estrés Sistema de transporte de gases y nutrientes en las plantas

92 94 97 98 98 100 102 104 105 106

Tejidos de la plantas Sistema vascular: tejidos y células de transporte, xilema y floema Transporte en el xilema Transporte de carbohidratos por el floema Fuentes y colectores Transporte o regulación de gases a través de pequeñas compuertas Aplico y verifico mis conocimientos Síntesis de lo aprendido Proyecto Evaluación sumativa

UNIDAD 4 “Equilibrio homeostático mediado por neuronas y hormonas” 110 Biología animal y vegetal 110 Estructuras y funciones del sistema nervioso y endocrino (Sistemas de integración) 110 Sistemas de integración y control 111 Interacción de sistemas: procesos complejos para respuestas fundamentales 114 Alteraciones del sistema nervioso por uso de alcohol y otras drogas 114 Causas del alcoholismo 115 El alcohol en la sociedad 116 Grados de alcohol en las bebidas 116 Metabolismo del alcohol en el cuerpo 117 Factores que afectan los efectos del alcohol 118 ¿Tienes problema con el alcohol?

119

128 134 136 137 138

Efectos en el cuerpo de una persona que ha bebido diferentes grados de alcohol Drogas y el sistema nervioso Clasificación de drogas por sus efectos al sistema nervioso Asociación con otros cuadros médicos Enfermedades que afectan el sistema neuroendocrino Procesos de respuesta de las plantas a las señales internas y externas Fitohormonas y fotorreceptores Aplico y verifico mis conocimientos Síntesis de lo aprendido Proyecto Evaluación sumativa

150 154 156 157 158 158 159 161 162 164 165 166

Fecundación humana Fecundación del óvulo Desarrollo embrionario y parto Bienvenido a un mundo nuevo Preparando el camino La expulsión o nacimiento del bebé Complicaciones durante el embarazo – aborto Etapas del desarrollo del embrión hasta el feto Aplico y verifico mis conocimientos Síntesis de lo aprendido Proyecto Evaluación sumativa

120 120 121 122 128

UNIDAD 5 “La defensa: el mejor ataque” 140 140 140 141 143 145 148 150

Cuerpo humano y salud Sistema inmunológico en los seres humanos Estructura del sistema inmunológico Primer frente de batalla: barreras externas no específicas Segundo frente de batalla: respuesta inmunitaria innata o barreras internas no específicas Tercera línea de batalla: respuesta inmunitaria adaptativa o barreras internas específicas Sistema inmunológico en invertebrados Fecundación humana. Desarrollo embrionario y fetal, parto y aborto

UNIDAD 6 “La sexualidad, desarrollo íntegro de la personalidad” 170 Biología en acción 170 Sexualidad: sexo, género, identidad, aspectos psicológico afectivos; salud sexual y reproductiva (derechos sexuales, autonomía, integridad, seguridad) 171 Sexualidad y su significado integral 171 Sexo, genitalidad, actividad reproductora y erotismo 173 Género e identidad sexual 174 Salud sexual y reproductiva 175 Planificación familiar y reproducción elegida voluntariamente 177 Derecho a tener un hijo sano 178 Importancia de los programas de salud pública (de salud sexual y reproductiva, alimentación y nutrición, salud mental y física) 179 Servicios y Programas 179 Las poblaciones en riesgo: desnutrición y mortalidad 180 Salud reproductiva relacionada al proyecto de vida y la planificación familiar 181 Salud mental y física 182 Genética de poblaciones y modelos poblacionales para predecir cambios 182 Dinámica, genética y adaptación 183 Reproducción sexual y selección natural 183 El ADN, el fenotipo y el genotipo 184 La selección natural y las mutaciones 185 Modelos Poblacionales

185 185 186 187 188 188 189 190 190 191 191 192 194 196 196 199 201 202 204 205 206 208 216

Las leyes genéticas y la frecuencia de las características Predicción de frecuencias genotípicas – Ley de Hardy – Weinberg Expresión binomial de los genotipos Precisiones generales Aplicaciones de la bioingeniería para suplir las crecientes necesidades humanas Sostenibilidad y sustentabilidad Factores que afectan la biodiversidad Bioingeniería aplicada a la sustentabilidad La Bionigeniería y sus aplicaciones El suelo y sus impactos Efectos de la explotación petrolera sobre el suelo ¿Soluciones a la vista? Basuras y desechos a la orden del día Cuidado de cultivos y crianza de animales Soluciones a una alimentación sustentable transgénicos Antecedentes y problemática actual de los GMO Conclusiones acerca del uso de la bioingeniería para desarrollo sustentable de las poblaciones Aplico y verifico mis conocimientos Síntesis de lo aprendido Proyecto Evaluación sumativa Solucionario Bibliografía

Evaluación diagnóstica 1. Subraye la respuesta correcta. 1.1 Las enzimas son: A) Sustancias que modifican la velocidad de una reacción química. B) Son proteínas de variados tamaños y composición molecular. C) Moléculas de bajo peso molecular.

1.2 El metabolismo es: A) Un proceso respiratorio. B) La suma de todas las reacciones químicas. C) Energía de activación.

1.4 La reacción química del catabolismo: A) Exergónica B) Endergónica C) Catabólica

(___) (___) (___) (___)

5. Escribe dos ejemplos de organismos procariotas y dos ejemplos de organismos eucariotas. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

6. Relaciona las fases del metabolismo de acuerdo a su función. COLUMNA A

COLUMNA B

1. Anabolismo

a) Libera energía que se puede utilizar para formar adenosin trifosfato.

2. Catabolismo

b) Transforma la molécula orgánica sencilla en otras de mayor complejidad.

3. Glucólisis

c) Las moléculas de las NADH transportan los hidrógenos a moléculas orgánicas.

4. Fermentación

d) Controla la cantidad de energía liberada durante la reacciones catabólicas.

Opciones de respuesta: A) 1a, 2b, 3c, 4d

B) 1b, 2a, 3d, 4c

C) 1c, 2b, 3d, 4a

D) 1d, 2a, 3d, 4c

Respuesta correcta: ______

7. Selecciona el literal correcto. En la fotosíntesis cuando la energía proviene de la ruptura de los enlaces químicos se llama: A) quimiosíntesis B) quimiosintéticos C) fotosintéticos. D) carotenoides Respuesta correcta: ______ 8. Describe las fases pertenecientes la Interface del Ciclo Celular: Fase G1, Fase Go, Fase S y Fase G2. Fase G1: ______________________________________________________________________________ Fase Go: _____________________________________________________________________________ Fase S:_______________________________________________________________________________ Fase G2: ______________________________________________________________________________ 9

La Tierra: un planeta que evoluciona

10 10

Me conecto con las TIC Observa el siguiente video acerca de la diversidad de las especies de la National Geographic: https://www.youtube. com/results?search_ query=diversidad+de +especies+nat+geo

Mapa de conocimientos • Selección natural y evolución • Clasificación taxonómica de los seres vivos, organización evolutiva y ancestro común • Diversidad biológica y proceso evolutivo

11 11

shutterstock

Construyo mis conocimientos

Selección natural y evolución Me conecto con las TIC Observa el siguiente video acerca de las teorías del origen de la vida, como el creacionismo y los experimentos de Needham, Spallanzani, Haldane y Oparin. https://www.youtube.com/ watch?v=B-m1gx0s0Ro Las adaptaciones de algunos organismos han permitido la formación de estas colonias que forman las medusas.

shutterstock

El estudio y análisis de las diversas formas y estructuras del desarrollo en los organismos vivos, a través del tiempo, ha permitido conocer a fondo las bases de las diferentes teorías evolutivas.

Fig.1. Los estudios en las Islas Galápagos ayudaron a entender los procesos evolutivos, al analizar sus especies.

Más allá de las formas

vistaalmar.es

La descripción de los aspectos morfológicos fue una de las pocas fuentes de información para establecer las genealogías de los organismos. Pero no era suficiente. Está claro que las herramientas de tipo bioquímico, fisiológico y molecular aportaron datos fundamentales en cuanto a los compuestos, especialmente del ADN para definir la relación intraespecífica e interespecífica entre animales, plantas y microorganismos. A finales del siglo XX, especialistas relacionados a la embriología como Mikhailov (1992), pudieron establecer diferencias y semejanzas entre los huevos de reptiles y aves. En conclusión, las disciplinas relacionadas al estudio de los seres vivos y a su ambiente han establecido las bases para las teorías evolutivas.

¿Qué es la Selección Natural? Ciertamente esta pregunta pudiera ser resuelta de manera rápida con las ideas que hubo en un momento dado, y decir que los organismos vivos son seleccionados de manera natural para poder sobrevivir en su ambiente. Pero una segunda revisión nos haría preguntarnos: • • • •

Buen vivir Los ecosistemas aledaños a tu lugar de vivienda como bosques, lagos, playas, etc., son lugares frágiles por la presencia del ser humano. Recoge la basura, no pises ni destruyas los organismos que veas como hormigueros, lombrices de tierra o pájaros, y así ayudarás a mantener el balance ecológico.

¿Qué o quién selecciona? ¿Por qué de manera natural? ¿En qué momento ocurre esta selección? ¿De qué factores depende?

Ante todo es necesario saber que la selección natural es un fenómeno no tangible que ha sido puesto en evidencia a través de los resultados y estudios de especies ya extintas (ADN y fósiles) y actuales. Se habla de selección puesto que, de acuerdo a datos del pasado, sabemos que muchas especies ya no existen pero que otras miles descienden de muchas de ellas. A partir de este tipo de estudios se pudo definir entonces el árbol filogenético de los organismos, que nos muestra un ancestro común para todas las especies existentes, en el famoso cuadro de Carl Woese, en1990 (gráfico 1). Cabe recalcar que esta última clasificación, que persiste hasta estos días, se realizó tomando muestras de ARN ribosomal de los organismos, el cual no cambia a través del tiempo. ÁRBOL FILOGENÉTICO DE LA VIDA Bacteria

Spirochaetes

Proteobacteria Cianobacteria Planctomyces Bacteroides Cytophaga

Archaea Bacteria Verde Filamentosa Gram positiva

Halófilos

Methanococcus

Formación típica de arena y polvo que identifica el lugar y formación de un hormiguero subterráneo.

Sabías que... Eukarya

Entamoeba Methanosarcino Methanobacterium

shutterstock

Myxomycota Animales Fungi Plantas

Los peces globo tienen espinas que sólo funcionan ante un depredador si el pez se infla como globo. En estado de relajación, las espinas no tienen efecto alguno.

Ciliophora

T. Celer Thermoproteus

Flagelados

Pyrodicticum

Tricomonadas Microsporidias

Thermotoga Diplomonadas Aquifex

shutterstock © Ediciones Holguín Adaptado de estudiandoparaelexamen.blogspot.com, 2016.

Gráfico 1. Árbol filogenético. Clasificación realizada por Carl Woese en 1990, en donde se definen tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya (reinos Animal, Plantas, Fungi y Protistas).

Especimen perteneciente al género Tetraodontidae sp.

Otro aspecto que hay que tener en cuenta, es que es a través del tiempo mismo que los cambios en las especies tienen lugar. No ocurren de manera explosiva o inmediata como por arte de magia. La naturaleza tiene sus propios tiempos y los cambios generados en las especies dependen de muchos factores que analizaremos a continuación, antes de llegar a una definición concreta de lo que llamamos selección natural.

Adaptación, variación, ambiente y herencia Los factores del ambiente (gráfico 2) son los que determinan los cambios en las especies, más concretamente, en algunos individuos. Los factores físicos y químicos del medio y el factor humano (genética) son la clave para la selección. Entre muchas definiciones del medio ambiente, exponemos la de Quiroz y Tréllez, (1992): “Cualquier espacio de interacción y sus consecuencias, entre la Sociedad (elementos sociales) y la Naturaleza (elementos naturales).”

wikimedia.org

Fig. 2. Fumarolas submarinas que expiden gases y material azufroso, en las cuales se han encontrado crustáceos adaptados a sus aguas y temperaturas altas

Esta definición, aunque cierta, puede llegar a quedarse un poco corta puesto que no detalla las incidencias específicas que ocurren en los organismos. Tampoco es menester de este texto ahondar de manera profunda estas incidencias pero sí establecer ciertos aspectos:

COMPONENTES DEL MEDIO AMBIENTE

MEDIO AMBIENTE FÍSICO

MEDIO AMBIENTE HUMANO

Clima, Suelos, Flora, Fauna, Minerales, Energía

Actividades humanas (Terrestres, subterrestres, aéreas y marítimas)

Temperatura, humedad, presión atmosférica, lluvias, reacciones químicas, radiación solar, vientos, corrientes marinas, animales, plantas y microorganismos.

Urbanización, deforestación, contaminación, explotación de recursos, acumulación de basuras, desechos tóxicos, pesca indiscriminada, caza, agricultura, ganadería.

Gráfico 2. Componentes del medio ambiente.

Los factores enumerados anteriormente determinan las condiciones, el desarrollo, la supervivencia y la existencia de las especies. La relación o mejor la interrelación entre los medios afectará de manera determinante las estructuras físicas, morfológicas, funcionales o fisiológicas de los organismos de muchas y diferentes maneras. Por ejemplo, la distribución de las especies está determinada por la temperatura y ésta a su vez afecta la disponibilidad de agua para los organismos terrestres, marinos, acuáticos y del subsuelo (figura 2). Podemos decir que los organismos vivos se encuentran distribuidos en el planeta en un rango de -50°C y 40°C. Este es un rango muy amplio con extremos muy extremos. Se ha encontrado vida bacteriana en los polos en algunas capas de hielo y existen especies de reptiles que viven en el desierto y cuyas adaptaciones les permiten vivir en la arena caliente y debajo de ella. También podemos encontrar animales acuáticos marinos que se han especializado en vivir junto a las fumarolas de azufre y gases de los volcanes del lecho marino y bacterias quimio sintéticas que se valen de estos elementos para su obtención de energía. Otro ejemplo es la incidencia de la radiación solar; podemos encontrar cinco paralelos importantes: Círculo Polar Ártico, Trópico de Cáncer, el Ecuador, Trópico de Capricornio y el Círculo Polar Antártico que además, definirán los biomas terrestres y acuáticos como tundra, taiga, bosques tropicales, subtropicales, chaparral, praderas, desiertos, lagos y océanos. Entre los biomas tenemos que los más biodiversos son los bosques tropicales y los océanos, mientras que los desiertos y las zonas de tundra y los polos son los biomas de menor biomasa y presencia de especies por área.

Me conecto con las TIC Observa el siguiente video las características de crustáceos que viven en zonas extremas. http://www.nasa.gov/jpl/ extreme-shrimp-mayhold-clues-to-alien-life/#. Vwwv-vnhDIV

Buen vivir El Ecuador es uno de los países que recibe la mayor radiación solar, debido a su posición en el plano ecuatorial del planeta. No utilizar bloqueadores UV puede provocar cáncer de piel.

Las corrientes marinas determinan asimismo la dinámica de las poblaciones teniendo en cuenta que modifican el clima y los vientos. Los monzones en la India, los fenómenos del Niño y la Niña y la corriente de Humboldt o los vientos Alisios están muy relacionadas a los procesos de crecimiento y reproducción de muchas especies y marcan la época de sembrío y cosechas en muchos lugares del mundo. Un tema importante que debemos tocar es la contaminación ambiental. La Revolución Industrial a mediados del siglo XIX, si bien impulsó la comercialización e industrialización a nivel mundial, los desechos industriales contaminaron suelos, ríos y campos. La explotación de bosques y minerías para la construcción de obras, ferrocarriles e infraestructura causaron tal vez el daño más significativo: la emisión de CO2 a la atmósfera, causante en gran parte del calentamiento global. La variación de los diferentes factores ha sido significativa en muchas regiones del mundo. Muchos lagos se han secado o bajado su nivel de manera significativa. En los bosques tropicales del Brasil han desaparecido millones de hectáreas por la deforestación y la explotación de madera y pesca de especies de ríos, mares y océanos se encuentran invadidos de basura plástica y materia orgánica.

shutterstock

Sabías que... El lago Aral, ubicado en Asia central, tuvo en otras épocas un volumen de 68 000 km2 pero ha disminuido drásticamente su volumen a casi 7 000 km2 desde 1960 al 2008. El manejo dado a este lago ha sido calificado como uno de los mayores desastres medio ambientales.

Estos factores y ejemplos mencionados, además de muchos otros, marcarán los límites entre un proceso fisiológico y otro. Y en condiciones normales, cada proceso metabólico depende de una señal química o física que inicia o termina un suceso metabólico que promueve el crecimiento, el desarrollo e incluso la muerte del individuo. Teniendo en cuenta estas variaciones en el medio ambiente, que fluctúan frecuente y periódicamente ya sea diariamente o por periodos mensuales, como las estaciones y épocas de calor y frío en los países más ecuatoriales, hablemos de las adaptaciones de los organismos.

shutterstock

Embarcaciones abandonadas desde que el lago se secó. Arbustos y arena hacen parte del fondo del “lago”.

Rangos óptimos y especies endémicas Todos los organismos están diseñados para desarrollarse en un espacio limitado. Sin embargo, tenemos especies que pueden encontrarse tanto en América del Norte como en Sur América, o anfibios y reptiles que podemos encontrar en las selvas tropicales o en los cayos de la Florida.

Me conecto con las TIC Observa en el siguiente video un documental acerca de las especies adaptadas a ambientes extremos como el desierto de Sonora, ubicado a la frontera entre Estados Unidos y México. https://www.youtube.com/ watch?v=QLBWt7j2-y4

shutterstock

Este sapo, Bufo alvarius, hiberna 10 meses en el desierto y su piel produce una de los psicotrópicos más potentes.

shutterstock

Fig. 3. Lagarto del desierto asiático, adaptado a temperaturas muy altas, Veranus griseus.

Sin embargo, las características fisiológicas, físicas y comportamentales delimitan el área en el cual un organismo puede estar de manera óptima (figura 3) o, en su defecto, sucumbir hasta la muerte en casos extremos. Hablamos entonces de un espectro térmico, de presión atmosférica, humedad, etc. como lo expone Ramón Margalef (1919 – 2004) en su texto Ecología, (1986, p. 133).

Un espectro o rango es un espacio de valores numéricos medibles (° Celsius, % de humedad, velocidad en nudos del viento, mm Hg de presión atmosférica, mm de lluvias o ppm de salinidad, etc.), en donde una especie y sus individuos pueden ocupar un nicho y un lugar físico. El rango óptimo es aquel en donde el organismo podrá desarrollar todas sus funciones y su máximo rendimiento tanto físico como reproductivo. Podemos hablar de una escala de medidas para cada factor abiótico para cada especie. Digamos que hay una medida óptima que se ubica en el medio, y unas zonas extremas a ambos lados de la escala en donde por exceso o por defecto los valores extremos causan la muerte (gráfico 3). Las especies endémicas tienen un rango óptimo muy estrecho lo cual explica que pueden vivir en un ambiente determinado y no en otro, como las iguanas rosadas de Galápagos o el delfín rosado del Amazonas (único delfín que vive en aguas dulces). Aquellas especies que no son endémicas tienen un rango óptimo más amplio que les permite vivir en varias zonas biogeográficas.

shutterstock

Este cactus de género Sonora sp., tiene un espectro de vida muy amplio que va desde los – 17°C hasta 50°C.

shutterstock

Fig. 4. Este arbusto de flores rojas crece en condiciones extremas en suelo volcánico.

Los valores cercanos a los valores ópimos permiten la vida de los organismos sin mayores problemas. A medida que se acercan a los rangos extremos (figura 4) ,algunas características del organismo cambiarán. En las plantas estos cambios son muy evidentes, como, por ejemplo, si una planta de interior se la lleva afuera al jardín, en unos poco días sus hojas se pondrán amarillentas y se marchitarán. Las flores no saldrán en número que solía ser y algunos frutos pueden quedar pequeños, agrios o no madurar, pero en algunos casos no morirá, a menos que sea extremo el cambio.

Algunos animales pueden cambiar pelaje más rápido de lo usual en climas cálidos si sus características son aptas para climas fríos, como es el caso de los perros Husky siberianos (figura 5) que viven en áreas de nieve. Estos perros tienen una doble capa de pelo que los protege contra el frío. Si se crían en Guayaquil botarán esta segunda capa de pelo. Si llevamos estos perros al desierto sucumbirán por deshidratación. Y si llevamos a una rana de la selva a los polos, quedará congelada en cuanto ponga sus anfibias patas en el suelo.

Preparados para el cambio Una vez entendido que los organismos se desarrollan al máximo en sus rangos óptimos, que pueden vivir sin problemas en rangos aledaños a los valores óptimos y que pueden morir sin lugar a dudas en valores extremos, podemos pasar entonces a los mecanismos de adaptación (gráfico 3). La homeostasis, estudiada en textos anteriores, es la capacidad que tienen los organismos para equilibrar su medio interno, a través de procesos fisiológicos. La pregunta clave sería entonces: ¿Por qué necesitan ese equilibrio? Respuesta clave: Porque el ambiente es un medio cambiante. El planeta y sus componentes o la biosfera misma es un sistema dinámico, no inmutable, y cuyo equilibrio mismo depende los cambios de sus habitantes.

shutterstock

Fig. 5. Perro Husky siberiano, diseñado para vivir en ambientes fríos, pero que se pueden adaptar a climas más cálidos. Su nombre científico es Canis lupus familiaris.

Leo y recuerdo

shutterstock

Fig. 6. Las cucarachas pueden ser las únicas sobrevivientes de un desastre mundial, debido a sus amplios rangos de tolerancia y capacidad de adaptación. La cucaracha común pertenece al género Blattodea sp.

Los procesos homeostáticos se componen de secreción o inhibición de sustancias químicas como neurotransmisores, hormonas, ácidos o bases que a su vez han sido secretados o inhibidos por algún factor externo (infección bacteriana o virus) o un desequilibrio interno (deshidratación por fiebre, daño de tejidos, enfermedades genéticas). La adrenalina, por ejemplo, es una hormona que suele secretarse en grandes cantidades ante situaciones de peligro hacia el torrente sanguíneo, produciendo un aumento en la frecuencia cardiaca y en la velocidad del metabolismo, quemando glucosa de manera rápida ya que ocurre un gasto de energía grande ante un peligro ya sea por huir, por temor o por una emoción fuerte.

Si un organismo tiene un rango de tolerancia amplio a los cambios o valores de diversos factores abióticos, tendrá una distribución global mayor (figura 6). Es común encontrar ratas y ratones en la mayoría de los continentes, pero no podremos encontrar pingüinos sino en el polo Sur, sur de Chile y algunas partes de las Islas Galápagos.

Cambios drásticos vs. cambios paulatinos Está claro que no es lo mismo un cambio drástico, un cambio paulatino o uno momentáneo del ambiente para las especies. La mayoría de los organismos pueden solventar cambios pequeños o momentáneos ya sea de temperatura, de presión y hasta de hábitat. Por ejemplo, sometidos a temperaturas extremas cálidas, los mecanismos protectores u homeostáticos pondrán a funcionar los sistemas de enfriamiento en organismos de sangre caliente como el ser humano, los perros o los caballos. 17

shutterstock

Pingüino endémico de las Islas Galápagos Spheniscus mendiculus.

La sudoración así como el aumento de micciones (orina), y la vasoconstricción son procesos para desprender calor y bajar la temperatura. Buscar la sombra e hidratarse sería lo más sensato si está a la mano una botella de agua y un árbol. Si el calor durará unas horas más, dependiendo del organismo, la deshidratación puede llevar a un colapso del cuerpo, pérdida del líquido intracelular, desbalance de electrolitos y, por último, la muerte.

Tamaño de la población

Límite inferior de tolerancia Zona de intolerancia

Zona de estrés fisiológico

Ausencia de organismos

Organismos poco frecuentes

Bajo

Límite superior de tolerancia

Franja óptima

Franja de mayor abundancia

Nivel de factor ambiental

Zona de estrés fisiológico

Zona de intolerancia

Organismos poco frecuentes

Ausencia de organismos

Alto © Ediciones Holguín - Adaptado de Googledrive.com, 2016.

Gráfico 3. Rangos de tolerancia. Curva de rangos o límites de tolerancia. La zona óptima estará directamente asociada al número de individuos en una zona por sus factores físicos. Los valores extremos, traducirán un menor número de organismos e incluso ausentes. Leo y recuerdo Existen entonces unas franjas que se pueden resumir así: Rangos óptimos: el organismo obtiene su máximo de energía del medio para sus procesos metabólicos.

Durante un cambio, existe un momento en el cual es posible volver atrás y lograr el balance de nuevo sin mayores consecuencias. El ser humano puede estar expuesto a altas temperaturas en la playa o en zonas frías con nieve sin abrigo durante un par de horas. Luego de lo cual la deshidratación tendrá lugar ya sea por falta de líquidos o por destrucción del citoplasma en caso de congelamiento.

Límites de tolerancia: aquellos valores que ponen en riesgo al individuo. Valores extremos: ocurre la muerte o un gran subdesarrollo del organismo.

shutterstock

Fig. 7. Los incendios matan muchos organismos de los bosques, pero acaban también con el hábitat. Se necesita un tiempo para su regeneración y repoblación.

Cuando ocurre un cambio drástico estamos hablando de un cambio muy brusco en un momento dado como en el caso de desastres naturales como inundaciones o incendios (figura 7) o deslizamientos por deshielos que producen cambios en el relieve y destrucción de hábitats y por lo tanto en la oferta de comida, agua o refugio. Los desplazamientos humanos debido a guerras o problemas políticos y sociales son también causa de impacto ambiental tanto para las comunidades humanas como las comunidades de flora y fauna.

Las acciones antropogénicas (causadas por el hombre) como los asentamientos urbanos, las construcciones y explotación de recursos impactan de manera profunda a los organismos de varias especies, rompiendo la cadena ecológica y alimenticia. En estos casos, los cambios suelen durar más tiempo de lo previsto y la recuperación de las poblaciones es muy lenta con la consabida pérdida de muchos individuos de las poblaciones afectadas. En casos extremos de pérdida de hábitats, cacería indiscriminada o degradación del ambiente, una especie puede llegar a la extinción. Pero, muchos organismos sobreviven. Y perdura la especie. Y los individuos se adaptan y por último evolucionan.

La Selección Natural entra en escena Para ser exactos, la selección natural no necesita un comando especial para entrar en escena. Ha estado en el escenario desde antes de montar la obra. ¿De qué manera? Desde el momento mismo en que un individuo se crea después de la fecundación, durante esta e incluso desde la creación de los gametos sexuales. Los recursos genéticos inician una cadena de acontecimientos (intercambio genético) hasta el nacimiento del organismo, en el caso de la reproducción sexual. En el caso de la reproducción asexual, también ocurren procesos genéticos que se manifiestan en las características de los individuos.

shutterstock

Fig. 8. El más apto podrá escapar a sus depredadores y seguir reproduciéndose para perpetuar la especie. Observamos el camaleón, Namaqua chamaleon, cuyas adaptaciones le permiten atrapar a su presa.

Estas características heredadas son las herramientas primarias para el éxito o fracaso de una especie. Las herramientas secundarias están dadas por el ambiente, sus recursos y sus cambios. Teniendo en cuenta todo lo expuesto anteriormente, podemos entonces ya, no solo dar una definición de la selección natural, sino entenderla desde su sentido biológico y ecológico para poder llegar a procesos más complejos, como es la evolución. Interdisciplinaridad

Selección Natural Los organismos vivos, con un grupo específico de características, podrán enfrentar los cambios o variaciones de su ambiente en su carrera por la sobrevivencia y, en caso de lograr dicha sobrevivencia, podrán heredar dichas características a sus descendientes, los cuales a su vez, tendrán una carga genética que les permitirá sobrellevar los cambios del ambiente por un tiempo indeterminado, o hasta que se presenten nuevas modificaciones. En este caso, sobrevivirá aquel organismo que tenga una carga genética que exprese características nuevas, mejoradas o aptas para el afrontar el cambio. 19

Reúnanse en grupo y realicen un debate acerca de la siguiente pregunta: ¿Crees que el ser humano ha incidido en la selección natural.? ¿De qué manera?

Selección Natural y evolución Una vez que un organismo o individuo de alguna especie sobrevive a un cambio o que simplemente existe en un momento o época dados, podemos decir que sólo por esta característica de estar vivo ha sido “seleccionado” naturalmente. ¿Con qué fin? Sólo con el fin de existir, y cumplir claramente sus funciones como especie y el nicho que el balance ecológico “le ha otorgado”.

Interdisciplinaridad

En conclusión, decimos que una especie ha evolucionado cuando los individuos de dicha especie han cambiado estructuras (figura 8) y características o procesos fisiológicos con respecto a sus antecesores. Ciertamente, la palabra evolución conlleva una significado de éxito en algunos ámbitos. Pero en el sentido estricto de la palabra, se refiere a cambios que permiten la adaptación, desarrollo y mejoramiento de las especies a través del tiempo (gráfico 4).

Reúnete en familia y realicen una lista con los rasgos físicos y conductuales de cada uno. ¿Quién se parece más a quién?

shutterstock

Familia Quechua de la Amazonía ecuatoriana.

Fig. 9 .

shutterstock

Fig. 10 .

shutterstock

Fig. 9 y 10. Estrategias adaptativas como el mimetismo de ciertos insectos (izq.) o la bioluminiscencia en ciertas esponjas (der.) son herramientas evolutivas de algunas especies, para adaptarse al medio, conseguir su alimento y sobrevivir a los depredadores.

Factores que intervienen en la evolución de las especies EVOLUCIÓN

CARACTERÍSTICAS INDIVIDUALES O POBLACIONALES

HERENCIA

CARACTERÍSTICAS SE HEREDAN A LOS HIJOS

VARIACIÓN GENÉTICA

Gráfico 4. Factores evolutivos.

SELECCIÓN NATURAL

SE REPRODUCE EL MÁS APTO

Siguiendo la huella de la evolución Los términos de selección natural y evolución se instalan en la comunidad científica desde antes de Darwin con el científico Jean Baptiste Lamarck (1844 – 1829) cuyos aportes fueron precursores a la teorías evolucionistas, con su postulados del transformismo acerca de las especies y sus cambios debido al ambiente y que eran heredables. El estudio de las Islas Galápagos y la variedad de sus especies permitieron a los naturalistas y científicos establecer diferencias y similitudes entre organismos. A partir de la Biología Molecular se pudieron establecer patrones de crecimiento y desarrollo y especialmente atribuirlos a la complejidad del ADN y sus efectos.

flickr.com

Fig. 11. Esta especie de Passiflora está en peligro de extinción. Se encuentra en Galápagos y es endémica de la región.

Sin embargo, los descubrimientos de Darwin y Wallace dieron pie a algo mayor y más complejo todavía. La evolución entendida a partir del endemismo y el aislamiento (figura 11). Estos fenómenos que han ocurrido en varias zonas del planeta han sido la clave para entender y comparar unas especies con otras, especialmente de rasgos genéticos cercanos. Es claro que el aislamiento geográfico como las Islas Galápagos, Australia y otros, han sido semilleros de adaptaciones debido al ambiente y al aislamiento entre especies (figura 12). Pero no es necesario un aislamiento para que exista la evolución. Y son necesarios los factores mencionados al inicio de este tema: adaptación, variación, ambiente y herencia cuyas huellas han sido estudiadas a través del tiempo por medio de ramas de la ciencia como la Ecología, Paleontología, Geología, Biogeografía, Biología y la Genética.

Sabías que... Los registros fósiles fueron las herramientas que permitieron desde un principio, encontrar pruebas de distribución geográfica, parentesco entre las especies y pruebas de especies extintas. Imagen de un lagarto prehistórico.

shutterstock

Fig. 12. El aislamiento de las especies trae como consecuencia limitaciones en el ambiente de desarrollo. shutterstock

Trabajo y aprendo En tu cuaderno de trabajo: 1. Analiza el texto y explica: ¿Por qué las diferencias pequeñas y sutiles entre las estructuras internas y externas de los organismos son las que han delineado las tendencias evolutivas? 2. Investiga cuáles son los rangos óptimos de temperatura para el ser humano, los corales marinos, los rinocerontes, y el árbol secuoya. 3. Reúnanse en grupos de 4 y definan qué es un factor limitante, escoge un parámetro como presión atmosférica, humedad, etc, y busquen cuatro ejemplos de organismos que se vean limitados por el factor escogido. Describe cómo es su limitación.

Exploremos los conocimientos • • • •

¿Qué es el relieve? ¿Cómo afecta el clima a las especies? ¿Qué es endemismo? ¿Sabes cuáles son las bioregiones?

Diversidad biológica y proceso evolutivo Desequilibrio Cognitivo

Además de los factores abióticos descritos anteriormente, que se manifiestan en las condiciones climáticas y las interrelaciones entre las especies, hay un factor muy importante que define asimismo la diversidad (figura 13). Es el relieve, y podemos definirlo como “el conjunto de formas complejas que producen elevaciones o depresiones en la superficie del globo terráqueo” (RAE, 2006). El relieve de la Tierra ha sufrido diversos procesos de enfriamiento y calentamiento de manera cíclica desde el origen mismo del planeta.

Al eliminar especies patógenas ¿se produce un desbalance ecológico?

Me conecto con las TIC Observa el siguiente documental acerca de una de las áreas más biodiversas del planeta. Está en el Ecuador, y se llama Yasuní. https://www.youtube.com/ watch?v=-EFgbTV3ZzQ

shutterstock

Fig. 13. La diversidad describe la cantidad de especies en un área determinada, en un momento determinado.

shutterstock

Pericos salvajes en una cueva del parque Yasuní, llamada Saladero de los Loros de Añangui. Algunos pertenecen al género Psittacidae.

Cuando la Tierra se fue enfriando después del Big Bang, este fue un proceso paulatino, especialmente en la superficie donde se formó una capa de gases que daría lugar a la atmósfera. Debajo de esta capa, el calor y el material fundido siguieron interactuando y formando grietas.

En la actualidad, el núcleo del planeta sigue siendo una masa fundida y cuando las presiones internas son altas, la consecuencia son el surgimiento de lava y material ígneo, a través de los volcanes terrestres, marinos y fumarolas.

El relieve y las placas tectónicas Aunque la corteza terrestre se ha conformado a través de los siglos y hace millones de años debido al enfriamiento, esta ha sufrido diversos cambios en el relieve, afectando la vida y evolución de las especies (figura 14). En el interior del planeta, en el nivel más profundo, sigue existiendo un ambiente incandescente y fluido formado por rocas ígneas fundidas que dieron lugar a la formación de los continentes y al lecho marino. Sin embargo, el material que surge de los volcanes, grietas y fumarolas marinas sigue formando nuevas estructuras terrestres en la actualidad, debido al enfriamiento por la atmósfera y por el agua de los océanos.

shutterstock

Fig. 14. La formación de montañas es una consecuencia del movimiento de las placas tectónicas.

Recordemos que las placas tectónicas son grandes extensiones de material litosférico que aunque son sólidas, se mueven o fluyen sobre un manto fundido llamado astenósfera. Se mueven a velocidades muy lentas y pueden cambiar de posición, como lo demostró la teoría de la Deriva Continental, postulada por Wegener, en 1912. Estos movimientos transformantes, convergentes o divergentes son el origen de terremotos, temblores, erupciones volcánicas, desplazamientos de tierra, modificaciones en el relieve y formación de montañas. 22

Condiciones que afectan el relieve Los factores bióticos y abióticos (gráfico 5) son los componentes de un ecosistema e interactúan entre ellos de manera constante, y en cualquier lugar del planeta. Una región será más o menos diversa de acuerdo al número de especies que contenga por unidad de área y a las condiciones medioambientales que brinde para el desarrollo de sus organismos.

Buen vivir

Condiciones que afectan el relieve

Factores exógenos

Factores endógenos

Clima, presión, temperatura, vientos, agua, suelo

Vegetación, animales, microorganismos y acciones del hombre

Gráfico 5. Condiciones que afectan al relieve

Cuando se habla de impacto ambiental, se trata de explicar que tipos de cambios tendrán lugar en un área determinada. Ya sea por sucesos naturales o por la acción del hombre. Cualquier cambio que se ejerza en un área puede afectar a los organismos que allí habitan. Cuando visites un área natural, procura no dañar pastos, plantas o animales, recoge la basura y no destruyas el hábitat de ningún animal.

El relieve, los procesos evolutivos y la diversidad El relieve es parte de los procesos evolutivos debido a los cambios que suscita en el desarrollo y función (nicho) de los organismos (figura 15). Las condiciones ambientales afectan tanto el suelo terrestre, subterráneo y acuático. Pero, además de soportar físicamente una gran cantidad de especies, el suelo ofrece reservas de agua, humedad y nutrientes en forma de compuestos, elementos o minerales, cuyo origen se remonta a la creación del planeta y los procesos químicos y físicos entre la biosfera y la litosfera (Margalef, 1986, p. 214). Es necesario en este punto correlacionar la evolución con el relieve, específicamente con la composición de los suelos. Estos fueron inicialmente de origen inorgánico y la atmósfera primitiva se encargó de enriquecerlos de minerales y elementos propios. La acción de los vientos y la temperatura así como las lluvias, fragmentaron y meteorizaron grandes rocas en polvos minerales (arcillas), que cubrieron los tipos de suelo. Con la llegada de los seres vivos, los componentes orgánicos enriquecieron de nutrientes, de diferente origen (carbono), los suelos de todas las regiones, incluyendo el lecho marino formando el sedimento del fondo. El relieve es entonces un factor preponderante pues es un espacio siempre cambiante que exige de sus moradores superficiales y subterráneos adaptaciones para que puedan vivir en los diferentes sustratos.

shutterstock

Interdisciplinaridad Reúnete en pareja y realicen un ensayo del siguiente tema: ¿Qué hubiera sucedido si la atmósfera primitiva no tuviera carbono?

Fig. 15. El íbice (Capra ibex), es una cabra de montaña especializada en trepar a las alturas.

Adaptaciones como patas grandes, rugosas o planas, pesadas (elefante) o livianas (arañas). Dedos adaptados de acuerdo a la dureza o no (arenoso, poroso) del suelo como animales ungulados (los ciervos, antílopes, camellos, y bóvidos como las vacas y bisontes). También las adaptaciones a las arenas del desierto donde el movimiento de las serpientes de arena es diferente a las serpientes arbóreas. Desequilibrio Cognitivo ¿Es posible que en el Ecuador se formen tornados y tsunamis?

Los animales acuáticos que viven en la columna de agua, en la zona del litoral o en el fondo marino presentan asimismo estructuras o adaptaciones que les permiten nadar libremente, estar sujetos al sustrato como muchos bivalvos y esponjas, o moverse con brazos (estrellas de mar ) o espinas (erizos) por las arenas del fondo. Todos estos factores han influido en la evolución de las especies, contando con los cambios en los lugares y condiciones del planeta.

Mutaciones y evolución Sabías que... Los tsunamis y tornados son eventos que causan modificaciones al relieve, además de todos los daños relacionados, pues suelen arrasar con la flora y fauna que encuentran en su recorrido.

shutterstock

Fig. 16. Las mutaciones son cambios que ocurren que no están programados dentro de la información genética y que detienen una secuencia de órdenes genéticas.

Tenemos entonces que las condiciones para la evolución de las especies hasta ahora son los factores bióticos, abióticos y la interrelación entre las especies, incluido el ser humano. Dentro de los factores genéticos existe uno que bien puede ser la base de todos los demás. Las mutaciones genéticas. De acuerdo al Diccionario de la Lengua Española (2006, p. 1011), se define una mutación como “una alteración producida en al estructura o en el número de los genes o de los cromosomas de un organismo transmisible por herencia” (figura 16).

También existen mutaciones causadas por partes de cromosomas que se trastocan entre un cromosoma y otro y no todas las mutaciones son heredables. En este texto repasaremos someramente el tipo de mutaciones que existen con el único fin de entender la importancia de las mismas para la evolución, pero para ahondar en estos temas, se recomienda revisar diversos textos más especializados. Es sumamente importante recordar que las mutaciones son la base de las modificaciones de las características que se expresan o no en los organismos o en sus descendientes. Y es igualmente importante establecer que las mutaciones es sí mismas no son “buenas o malas” en el sentido humano de la palabra. Para la salud, beneficio y evolución, sí puede decirse que una mutación puede ser buena para el mismo organismo si potencia o ayuda a la preservación y la de sus descendientes. Por el contrario, se hablará de un cambio o mutación negativa si las características heredadas por el cambio producen en el transcurso de la vida del individuo, dificultades para su desarrollo metabólico, físico o conductual que pueden ser extremas e incluso, causar la muerte. Y aún en este caso, será la naturaleza actuando de acuerdo a sus propias reglas. 24

Procesos de mutación Las mutaciones ocurren en la cadena de ADN cuando las bases nitrogenadas se ensamblan en los sitios equivocados (replicación); estos errores no son muy comunes pues existen enzimas reparadoras, pero debido a que la replicación, traducción y trascripción del ADN son procesos extremadamente rápidos ocurren fallas y hay agentes mutagénicos que pueden interferir en la cadena de ADN y sus procesos. Cada estructura, función, disposición o tamaño de cada tejido, órgano, sistema e incluso enzimas o compuestos sintetizados puede verse afectado por los errores en la disposición espacial de las bases que se traducen tanto en la aparición de estructuras nuevas, modificación de las ya existentes y/o deficiencia o ausencia de funciones en los sistemas en los organismos. Y son estos cambios los que permiten la evolución, entendiendo que son los causantes de las adaptaciones necesarias para afrontar cualquier cambio en el ambiente, sobrevivir a estos y heredar estas mejoras a sus descendientes, o por el contrario, morir en el intento.

Errores en la duplicación de ADN Factores ambientales extremos

Exposición a rayos UV CAUSA DE MUTACIONES Exposición a rayos Gamma y rayos X

Exposición a sustancias químicas (bencenos, asbesto, formaldehídos)

Consumo de drogas

Gráfico 6. Diferentes causas de las mutaciones.

Las mutaciones que ocurren en los organismos no siempre son heredables pues para ello deben ocurrir en las células sexuales y no en las células somáticas. Por otro lado, las mutaciones pueden ocurrir en cualquier célula del cuerpo si esta ha sido sometida a alguno de los factores que las causan (gráfico 6). Podemos entonces decir que las mutaciones son las responsables de los procesos evolutivos, potencian la selección natural, tienen una relación directa entre la sobrevivencia del más apto, y el ser humano se sirve de ellas para la fabricación de medicamentos por medio de la Ingeniería Genética, mejoramiento de especies para cultivo y crianza y reducción de enfermedades.

Diversidad y mutaciones Sintetizando este tema, podemos decir que la diversidad es la cantidad de variaciones y número de especies diferentes que hay en la naturaleza. Hay variedad de formas, tamaños, estructuras y cada especie tiene un nicho. A su vez, la relación entre las adaptaciones y la diversidad es realmente la clave en la cantidad de número de especies existentes, pues son estas herramientas la fuente del éxito de una especie, una población o una comunidad.

Buen vivir Durante el embarazo, muchas sustancias están contraindicadas en su consumo, debido a su alto poder mutágenico como las drogas, el alcohol y algunos medicamentos. Estas sustancias causan alteraciones en la secuencia de bases genéticas del embrión, produciendo daños irreparables en el feto.

shutterstock

Trabajo y aprendo En tu cuaderno de trabajo contesta: 1. ¿Qué mecanismos utilizan los organismos para equilibrar los cambios externos con su medio interno? Describe un ejemplo. 2. Escribe un ensayo en el que expliques con tus propias palabras la relación que existe entre relieve y evolución. 3. ¿Cómo han influido los procesos de aislamiento, como el endemismo, en la evolución de las especies? 4. En grupo de seis estudiantes encuesta sus ejemplos de organismos que están muy relacionados con el relieve donde viven. Justifiquen sus ejemplos. 25

Aplico y verifico mis conocimientos 1. ¿Cuál era la creencia con respecto al origen de los seres vivos hasta antes de los estudios de Lamarck? ¿Cuáles eran las características de tal postulado? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 2. Explica qué tipo de avances permitieron postular una teoría diferente del creacionismo y de qué manera afectaron al estudio de la evolución.

Evaluación continua

_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 3. Completa el esquema del árbol filogenético de la vida de los tres dominios y cuatro reinos clasificados por Carl Woese en el año de 1990.

ÁRBOL FILOGENÉTICO DE LA VIDA

ARCHAEA

PROTISTAS

4. ¿De qué manera afecta al ambiente las actividades del ser humano? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

5. Reúnete en grupo de 4 estudiantes y aporten cinco soluciones que puedan minimizar el impacto ambiental que tienen las actividades antropogénicas y compártelas en clase en una exposición oral. • Edificaciones:________________________________________________________________________ • Explotación minera:___________________________________________________________________ • Explotación maderera:_________________________________________________________________ • Acumulación de basuras:_______________________________________________________________ 26

Aplico y verifico mis conocimientos 6. ¿Por qué razón se dice que los factores ambientales determinan el desarrollo y supervivencia de los organismos? _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 8. Investiga en Internet la influencia en el planeta y sus consecuencias de los siguientes fenómenos: Fenómeno climático

Efectos y consecuencias

Corriente de Humboldt Fenómeno de El Niño Fenómeno de La Niña Vientos Alisios Los Monzones

Autoevaluación Marca con una X en Alcanzado si logras entender el enunciado de manera correcta y sin apoyo, o marca Por alcanzar, si requieres de una explicación más amplia del enunciado. Alcanzado 1. Los factores climáticos afectan el desarrollo de los seres vivos, de manera positiva o negativa. 2. La contaminación ambiental es un factor que limita de manera profunda la expansión de las especies. 3. Los organismos pueden tolerar ciertos cambios, pero no los cambios extremos. 4. Las características físicas, fisiológicas y comportamentales delimitan el área de vida de los organismos. 5. Las especies quimiosintéticas no necesitan de la luz para obtener su energía.

Por alcanzar

Evaluación continua

7. Describe la división del planeta de acuerdo a la radiación solar y responde: ¿De qué manera incide la radiación solar en la distribución de las especies en el planeta?

Síntesis de lo aprendido

UNI

D DA

Evolución de los seres vivos Selección natural y evolución

La selección natural es un fenómeno no tangible que ha sido puesto en evidencia a través de los resultados y estudios de especies ya extintas (ADN y fósiles) y actuales. Se habla de selección puesto que, de acuerdo a datos del pasado, sabemos que muchas especies ya no existen pero que otras miles descienden de muchas de ellas. A partir de este tipo de estudios se pudo definir entonces el árbol filogenético de los organismos, que nos muestra un ancestro común para todas las especies existentes.

Clasificación taxonómica de los seres vivos, organización evolutiva y ancestro común Los descubrimientos de Darwin y Wallace dieron pie a algo mayor y más complejo todavía. La evolución entendida a partir del endemismo y el aislamiento. Estos fenómenos que han ocurrido en varias zonas del planeta han sido la clave para entender y comparar unas especies con otras, especialmente de rasgos genéticos cercanos. Es claro que el aislamiento geográfico como las Islas Galápagos, Australia y otros, han sido semilleros de adaptaciones debido al ambiente y al aislamiento entre especies. Pero no es necesario un aislamiento para que exista la evolución. Y son necesarios los factores de adaptación, variación, ambiente y herencia cuyas huellas han sido estudiadas a través del tiempo por medio de ramas de la ciencia como la Ecología, Paleontología, Geología, Biogeografía.

Tipos de diversidad biológica El relieve es parte de los procesos evolutivos debido a los cambios que suscita en el desarrollo y función (nicho) de los organismos. Las condiciones ambientales afectan tanto el suelo terrestre, subterráneo y acuático. Pero, además de soportar físicamente una gran cantidad de especies, el suelo ofrece reservas de agua, humedad y nutrientes en forma de compuestos, elementos o minerales, cuyo origen se remonta a la creación del planeta y los procesos químicos y físicos entre la biosfera y la litosfera (Margalef, 1986, p. 214).

Proyecto Conociendo los límites de las especies Objetivos • I dentificar los factores ambientales que determinan la vida de los organismos. • Conocer de qué manera afectan el hábitat de algunas especies. • Aprender a cuidar el medio ambiente que nos rodea. • Aprender cuáles son los elementos necesarios en un hábitat para algunas especies. Materiales • • • • • •

cceso a Internet. A Acceso a bibliografía. Cuaderno de apuntes. Revistas, periódicos, bibliografía. Materiales reciclados. Goma o pegamento, pinturas.

shutterstock

Procedimientos 1. Formen grupo de tres estudiantes y: 2. Escoge tres animales que te parezcan más interesantes que vivan en un mismo hábitat. 3. Realiza una maqueta con la mayor cantidad de factores que son necesarios para el desarrollo y supervivencia de estas especies escogidas. 4. Moldea en plastilina, yeso, papel mache, arcilla o porcelana fría los animales seleccionados. 5. Moldea el ambiente (montañas, ríos, rocas, arena, hielo, árboles) que son necesarios para tus organismos escogidos. 6. Investiga en Internet las razones por las cuáles los elementos anteriores son necesarios para la vida de los animales y plantas de esos hábitats. 7. Presenta tu maqueta en clase y realiza una exposición en clase de tus descubrimientos.

Heteroevaluación 1. Explica: ¿qué es un rango o espectro de valores y cuál es la diferencia entre rango óptimo y valores extremos? _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 2. Define con tus palabras qué es la homeostasis. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________

Evaluación sumativa

_______________________________________________________________________________________ 3. Investiga que cómo se relaciona la función del bicarbonato de sodio presente en el torrente sanguíneo con los procesos homeostáticos. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 4. En grupo, describan de qué manera afecta a los organismos un cambio brusco en su ambiente. Realicen un sketch donde ejemplifiquen su respuesta. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 5. Completa el siguiente cuadro: Factores que afectan el ambiente

Consecuencias en los organismos

Temperaturas muy altas Temperaturas muy bajas Incendios Explotación forestal Contaminación industrial Acumulación de basuras Sismos y volcanismo 30

Coevaluación Resuelvan en parejas y evalúense entre compañeros. La selección natural es una herramienta que afecta los procesos evolutivos. El factor humano afecta a los organismos y su desarrollo. Analiza y responde lo siguiente: Antes de que existiera el ser humano sobre la Tierra, ¿existía la selección natural? Criterios para evaluarse entre compañeros

Alcanzado

Por alcanzar

Proporcionó datos útiles para la solución del problema. Su participación fue activa.

Buscó soluciones al planteamiento resolviendo dudas. Llegó a una conclusión razonable

Criterios para autoevaluarse

Alcanzado

1. Explica por qué razón el relieve juega un papel importante en los procesos evolutivos. 2. La evolución es la consecuencia de muchos procesos fisiológicos y genéticos. ¿Qué papel juega el factor ambiental?

3. Enumera cuáles son las herramientas para los procesos evolutivos.

4. Describe con tus palabras, en media carilla, qué es la selección natural

Por alcanzar

Evaluación sumativa

Aportó información adicional.