Guion del podcast: relacion entre mutacion, seleccion natural y herencia

 

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Cordial saludo, estudiantes de 10° grado, soy su interlocutor en el día de hoy, mi nombre es Carlos Mario Silva Fernandez, estudiante de licenciatura en Ciencias Naturales de la Universidad de la Sabana, Chía, Cundinamarca. El conocimiento transmitido en este podcast es en relacion al entorno vivo en los procesos biológicos, más específicamente en las relaciones entre mutuación, selección natural y herencia. ¿A quien le gusta la ciencia? ¿la biología? ¿Quién quiere estudiarla? Si eres apasionado por la ciencia, escucha esto podcast, y si no lo eres, escúchalo también con atención, que cualquier aprendizaje es ganancia.

Tengo como objetivo que ustedes como estudiantes, formulen hipótesis con base al conocimiento que les voy a transmitir. De la misma manera que, persistan autónomamente en la búsqueda de respuestas a sus preguntas.

De modo de introducción, definiré mutuación, selección natural y herencia, para posteriormente, relacionarlas. De manera personal, les recomiendo que escuchen atentamente, y tomen notas si esa es su manera de apoyarse, ya que este podcast trae una guía con preguntas.

Mutuación: ¿Han escuchado sobre este término? ¿Saben qué es? Uno de los primeros descubrimientos importantes sobre los genes fue que sufren mutaciones, cambios en la secuencia nucleotídica del DNA. Sin embargo, la tasa de mutación global es mucho mayor que la frecuencia de daños en el DNA, ya que todos los organismos tienen sistemas de enzimas que reparan ciertos tipos de lesiones del DNA.

Si una secuencia de DNA ha sufrido cambios y no se ha corregido, la replicación del DNA copia la secuencia alterada del mismos modo en el que copia una secuencia normal, estabilizando la mutación durante un numero indefinido de generaciones. En la mayoría de los casos, el alelo mutante no presenta una mayor tendencia que el alelo original a mutar otra vez.

Aunque la mayoría de las mutaciones no corregidas son o bien silenciosas (y no tienen un efecto discernible) o bien dañinas (como las que causan enfermedades hereditarias y cáncer), unas pocas son útiles. Puesto que se pueden transmitir a la siguiente generación (en las líneas celulares que dan lugar a los gametos), cabe destacar que las mutaciones son de vital importancia en la evolución. Las mutaciones proporcionan la variación entre individuos sobre la que actúan las fuerzas evolutivas. Las mutaciones son también útiles en la investigación, ya que proporcionan la diversidad del material genético que permite a los investigadores estudiar la herencia y la naturaleza molecular de los genes.

Las mutaciones alteran los genes de varias maneras. Actualmente los científicos determinan donde se produce una mutuación particular en un gen usando métodos de DNA recombinante para aislar el gen y determinar su secuencia de bases.

El tipo más simple de mutación, denominada cambio de base, implica un cambio en un único par de nucleótidos. A menudo estas mutaciones resultan de errores en el emparejamiento de bases durante el proceso de replicación. Por ejemplo, un par GC (Guanina-Citosina), o CG (Citosina-Guanina), o TA (Tiamina-Adenosina) puede reemplazar un par de bases AT (Adenosina-Tiamina). ¿Hasta aquí tienes alguna pregunta?

Ahora nos dirigimos a la selección natural. Aunque filósofos y naturalistas discutieron durante siglos el concepto de evolución, Charles Darwin y Alfred Wallace fueron lo primeros que llevaron la teoría de la evolución a la atención general y sugirieron un mecanismos verosímil, la selección natural, para explicarla. En su libro Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural publicado en 1859, Darwin sintetizaba muchos de los nuevos hallazgos en geología y biología. Presentó numerosas evidencias que apoyaban su hipótesis de que las formas actuales de vida descendían, con modificaciones, de formas previamente existentes. El libro de Darwin originó una tormenta de controversias tanto en la religión como en la ciencia, algunas de las cuales aún permanecen.

La teoría de la evolución de Darwin ha ayudado a configurar las ciencias biológicas de nuestros días. Su trabajo generó una gran oleada de observaciones e investigaciones científicas que proporcionaron muchas evidencias adicionales de que la evolución es la responsable de la enorme diversidad de los organismos de nuestro planeta. Incluso hoy en día, los detalles de los procesos evolutivos son un objetivo principal de investigación y discusión.

Darwin basó su teoría de la selección natural dos premisas: primero, los individuos de una especie muestran alguna variación entre sí.  Segundo, los organismos producen mucho mas descendientes de los que sobrevivirán para asegurar su reproducción. Tercero, los organismos compiten por los recursos necesarios como alimento, luz del sol y espacio. Aquellos individuos cuyas características les permiten obtener y utilizar los recursos son los que tienen mayor probabilidad. Cuarto, los sobrevivientes que se reproducen transmiten sus adaptaciones para la supervivencia a su descendencia. De este modo, los individuos mejor adaptados de una población, como promedio, dejan mas descendencia que otros individuos. Debido a esta reproducción diferencial, una proporción mayor de la población se adopta a las condiciones medioambientales que prevalecen. El ambiente selecciona a los organismos mejor adaptados para la supervivencia. Dese cuente que la adaptación supone camios en las poblaciones antes que cambios en los organismos individuales.  

Por último en tema de definición, la herencia ¿algunas/os de ustedes son apasionado por los genes, genética, cariotipos, entre otros? Los invito a que escuchen atentamente. Es fácil reconocer a miembros de la misma familia, por su notorio parecido. Sin embargo, las diferencias son también notables. Durante el siglo pasado se ha estudiado la causa de que unas personas hereden unos rasgos y no otros. La clave está en las células corporales, donde los cromosomas guardan la información necesaria para construir y operar cada células en “unidades” llamadas “genes”. Las células, al formar el cuerpo, determinan también su aspecto. En la reproducción, las personas transmiten a la siguiente generación sus cromosomas, en óvulos y espermatozoides.

Dentro del núcleo de cada célula del cuerpo hay 23 pares de cromosomas parecidos a hilos. Suele ser difícil verlos al microscopio, porque son largos, finos y enroscados. Sin embargo, son visibles cuando la célula esta a punto de dividirse, porque se acortan y se hacen más gruesos. Para generar un cariotipo como este se corta una fotografía de los cromosomas. Los pares que encajan se ordenan por tamaños, del 1(el más grande) al 22 (el menor). Estos pares, llamados “autosomas”, controlan la mayoría de las características del cuerpo. El resto son los cromosomas sexuales.

Por parte de los cromosomas sexuales, este único par de cromosomas es responsable del sexo de una persona. Los masculinos son diferentes de los femeninos, por supuesto. Las células corporales de la mujer contienen un par de cromosomas sexuales llamadas X, que encajan. Los cromosomas sexuales del hombre no encajan. Sus células contienen un cromosoma X emparejado con un cromosoma Y.

Mirándolo desde el punto de vista genealógico, cada individuo se ha desarrollado a partir de un cigoto, u ovulo fertilizado, surgido de la fecundación de un ovulo de su madre por el espermatozoide de su padre. Ovulo y espermatozoide contienen el mismo numero de cromosomas, pero algunos genes (los invito a que investiguen las instrucciones genéticas) que transportan son diferentes. Transmitir una nueva combinación de genes a los hijos o hijas significa que, aunque una generación se parece a la anterior, la hija no es igual a su madre (ni a su padre). Todos, salvo los gemelos idénticos, tenemos una combinación única de genes en los cromosomas. 

En el caso de la reproducción sexual, casi todas las células del cuerpo son diploides (dobles): tienen dos juegos de cromosomas. Sin embargo, las células sexuales (espermatozoides y óvulos) son diferentes. Nacen de una división celular especial, llamada “meiosis”, y contienen un solo juego de cromosomas, por lo que se llaman “haploides” (simples). Tras la fertilización, cuando se juntan el ovulo y el espermatozoide, el cigoto resultante tiene 46 cromosomas. Los haploides se han unido para formar una diploide.

Un tema muy interesante dentro de la herencia es la clonación. La clonación produce individuos nuevos, llamados “clones”, idénticos genéticamente a su “madre”, sin reproducción sexual. En 1997, unos científicos escoceses crearon a la oveja Dolly, si, crearon una oveja, el primer mamífero clonado a partir de una celular obtenida de un adulto. El núcleo de la célula se inyectó en un ovulo de otra oveja cuyo núcleo ya se había extraído. Este “ovulo” se implantó después en el útero de una ovejo, donde creció hasta convertirse en Dolly, se preguntarán ¿Se puede practicar esto con los humanos? No se ha logrado clonar seres humanos y muchos países, incluso, han declarado ilegales las pruebas para lograrlo.

Les propongo un ejercicio, que todo el mundo intente enroscar la lengua en forma de “U”. Enroscar la lengua, es una característica controlada por los genes, lo que quiere decir que algunas personas pueden, hacerlo pero otras no.

Muchos aspectos de la herencia humana dependen de eventos aleatorios. El sexo de una persona depende de la probabilidad, del 50% de que el ovulo de la madre sean fertilizado por un espermatozoide con un cromosoma sexual X o Y. De la mayoría de los embarazos nace un solo individuo, pero la posibilidad aleatoria, de que se liberen dos óvulos y sean fertilizados al mismo tiempo, o de que un solo ovulo fertilizado se divida en dos, da lugar, a veces, al nacimiento de gemelos. Las mutaciones aleatorias pueden afectar a genes sueltos o a cromosomas enteros. Las alteraciones provocadas por los genes mutados se transmiten a futuras generaciones. Los cromosomas extra, elegidos al azar en la meiosis, pueden llevar los óvulos o los espermatozoides en la fertilización, dando lugar a afecciones como el síndrome de Down.

Si llegamos a relacionar las mutaciones con la selección natural. Darwin no conocía el DNA ni entendía los mecanismos de la herencia. Los científicos saben ahora que la mayoría de las variaciones entre individuos son el resultado de variedades diferentes de genes que codifican cada característica. La principal fuente de estas variaciones son las mutaciones aleatorias, cambios químicos o físicos en el DNA que persisten y pueden heredarse. Las mutaciones modifican genes y proporcionan, mediante proceso, la materia prima para la evolución.

La selección natural actúa para eliminar las mutaciones desventajosas; por tanto, está actuando continuamente para proteger a la especie de la decadencia mutacional. Sin embargo, la mutación desventajosa surge a la misma velocidad a la que la selección natural la elimina, por lo que las poblaciones nunca están completamente limpias de formas mutantes desventajosas de los genes. Esas mutaciones que no resultan ventajosas pueden ser el origen de enfermedades genéticas que pueden transmitirse a la siguiente generación. La selección natural no actúa sobre las mutaciones neutrales, pero las mutaciones neutrales pueden cambiar de frecuencia por procesos aleatorios. Existen controversias sobre el porcentaje de mutaciones que son neutrales, pero generalmente se acepta que, dentro de las mutaciones no neutras, las mutaciones desventajosas son mucho más frecuentes que las mutaciones ventajosas. Por tanto, la selección natural suele actuar para reducir el porcentaje de mutaciones al mínimo posible; de hecho, el porcentaje de mutaciones observado es bastante bajo.

Próximamente…. Si desean otros podcast, en referencia al proyecto genoma humano, pueden comunicarse con el profesor que les colocó este Podcast, para que él se comunique con mi asesor.