En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Cómo señalan las estructuras corporales compartidas y el ADN a ancestros comunes?
El brazo humano, el ala de un murciélago y la aleta de una ballena hacen trabajos muy distintos, pero están formados por los mismos huesos. En esta lección compararás estructuras corporales, embriones y ADN de diferentes especies. Verás cómo cada tipo de evidencia, y la coincidencia entre ellas, respalda la idea de que los seres vivos comparten ancestros comunes.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
Estructuras homólogas
- Estructuras homólogas: mismo diseño básico, funciones distintas
- Se heredan de un ancestro común
- Las extremidades anteriores de los mamíferos tienen los mismos huesos
- Los distintos usos vienen de cambios en la forma y el tamaño
Las extremidades anteriores de un humano, un gato, una ballena y un murciélago sirven para agarrar, caminar, nadar y volar. Sin embargo, cada extremidad tiene los mismos huesos en el mismo orden: un hueso superior (el húmero), dos huesos inferiores (el radio y el cúbito), un grupo de huesos de la muñeca (los carpos) y los dedos. Estructuras como estas son estructuras homólogas. La mejor explicación es que estos animales heredaron la misma extremidad básica de un ancestro común, y la selección natural la transformó para distintos usos.
Estructuras homólogas, análogas y vestigiales
- Análogas: función parecida, pero estructura y origen distintos
- Las estructuras análogas no muestran ancestro común
- Vestigiales: estructuras reducidas con poco o ningún uso
- Las estructuras vestigiales son restos de los ancestros
| Tipo | Qué es | Ejemplo | ¿Muestra ancestro común? |
|---|---|---|---|
| Homóloga | Estructura parecida que viene de un ancestro común, muchas veces con funciones distintas | Brazo humano y aleta de ballena | Sí |
| Análoga | Función parecida, pero estructura y origen distintos | Ala de un murciélago y ala de un insecto | No. Evolucionaron por separado en ambientes parecidos. |
| Vestigial | Estructura reducida con poca o ninguna función | Huesos pequeños de la cadera en las ballenas, coxis en los humanos | Sí. Son restos de estructuras de los ancestros. |
No toda semejanza es evidencia de un parentesco cercano. El ala de un murciélago y el ala de un insecto permiten volar, pero tienen estructuras y orígenes distintos, así que son estructuras análogas. Los ambientes parecidos pueden favorecer soluciones parecidas en grupos que no están emparentados, y a eso se le llama evolución convergente. Las estructuras vestigiales, como los huesos pequeños de la cadera de las ballenas, han perdido casi toda su función original. Tienen sentido como sobras de ancestros que tenían patas.
Los embriones muestran un ancestro compartido
- Los embriones tempranos de los vertebrados se parecen
- Todos tienen bolsas faríngeas y una cola
- Estas características se convierten en estructuras adultas distintas
- Un desarrollo parecido apunta a ancestros compartidos
| Característica del embrión | Presente en embriones de | En qué se convierte |
|---|---|---|
| Bolsas faríngeas | Peces, reptiles, aves, mamíferos (incluidos los humanos) | Branquias en los peces; partes del oído y la garganta en los humanos |
| Cola | Peces, reptiles, aves, mamíferos (incluidos los humanos) | Cola en muchos animales; el coxis en los humanos |
Al principio del desarrollo, los embriones de peces, reptiles, aves y mamíferos comparten características, como las bolsas faríngeas y una cola. En los peces, las bolsas se convierten en branquias. En los humanos, se convierten en partes del oído y la garganta, y la cola se convierte en el coxis. Es difícil explicar por qué un embrión humano desarrollaría bolsas parecidas a branquias, a menos que los humanos hayan heredado este patrón de desarrollo de ancestros lejanos.
Evidencia del ADN y de las proteínas
- Toda la vida usa ADN y el mismo código genético
- Las especies emparentadas tienen ADN y proteínas más parecidos
- Menos diferencias significan un ancestro común más reciente
- El citocromo c es una proteína que se encuentra en muchas especies
Todos los seres vivos usan ADN y casi el mismo código genético, lo que es evidencia de un ancestro común. Comparar el ADN o las proteínas de distintas especies agrega más detalle. Las mutaciones se acumulan con el tiempo, así que mientras más tiempo llevan separadas dos especies, más diferencias tienen su ADN y sus proteínas. La gráfica compara el citocromo c humano, una proteína que se usa en la respiración celular, con la misma proteína de otras especies (valores aproximados). Las especies que consideramos muy emparentadas con los humanos, como los chimpancés y los monos, tienen pocas diferencias, y los parientes lejanos, como la levadura, tienen muchas.
Las líneas de evidencia coinciden
- Los fósiles, la anatomía, los embriones y el ADN son independientes
- Apuntan al mismo árbol genealógico
- La coincidencia de muchas fuentes hace que la evidencia sea sólida
Cada tipo de evidencia se descubrió por separado, por científicos distintos que usaron métodos distintos. Cuando se comparan, cuentan la misma historia. Las especies que tienen estructuras homólogas y embriones parecidos también tienden a tener ADN parecido, y los fósiles muestran el orden en que aparecieron sus grupos. Cuando muchas líneas de evidencia independientes coinciden, los científicos tienen mucha confianza en la conclusión, y por eso el ancestro común se acepta como una teoría bien respaldada.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Comparar secuencias de ADN
La tabla muestra un segmento de 20 bases del mismo gen en tres especies. Encuentra el porcentaje de bases idénticas entre la especie A y la especie B, y entre la especie A y la especie C. ¿Qué especie está más emparentada con A?
| Especie | Secuencia de ADN (20 bases) |
|---|---|
| A | ATGGCTAAGCTTGACCATGA |
| B | ATGGCTAAGCTCGACCGTGA |
| C | ATAGCCAATCTAGATCACGA |
Mostrar la solución
- A y B: las secuencias son distintas en 2 posiciones (12 y 17), así que coinciden 20 − 2 = 18 bases. 18 ÷ 20 × 100 = 90%
- A y C: las secuencias son distintas en 6 posiciones (3, 6, 9, 12, 15, 18), así que coinciden 20 − 6 = 14 bases. 14 ÷ 20 × 100 = 70%
- Conclusión: la especie B se parece más a A (90% en comparación con 70%). Menos diferencias en el ADN sugieren un ancestro común más reciente, así que B está más emparentada con A.
- Respuesta: A y B son idénticas en 90% y A y C son idénticas en 70%, así que B está más emparentada con A.
Ejemplo 2: Datos del citocromo c
Usa la gráfica de las diferencias del citocromo c con respecto al de los humanos. (a) ¿Qué especie tiene la proteína más parecida a la de los humanos? (b) ¿Qué está más emparentado con los humanos, un perro o un pollo? (c) ¿Cuántas diferencias más tiene la levadura que el atún?
Mostrar la solución
- (a) Más parecida: el chimpancé, con 0 diferencias.
- (b) Perro o pollo: el perro tiene 10 diferencias y el pollo tiene 13. Menos diferencias sugieren un ancestro común más reciente, así que el perro está más emparentado con los humanos.
- (c) Levadura y atún: 44 − 21 = 23 diferencias más.
- Respuesta: (a) El chimpancé. (b) El perro. (c) 23 más.
Ejemplo 3: ¿Homóloga o análoga?
(a) Compara los huesos de un brazo humano y de una aleta de ballena. ¿Son homólogos o análogos? (b) El ala de un murciélago y el ala de un insecto sirven para volar. ¿Son homólogas o análogas? Explica cada respuesta.
Mostrar la solución
- (a) Brazo humano y aleta de ballena: homólogos. Los dos tienen un húmero, un radio y un cúbito, carpos y dedos en el mismo orden, aunque uno sirve para agarrar y el otro para nadar. Se heredaron de un ancestro común de los mamíferos.
- (b) Ala de murciélago y ala de insecto: análogas. Las dos sirven para volar, pero el ala de un insecto no está formada por los mismos huesos. Evolucionaron por separado, así que no muestran un ancestro común reciente.
- Respuesta: (a) Homólogos (mismos huesos, funciones distintas). (b) Análogas (misma función, estructura distinta).
Práctica
Nombra los huesos de una estructura homóloga, clasifica estructuras como homólogas o análogas, usa datos de proteínas y de ADN para comparar especies y explica una estructura vestigial. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
- Hoja de práctica: Evidencia anatómica y molecular (PDF) (en inglés)
- Clave de respuestas: Evidencia anatómica y molecular (PDF) (en inglés)
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Estructuras homólogas: mismo diseño que viene de un ancestro común
- Estructuras análogas: función parecida, origen distinto
- Las estructuras vestigiales son restos de los ancestros
- ADN y proteínas más parecidos significan parientes más cercanos
- Muchas líneas de evidencia independientes coinciden
De vuelta a la pregunta esencial: los fósiles, las estructuras corporales, los embriones y el ADN apuntan a la misma conclusión: los seres vivos comparten ancestros comunes. Las estructuras homólogas y vestigiales y los embriones parecidos muestran una herencia compartida, y las diferencias en el ADN y en las proteínas miden qué tan emparentadas están las especies. A continuación, aprenderás cómo los científicos convierten esta evidencia en modelos de parentesco llamados cladogramas.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS4-1: Comunicar información científica que muestre que el ancestro común y la evolución biológica están respaldados por múltiples líneas de evidencia empírica.
Ideas disciplinarias básicas: LS4.A Evidencia de ancestro común y diversidad