Evolución: ejercicios de la PAU de Biología de Andalucía resueltos

Planteamiento La evolución necesita que en una población haya individuos distintos y heredables entre los que actúe la selección natural.

1. Las mutaciones son cambios en el ADN que aparecen al azar; son la fuente primaria de nuevos alelos, es decir, de variabilidad genética.

2. La recombinación en la meiosis mezcla esos alelos, y la selección natural favorece los que dan ventaja en un ambiente: su frecuencia aumenta en la población a lo largo de las generaciones.

3. Sin mutaciones no habría variación nueva sobre la que actuar, y a largo plazo no podrían surgir especies nuevas ni aumentar la biodiversidad.

Planteamiento Solo se hereda lo que va en los gametos.

1. Tienen que mutar las células de la línea germinal: los gametos (óvulos o espermatozoides) o las células que los originan.

2. Una mutación en una célula somática (de la piel, del hígado…) solo pasa a las células que salen de ella por mitosis, en ese individuo, y no llega a la descendencia.

Planteamiento Hoy la técnica más usada para cambiar un gen concreto es la edición génica con CRISPR-Cas9.

1. Técnica: la edición génica con el sistema CRISPR-Cas9. Un ARN guía, de secuencia complementaria al gen elegido, lleva la nucleasa Cas9 hasta ese punto exacto del ADN, que lo corta; al repararse el corte, se introduce el cambio.

2. Ventaja: es dirigida y precisa. Se elige el gen que se modifica y también el tipo de cambio (inactivarlo, corregir una base, insertar una secuencia).

3. En cambio, los agentes físicos (radiaciones) y químicos causan mutaciones al azar, en cualquier lugar del genoma y de cualquier tipo, y después hay que buscar entre muchísimos individuos el que tiene la mutación útil.

Planteamiento Se piden dos aplicaciones de la edición génica.

1. En agricultura: plantas con genes editados para que resistan plagas o enfermedades, o toleren la sequía.

2. En medicina: terapia génica, corrigiendo o inactivando el gen responsable de una enfermedad en las células del paciente (por ejemplo, en enfermedades de la sangre).

3. Otras: microorganismos modificados para la biorremediación (degradar contaminantes) o para fabricar sustancias de interés.

Planteamiento La meiosis es la división celular que forma células haploides ($n$), los gametos o las esporas, a partir de una célula diploide ($2n$).

1. Reducción del número de cromosomas: de una célula $2n$ salen cuatro células $n$. En la reproducción sexual, cuando dos gametos $n$ se unen en la fecundación, el cigoto vuelve a ser $2n$; sin meiosis, el número de cromosomas se duplicaría en cada generación. En la especie humana, $2n=46$ y los gametos tienen $n=23$.

2. Fuente de variabilidad genética: por la recombinación y por el reparto al azar de los cromosomas homólogos, cada célula hija lleva una combinación de alelos distinta. Esa variabilidad es la materia prima sobre la que actúa la selección natural, así que la meiosis es clave en la evolución de las especies.

Planteamiento Los dos procesos ocurren en la primera división meiótica y combinan de formas nuevas los alelos de origen materno y paterno.

1. Recombinación genética: en la profase I los cromosomas homólogos se aparean e intercambian fragmentos entre cromátidas no hermanas por sobrecruzamiento (entrecruzamiento o crossing-over); los puntos de intercambio se ven como quiasmas.

2. Así, cada cromátida resultante mezcla alelos del cromosoma de origen materno y del de origen paterno: aparecen combinaciones de alelos que no estaban en ninguno de los cromosomas de partida.

3. Segregación cromosómica: en la anafase I se separan los homólogos de cada par, y cada uno va a un polo al azar, con independencia de lo que hagan los demás pares. Cada gameto recibe así una mezcla aleatoria de cromosomas de origen materno y paterno.

4. Con $n$ pares de homólogos hay $2^n$ combinaciones posibles solo por este reparto; en la especie humana, con $n=23$, son más de $8$ millones de gametos distintos, sin contar la recombinación.

   $2^{23}\approx 8{,}4\cdot 10^{6}$

Planteamiento La evolución explica el origen de la diversidad de los seres vivos a partir de antepasados comunes.

1. Es el proceso por el que las poblaciones de seres vivos cambian sus características heredables (genéticas y fenotípicas) a lo largo de las generaciones.

2. Al acumularse esos cambios durante mucho tiempo, las poblaciones se adaptan a su ambiente y pueden originar especies nuevas a partir de otras ya existentes.

Planteamiento La homología se basa en el origen común, no en la función.

1. Son estructuras u órganos de especies distintas que tienen el mismo origen evolutivo (proceden de una estructura de un antepasado común) y una organización interna parecida, aunque su forma y su función puedan ser distintas.

2. Ejemplo: el brazo humano, el ala del murciélago y la aleta de la ballena tienen los mismos huesos básicos, pero sirven para manipular, volar y nadar.

3. Son una prueba de la evolución. No hay que confundirlas con las estructuras análogas, que tienen la misma función pero distinto origen, como el ala de un insecto y la de un ave.

Planteamiento La selección natural es el mecanismo evolutivo que propusieron Darwin y Wallace.

1. En una población hay variabilidad heredable entre los individuos, y nacen más individuos de los que pueden sobrevivir.

2. Los individuos con las variantes mejor adaptadas al ambiente sobreviven y se reproducen más, de modo que transmiten esas características a más descendientes.

3. Así, generación tras generación, aumenta en la población la frecuencia de los fenotipos (y de los alelos) más favorables.

Planteamiento Las mutaciones son la fuente primaria de la variabilidad genética.

1. Una mutación es una alteración del material genético (el ADN, o el ARN en algunos virus) que puede transmitirse a las células hijas y, si ocurre en las células reproductoras, a la descendencia.

2. Según su extensión pueden ser génicas (cambian la secuencia de un gen), cromosómicas (cambian la estructura de un cromosoma) o genómicas (cambian el número de cromosomas).

3. Pueden ser espontáneas o estar inducidas por agentes mutágenos, como las radiaciones o algunas sustancias químicas.