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¿Por qué no pueden reproducirse genéticamente dos especies diferentes para dar una descendencia viable?

¿Por qué no pueden reproducirse genéticamente dos especies diferentes para dar una descendencia viable?


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¿Cuál es la razón por la que solo los organismos que pertenecen a la misma especie pueden producir una descendencia viable y reproductivamente sana, pero los organismos de dos especies diferentes no pueden?


La respuesta corta es que "diferentes especies" son definido como "no poder producir descendencia viable". Entonces, la respuesta a su pregunta es que es una tautología; es así porque así se define. Estás haciendo una pregunta sobre palabras, no sobre biología. Si pudieras persuadir a la gente de que una "especie" era "cualquier cosa que viva en la misma zona", entonces "especies diferentes" podrían reproducirse perfectamente.

Más específicamente, hay muchas definiciones diferentes de "especie", y estás haciendo una pregunta sobre una definición en particular, el concepto de "especie biológica" que fue presentado por primera vez por Ernst Mayr en 1942 en su libro Systematics and the Origin of Species. La definición de Mayr es útil, pero está lejos de ser la única; hay literalmente docenas de otras definiciones de "especie". Consulte El problema de las especies de Wikipedia para obtener más información.

Aún así, vale la pena preguntarse por qué la biología tiene (hasta cierto punto) "especies" que no se cruzan; La definición de Mayr se ha mantenido porque es útil. Lo primero que hay que considerar es lo notable que es que dos individuos (de la misma especie) puedan cruzarse. ¡No es la opción predeterminada! Hay miles de peculiaridades altamente especializadas que permiten que se produzca la fertilización. Los machos y las hembras tienen que estar increíblemente afinados para reconocerse entre sí, para que el esperma y el óvulo se encuentren, para que el espermatozoide identifique el óvulo, para ingresar y mezclar material genético ... la cascada es tremendamente improbable y debe mantenerse rigurosamente .

Entonces, cuando no se mantiene, cuando no hay presión de selección en dos poblaciones, inevitablemente habrá una deriva genética que interrumpirá aleatoriamente este sistema ajustado. Si una población de, digamos, ratones de campo está aislada en una isla, seguirán teniendo presión para poder cruzarse con otros ratones de campo en la isla, pero si no pueden cruzarse con los del continente, no habrá ninguno. consecuencias, y por lo tanto, durante un tiempo suficiente, se desviarán y perderán esa capacidad, al igual que muchos simios, al no sufrir ninguna consecuencia por no sintetizar la vitamina C, perdieron gradualmente esa capacidad debido a la deriva aleatoria.

Tiene otro lado. Se pueden seleccionar positivamente dos poblaciones en la misma ubicación para que no puedan cruzarse. Piense en dos grupos de pinzones, uno con picos pequeños y finos que comen semillas diminutas en el interior de las piñas y otro con picos gruesos que aplastan y comen nueces de cáscara gruesa. A cada uno le va bien, pero pueden cruzarse y producir descendencia con picos intermedios: demasiado gruesos para alcanzar las semillas finas que uno de los padres come, pero demasiado delicados para triturar las nueces que come el otro padre. Esos descendientes intermedios morirán y ambos padres habrán desperdiciado sus recursos criándolos. Ambos padres estarían mejor si no se reprodujeran entre sí, sino que solo se reprodujeran con los de su propia especie para producir una descendencia especializada y eficiente. Ahora existe una presión de selección sobre las aves para que reconozcan su propia especie (tal vez a través de canciones o exhibiciones de apareamiento) y, en última instancia, para que sean intersériles, de modo que nunca desperdicien recursos en la descendencia no apta. Hay una gradación de separación a lo largo del tiempo, en la que las diferentes poblaciones se vuelven cada vez más distintas. Eventualmente, en algún momento arbitrario, los humanos comienzan a llamarlos "especies", pero eso es solo nosotros, no biología.

"Especie" es un concepto importante, pero no es especial en la evolución; la especiación es solo un aspecto de la selección natural, no tiene nada de mágico.


En los organismos que se reproducen sexualmente, la fusión de los gametos inicia el proceso de desarrollo embrionario. Si se produce la unión de gametos entre dos especies genéticamente distintas, puede haber dos situaciones:

  1. Mismo número de cromosomas: aunque el número de cromosomas es el mismo, durante la primera mitosis, es posible que sus centrómeros no estén dispuestos en el mismo plano. Como resultado, se produce la detención del ciclo de división celular, deteniendo un mayor desarrollo.
  2. Diferente número de cromosomas: los cromosomas adicionales que no están emparejados conducen a una tensión diferencial en los microtúbulos que nuevamente interrumpe el ciclo de división celular.

Descripción de los puntos de control de la división celular.


Genética de árboles

La genética de los árboles es el estudio de los genes de los árboles, las unidades de transmisión de características hereditarias dentro de los árboles. Cada gen suele ser un segmento de una molécula de ADN o ARN dentro de un cromosoma que controla la producción.

de aminoácidos o proteínas específicos que, a su vez, influyen en características específicas del desarrollo de un árbol, como la forma y función de las hojas. Tales características se transmiten de padres a hijos y, por lo tanto, son los controladores fundamentales de lo que determina una especie de otra, así como subespecies o ecotipos.

Las especies generalmente se diferencian entre sí porque tienen genes únicamente diferentes y, por lo tanto, formas, tamaños, funciones y, lo más importante, características reproductivas identificables y únicas. Una definición de una especie única es que no puede aparearse con otra especie y producir descendencia viable. En los árboles, esto puede deberse a que dos árboles diferentes producen flores y polen en diferentes momentos, el polen puede tener diferentes formas y tamaños y no es capaz de ingresar y fertilizar otras especies & # 8217 flores, o las flores pueden tener características que no permiten el polen de otras especies. especies para fertilizarlos.

En algunos casos, dos especies estrechamente relacionadas pero diferentes pueden producir una descendencia viable que tenga las características de ambas especies. Esto se llama híbrido y, a menudo, es estéril o no puede reproducirse. En los animales, un ejemplo común es la descendencia entre un caballo y un burro, que produce una mula. En los árboles, el ejemplo más común son los cruces entre especies de la familia de los álamos, llamados álamos híbridos. Como se mencionó anteriormente, los híbridos a menudo no pueden reproducir sus propios descendientes y la mayoría de los híbridos no se convierten en adultos con buenas características de supervivencia. Ocasionalmente, un híbrido puede tener rasgos específicos que son muy deseados, como frutos más grandes, crecimiento de altura más rápido, hojas de diferentes colores, por lo que pueden ser producidos artificialmente por humanos para propósitos específicos.

En la naturaleza, la variación genética que se produce y conduce a diferentes especies está determinada por cinco procesos principales:

Mutación El proceso en el que se produce un error cuando los genes se duplican o se transfieren a la descendencia. La gran mayoría de las mutaciones son dañinas y conducen a la muerte del individuo, pero ocasionalmente una mutación da como resultado una característica beneficiosa, como una mayor tolerancia al sol o a la sequía, crecimiento de raíces alargadas, diferentes formas o colores de las hojas y una floración más temprana. Si estas características dan a un individuo una ventaja de supervivencia, esta mutación tiene una alta probabilidad de perpetuarse dentro de la descendencia de ese individuo. Seleccion natural Si los genes específicos (como los de mutaciones) de un organismo individual le dan una ventaja de supervivencia, tiene una mayor probabilidad de producir más descendencia que, a su vez, tendrá una mayor ventaja de supervivencia. Esto conduce al eventual dominio de este rasgo genético en una población local. Por ejemplo, los árboles en climas áridos tienden a tener hojas pequeñas y gruesas para ayudarlos a conservar el agua en comparación con los árboles en áreas más húmedas, donde los árboles con hojas grandes y delgadas no tienen una desventaja competitiva. La selección natural, por lo tanto, permite el desarrollo de poblaciones dentro de una especie que puede estar más adaptada a las características locales, como el momento del invierno y la primavera, incendios forestales frecuentes, disponibilidad de agua y nutrientes, y resistencia a plagas y patógenos. Estas variaciones geográficas en una especie se denominan ecotipos o subespecies. Si se aíslan lo suficiente de la población general, pueden desarrollar características que se vuelven lo suficientemente únicas como para calificarlos como una especie diferente. Migración Este es el movimiento general de información genética a través de una población más grande a través de la dispersión de polen o semillas. Por lo general, este movimiento no ocurre a grandes distancias y, por lo tanto, un gran paisaje natural cubierto por árboles de la misma especie consistirá en grupos de árboles interrelacionados llamados familias y vecindarios, cada uno con rasgos genéticos específicos y exclusivamente similares, aunque no lo suficientemente diferentes como para ser considerados ecotipos o subespecies. Deriva genética Dentro de una población, pueden ocurrir diferencias o variaciones aleatorias en la composición genética cuando una mutación interactúa con la selección natural para crear un rasgo único en una especie. Esto ocurre a menudo en poblaciones pequeñas y aisladas en las que hay poca migración de polen o semillas externas. Las diferencias entre el pino ponderosa de Black Hills (dos agujas por fascículo) y el pino ponderosa de las Montañas Rocosas del norte (tres agujas por fascículo) se deben a la deriva genética, ya que sus poblaciones están aisladas entre sí por cientos de millas de pradera seca. Hibridación La reproducción entre dos especies diferentes, a menudo estrechamente relacionadas, que dan como resultado una descendencia se llama hibridación. La mayoría de los híbridos, al igual que las mutaciones, no producen descendencia viable o apta y, por lo tanto, no prosperan. Ocasionalmente, un híbrido tendrá características competitivas superiores que le permitirán una ventaja reproductiva. Estos híbridos eventualmente pueden convertirse en una subespecie o en su propia especie.

La genética de los árboles y los procesos que los controlan son las razones por las que tenemos muchas especies diferentes de árboles y son vitales para crear la biodiversidad en la tierra. La adaptación genética permite a las especies colonizar tierras que pueden no haber sustentado la vida y adaptarse para utilizar de manera más eficiente los recursos disponibles en cualquier paisaje en particular.

Los seres humanos han utilizado la reproducción genética y, más recientemente, el empalme de genes (el empalme artificial de ciertos genes de una especie a otra especie & # 8217 ADN) para crear plantas y animales que: producen mayores cantidades de alimentos, como muchos cultivos de cereales y vegetales específicos. razas de caballos, como Bélgica para tirar o pura sangre para carreras y razas de árboles que crecen más rectos y más altos para la producción de madera, como el pino loblolly, o que son más resistentes a enfermedades introducidas exóticas, como pinos blancos resistentes a la roya ampolla europea . El cambio climático puede crear condiciones en las que los árboles que tienen adaptaciones genéticas específicas al momento de las heladas y la primavera, la disponibilidad de humedad y las plagas y patógenos, etc., ya no están bien adaptados al nuevo clima. Aunque los procesos genéticos pueden permitir que cada especie se adapte, este proceso puede llevar varios siglos porque los árboles tardan en madurar y producir descendencia. Cuanto más rápido sea el cambio climático que pueda ocurrir, mayores serán las posibilidades de que una especie o ecotipo se extinga. La asistencia humana para ayudar a las especies a migrar y adaptarse puede moderar los impactos negativos si se produce un cambio climático rápido.

Lectura relacionada:
Harper John L. 1977. Biología de poblaciones de plantas. Academic Press, Nueva York. 892 págs.

Wenger Karl F. (ed.) 1984. Forestry Handbook segunda edición. John Wiley and Sons, Nueva York. 1335 págs.


Conexión Evolution

La hipótesis de la reina rojaLa variación genética es el resultado de la reproducción sexual, pero ¿por qué son necesarias variaciones continuas, incluso en condiciones ambientales aparentemente estables? Introduzca la hipótesis de la Reina Roja, propuesta por primera vez por Leigh Van Valen en 1973. Leigh Van Valen, "Una nueva ley evolutiva", Teoría evolutiva 1 (1973): 1–30 El concepto fue nombrado en referencia a la carrera de la Reina Roja en el libro de Lewis Carroll, Através del espejo.

Todas las especies coevolucionar (evolucionar junto) con otros organismos. Por ejemplo, los depredadores evolucionan con sus presas y los parásitos evolucionan con sus anfitriones. Cada pequeña ventaja obtenida por una variación favorable le da a una especie una ventaja reproductiva sobre competidores cercanos, depredadores, parásitos o incluso presas. Sin embargo, la supervivencia de cualquier genotipo o fenotipo en una población depende de la aptitud reproductiva de otros genotipos o fenotipos dentro de una especie determinada. El único método que permitirá a una especie coevolutiva mantener su propia participación en los recursos es también mejorar continuamente su aptitud física (la capacidad de los miembros de producir descendientes reproductivamente más viables en relación con otros dentro de una especie). A medida que una especie obtiene una ventaja, esto aumenta la selección de las otras especies, que también deben desarrollar una ventaja o serán superadas. Ninguna especie progresa demasiado porque la variación genética entre la progenie de la reproducción sexual proporciona a todas las especies un mecanismo para mejorar rápidamente. Las especies que no pueden mantenerse al día se extinguen. El eslogan de la Reina Roja era: "Es necesario correr todo lo posible para permanecer en el mismo lugar". Ésta es una descripción adecuada de la coevolución entre especies competidoras.


¡Humanderthals!

La semana pasada, los científicos anunciaron que el acervo genético humano parece incluir ADN de neandertales. Eso sugiere que los humanos se cruzaron con sus primos primates en algún momento antes de que los neandertales se extinguieran hace unos 30.000 años. ¿Podríamos aparearnos con otros animales hoy?

Probablemente no. Las consideraciones éticas impiden una investigación definitiva sobre el tema, pero es seguro decir que el ADN humano se ha vuelto tan diferente del de otros animales que el mestizaje probablemente sería imposible. Los grupos de organismos tienden a separarse genéticamente cuando se separan por barreras geográficas; uno podría irse para encontrar nuevas fuentes de alimento o un terremoto podría separarlos. Cuando los dos grupos vuelven a entrar en contacto muchos, muchos años después, es posible que cada uno de ellos haya evolucionado hasta el punto en que ya no puedan aparearse.

En general, dos tipos de cambios evitan que los animales se crucen. El primero incluye todos esos factores, llamados “mecanismos de aislamiento reproductivo pre-cigóticos”, que harían imposible la fertilización. Después de tantas generaciones de diferencia, un par de animales pueden verse tan diferentes entre sí que no se sienten inclinados a tener relaciones sexuales. (Si ni siquiera estamos tratando de aparearnos con monos, nunca tendremos bebés mitad humanos, mitad monos. *) Si los animales intentan hacerlo a pesar de las apariencias cambiadas, los genitales incompatibles o la motilidad del esperma podrían plantear otro problema. Problema: un espermatozoide humano puede no estar equipado para navegar por el tracto reproductivo de un chimpancé, por ejemplo.

El segundo tipo de barrera incluye "mecanismos de aislamiento reproductivo post-cigóticos", o aquellos factores que harían imposible que un feto animal híbrido se convierta en un adulto reproductivo. Si un ser humano estuviera realmente dispuesto y fuera capaz de embarazar a un mono, los mecanismos post-cigóticos podrían resultar en un aborto espontáneo o en una descendencia estéril. Cuanto más separados estén dos animales en términos genéticos, es menos probable que produzcan descendencia viable. En este punto, los humanos parecen haber estado separados de otros animales durante demasiado tiempo para cruzarse. Nos separamos de nuestro pariente existente más cercano, el chimpancé, hace hasta 7 millones de años. (A modo de comparación, nuestra aparente cita con los neandertales ocurrió menos de 700.000 años después de que nos separamos de ellos).

Los investigadores no han determinado exactamente qué mecanismos evitan el mestizaje en la mayoría de las circunstancias. Algunas especies estrechamente relacionadas pueden aparearse incluso si tienen diferentes números de cromosomas. El caballo de Przewalski, por ejemplo, tiene 33 pares de cromosomas en lugar de los 32 que tiene la mayoría de los caballos, pero puede cruzarse con equinos regulares de todos modos; la descendencia toma el promedio y termina con 65 cromosomas.

Los neandertales no fueron el único coqueteo de nuestros antepasados ​​con otros primates. Los “prehumanos” y los “prechimpancés” se cruzaron y dieron a luz a híbridos hace millones de años. En la década de 1920, el dictador soviético Joseph Stalin envió a un experto en cría de animales a África con la esperanza de crear un ejército de soldados mitad hombres y mitad monos. Los intentos de inseminar a las mujeres con esperma de mono y de fecundar a las chimpancés con esperma humano fracasaron.

Eso no significa que las historias de seres humanos que se cruzan con otros animales no hayan perdurado. Se rumorea que cruces entre animales y humanos de los últimos cientos de años han incluido un hombre-cerdo, un mono-niña y un hombre puercoespín.

¿Tiene alguna pregunta sobre las noticias de hoy? Pregúntale al explicador.

El explicador agradece a Trenton Holliday de la Universidad de Tulane.

Corrección, 15 de noviembre de 2006: Debido a un error de edición, la versión original de este artículo sugirió que el mestizaje de humanos y simios podría producir bebés mitad humanos y mitad monos. La descendencia de tal unión sería mitad mono, no mitad mono. (Regrese a la oración corregida).


Biología 171

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Explicar que la meiosis y la reproducción sexual son rasgos muy evolucionados.
  • Identificar la variación entre la descendencia como una potencial ventaja evolutiva de la reproducción sexual.
  • Describe los tres tipos de ciclos de vida diferentes entre los organismos multicelulares que se reproducen sexualmente.

La reproducción sexual fue probablemente una innovación evolutiva temprana después de la aparición de las células eucariotas. Parece haber tenido mucho éxito porque la mayoría de los eucariotas pueden reproducirse sexualmente y, en muchos animales, es el único modo de reproducción. Y, sin embargo, los científicos también reconocen algunas desventajas reales de la reproducción sexual. En la superficie, la creación de descendientes que sean clones genéticos del padre parece ser un sistema mejor. Si el organismo padre está ocupando con éxito un hábitat, la descendencia con los mismos rasgos debería tener un éxito similar. También existe el beneficio obvio para un organismo que puede producir descendencia siempre que las circunstancias sean favorables por la gemación asexual, la fragmentación o la producción de huevos asexualmente. Estos métodos de reproducción no requieren otro organismo del sexo opuesto. De hecho, algunos organismos que llevan un estilo de vida solitario han conservado la capacidad de reproducirse asexualmente. Además, en poblaciones asexuales, todo individuo es capaz de reproducirse. En las poblaciones sexuales, los machos no están produciendo la descendencia por sí mismos, por lo que, hipotéticamente, una población asexual podría crecer dos veces más rápido.

Sin embargo, los organismos multicelulares que dependen exclusivamente de la reproducción asexual son extremadamente raros. ¿Por qué la meiosis y las estrategias de reproducción sexual son tan comunes? Estas son preguntas importantes (y aún sin respuesta) en biología, a pesar de que han sido el foco de muchas investigaciones a partir de la segunda mitad del siglo XX. Hay varias explicaciones posibles, una de las cuales es que la variación que crea la reproducción sexual entre la descendencia es muy importante para la supervivencia y reproducción de la población. Por lo tanto, en promedio, una población que se reproduce sexualmente dejará más descendientes que una población que se reproduce asexualmente de otra manera similar. La única fuente de variación en los organismos asexuales es la mutación. Las mutaciones que tienen lugar durante la formación de líneas de células germinales también son la fuente última de variación en los organismos que se reproducen sexualmente. Sin embargo, a diferencia de la mutación durante la reproducción asexual, las mutaciones durante la reproducción sexual se pueden reorganizar continuamente de una generación a la siguiente cuando diferentes padres combinan sus genomas únicos y los genes se mezclan en diferentes combinaciones mediante cruces durante la profase I y el surtido aleatorio en la metafase. I.

La hipótesis de la Reina Roja La variación genética es el resultado de la reproducción sexual, pero ¿por qué son necesarias variaciones continuas, incluso en condiciones ambientales aparentemente estables? Ingrese la hipótesis de la Reina Roja, propuesta por primera vez por Leigh Van Valen en 1973. 1 El concepto fue nombrado en referencia a la raza de la Reina Roja & # 8217s en el libro de Lewis Carroll & # 8217s, Através del espejo.

Todas las especies coevolucionar (evolucionar junto) con otros organismos. Por ejemplo, los depredadores evolucionan con sus presas y los parásitos evolucionan con sus anfitriones. Cada pequeña ventaja obtenida por una variación favorable le da a una especie una ventaja reproductiva sobre competidores cercanos, depredadores, parásitos o incluso presas. Sin embargo, la supervivencia de cualquier genotipo o fenotipo en una población depende de la aptitud reproductiva de otros genotipos o fenotipos dentro de una especie determinada. El único método que permitirá a una especie coevolutiva mantener su propia participación en los recursos es también mejorar continuamente su aptitud física (la capacidad de los miembros de producir descendientes reproductivamente más viables en relación con otros dentro de una especie). A medida que una especie obtiene una ventaja, esto aumenta la selección de las otras especies, que también deben desarrollar una ventaja o serán superadas. Ninguna especie progresa demasiado porque la variación genética entre la progenie de la reproducción sexual proporciona a todas las especies un mecanismo para mejorar rápidamente. Las especies que no pueden mantenerse al día se extinguen. El eslogan de la Reina Roja era: "Es necesario correr todo lo posible para permanecer en el mismo lugar". Ésta es una descripción adecuada de la coevolución entre especies competidoras.

Ciclos de vida de los organismos que se reproducen sexualmente

La fertilización y la meiosis se alternan en los ciclos de vida sexual. Lo que sucede entre estos dos eventos depende de la "estrategia reproductiva" del organismo. El proceso de meiosis reduce el número de cromosomas a la mitad. La fertilización, la unión de dos gametos haploides, restaura la condición diploide. Algunos organismos tienen una etapa diploide multicelular que es más obvia y solo producen células reproductoras haploides. Los animales, incluidos los humanos, tienen este tipo de ciclo de vida. Otros organismos, como los hongos, tienen una etapa haploide multicelular que es más obvia. Las plantas y algunas algas tienen alternancia de generaciones, en las que tienen etapas de vida multicelulares diploides y haploides que son aparentes en diferentes grados según el grupo.

Casi todos los animales emplean una estrategia de ciclo de vida diploide dominante en la que las únicas células haploides producidas por el organismo son los gametos. Al principio del desarrollo del embrión, se producen células diploides especializadas, llamadas células germinales, dentro de las gónadas (como los testículos y los ovarios). Las células germinales son capaces de mitosis para perpetuar la línea de células germinales y la meiosis para producir gametos haploides. Una vez que se forman los gametos haploides, pierden la capacidad de dividirse nuevamente. No existe una etapa de vida multicelular haploide. La fertilización ocurre con la fusión de dos gametos, generalmente de diferentes individuos, restaurando el estado diploide ((Figura)).


La mayoría de los hongos y algas emplean un tipo de ciclo de vida en el que el "cuerpo" del organismo, la parte ecológicamente importante del ciclo de vida, es haploide. Las células haploides que componen los tejidos del estadio multicelular dominante están formadas por mitosis. Durante la reproducción sexual, las células haploides especializadas de dos individuos, denominados tipos de apareamiento (+) y (-), se unen para formar un cigoto diploide. El cigoto se somete inmediatamente a la meiosis para formar cuatro células haploides llamadas esporas. Aunque estas esporas son haploides como los "padres", contienen una nueva combinación genética de dos padres. Las esporas pueden permanecer inactivas durante varios períodos de tiempo. Finalmente, cuando las condiciones son favorables, las esporas forman estructuras haploides multicelulares a través de muchas rondas de mitosis ((Figura)).


Si se produce una mutación de modo que un hongo ya no puede producir un tipo de apareamiento negativo, ¿podrá seguir reproduciéndose?

El tercer tipo de ciclo de vida, empleado por algunas algas y todas las plantas, es una mezcla de los extremos dominantes haploides y dominantes diploides. Las especies con alternancia de generaciones tienen organismos multicelulares haploides y diploides como parte de su ciclo de vida. Las plantas multicelulares haploides se denominan gametofitos porque producen gametos a partir de células especializadas. La meiosis no está directamente involucrada en la producción de gametos en este caso, porque el organismo que produce los gametos ya es haploide. La fertilización entre los gametos forma un cigoto diploide. El cigoto sufrirá muchas rondas de mitosis y dará lugar a una planta multicelular diploide llamada esporofito. Las células especializadas del esporofito se someterán a meiosis y producirán esporas haploides. Las esporas se convertirán posteriormente en gametofitos ((Figura)).


Aunque todas las plantas utilizan alguna versión de la alternancia de generaciones, el tamaño relativo del esporofito y el gametofito y la relación entre ellos varían mucho. En plantas como el musgo, el organismo gametofito es la planta de vida libre y el esporofito depende físicamente del gametofito. En otras plantas, como los helechos, tanto las plantas gametofitas como las esporofitas son de vida libre, sin embargo, el esporofito es mucho más grande. En las plantas con semillas, como los magnolios y las margaritas, el gametofito se compone de unas pocas células y, en el caso del gametofito femenino, se retiene por completo dentro del esporofito.

La reproducción sexual toma muchas formas en organismos multicelulares. El hecho de que casi todos los organismos multicelulares de la Tierra empleen la reproducción sexual es una fuerte evidencia de los beneficios de producir descendencia con combinaciones únicas de genes, aunque también existen otros posibles beneficios.

Resumen de la sección

Casi todos los eucariotas se reproducen sexualmente. La variación introducida en las células reproductoras por la meiosis proporciona una ventaja importante que ha hecho que la reproducción sexual sea evolutivamente exitosa. La meiosis y la fertilización se alternan en los ciclos de vida sexual. El proceso de meiosis produce células reproductoras únicas llamadas gametos, que tienen la mitad de cromosomas que la célula madre. Cuando dos gametos haploides se fusionan, esto restaura la condición diploide en el nuevo cigoto. Por lo tanto, la mayoría de los organismos que se reproducen sexualmente alternan entre las etapas haploide y diploide. Sin embargo, las formas en que se producen las células reproductoras y el tiempo entre la meiosis y la fertilización varían mucho.

Conexiones de arte

(Figura) Si ocurre una mutación de modo que un hongo ya no puede producir un tipo de apareamiento negativo, ¿aún podrá reproducirse?


¿Qué pasaría si dos especies diferentes se aparean?

Lo que nos permite diferenciar dos especies es también lo que les impide aparearse con éxito, su genética. Cuando dos miembros de la mismo Las especies se aparean, las células haploides (óvulo y esperma) se unen para crear una célula diploide completa con la cantidad total de cromosomas. En el caso de los humanos, un conjunto completo es de 23 pares o 46 cromosomas individuales.

Sin embargo, cuando dos miembros de diferente las especies se aparean, su información genética es incompatible. El número de cromosomas, entre otras cosas, prohíbe la descendencia viable en la mayoría de los casos. Un ejemplo de reproducción exitosa de especies cruzadas sería la mezcla entre un Tigre y un León, que es una criatura viable y ha sido creada antes. Sin embargo, es genéticamente incapaz de tener hijos propios, por lo que no se propagan.

Sé que esto parece contradictorio debido a todas las especies que tenemos en la Tierra, pero piénsalo de esta manera. Cuando dos individuos del mismo las especies se vuelven lo suficientemente diferentes como para que ya no puedan reproducirse con éxito, se consideran diferente Es muy probable que las especies y sus árboles filogenéticos nunca se vuelvan a fusionar.


¿Qué es una especie?

A especies es un grupo de organismos individuales que se cruzan y producen descendencia fértil y viable. Según esta definición, una especie se distingue de otra cuando, en la naturaleza, no es posible que los apareamientos entre individuos de cada especie produzcan descendencia fértil.

Los miembros de la misma especie comparten características tanto externas como internas, que se desarrollan a partir de su ADN. Cuanto más estrecha relación comparten dos organismos, más ADN tienen en común, al igual que las personas y sus familias. Es probable que el ADN de las personas sea más similar al ADN de su padre o madre que al ADN de sus primos o abuelos. Los organismos de la misma especie tienen el nivel más alto de alineación de ADN y, por lo tanto, comparten características y comportamientos que conducen a una reproducción exitosa.

La apariencia de las especies puede inducir a error al sugerir una capacidad o incapacidad para aparearse. Por ejemplo, aunque los perros domésticos (Canis lupus familiaris) muestran diferencias fenotípicas, como tamaño, constitución y pelaje, la mayoría de los perros pueden cruzarse y producir cachorros viables que pueden madurar y reproducirse sexualmente (Figura 1).

Figura 1. El (a) caniche y (b) el cocker spaniel pueden reproducirse para producir una raza conocida como (c) el cockapoo. (crédito a: modificación del trabajo de Sally Eller, Tom Reese crédito b: modificación del trabajo de Jeremy McWilliams crédito c: modificación del trabajo de Kathleen Conklin)

En otros casos, los individuos pueden parecer similares aunque no sean miembros de la misma especie. Por ejemplo, aunque las águilas calvas (Haliaeetus leucocephalus) y águilas pescadoras africanas (Haliaeetus vocifer) son pájaros y águilas, cada uno pertenece a un grupo de especies separado (Figura 2). Si los humanos intervinieran artificialmente y fertilizaran el óvulo de un águila calva con el esperma de un águila pescadora africana y un polluelo naciera, esa descendencia, llamada híbrido (un cruce entre dos especies), probablemente sería infértil, incapaz de reproducirse con éxito después de alcanzar la madurez. Diferentes especies pueden tener diferentes genes que están activos en el desarrollo, por lo tanto, puede que no sea posible desarrollar una descendencia viable con dos conjuntos de direcciones diferentes. Por lo tanto, aunque puede tener lugar la hibridación, las dos especies siguen estando separadas.

Figura 2. El (a) águila pescadora africana es similar en apariencia al (b) águila calva, pero las dos aves son miembros de diferentes especies. (crédito a: modificación del trabajo de Nigel Wedge crédito b: modificación del trabajo del Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU.)

Las poblaciones de especies comparten un acervo genético: una colección de todas las variantes de genes de la especie. Una vez más, la base de cualquier cambio en un grupo o población de organismos debe ser genética, ya que esta es la única forma de compartir y transmitir rasgos. Cuando ocurren variaciones dentro de una especie, solo pueden transmitirse a la siguiente generación a través de dos vías principales: reproducción asexual o reproducción sexual. El cambio se transmitirá asexualmente simplemente si la célula reproductora posee el rasgo cambiado. Para que el rasgo modificado se transmita por reproducción sexual, un gameto, como un espermatozoide o un óvulo, debe poseer el rasgo modificado. En otras palabras, los organismos que se reproducen sexualmente pueden experimentar varios cambios genéticos en las células de su cuerpo, pero si estos cambios no ocurren en un espermatozoide o un óvulo, el rasgo cambiado nunca llegará a la siguiente generación. Solo pueden evolucionar los rasgos hereditarios. Por lo tanto, la reproducción juega un papel primordial para que el cambio genético eche raíces en una población o especie. En resumen, los organismos deben poder reproducirse entre sí para transmitir nuevos rasgos a la descendencia.


Resumiendo las diferencias entre autopoliploidía y alopoliploidía

La poliploidía es un fenómeno importante en la diversificación del linaje de las angiospermas. En algunos linajes, sin embargo, puede tener consecuencias adversas que conduzcan a condiciones genéticas deletéreas. Los alopoliploides y autopoliploides son cruciales para la diversificación de grupos y presentan la oportunidad de suprimir las propiedades recesivas letales. Los alopoliploides parecen proporcionar un entorno ideal para la reproducción asexual, mientras que a la especie le cuesta menos pérdida de diversidad que los diploides. Los autopoliploides presentan una plataforma crucial para genes novedosos y expresión de genes novedosos al tener duplicados de repuesto por gen.

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Las hembras son "exigentes", los machos no

“Las hembras son exigentes, mientras que los machos no” es una generalización burda, pero biológicamente tiende a ser cierta en la mayoría de las especies que se reproducen sexualmente, ya sea que se reproduzcan con fertilización interna o externa. Siga leyendo para explorar cómo la aptitud biológica y la inversión de los padres influyen en esta gran diferencia entre machos y hembras en muchas especies.

Generalmente, las hembras invierten más energía, cuidado y tiempo en la descendencia que un macho, y ella tiene un número limitado de óvulos en comparación con el esperma prácticamente ilimitado producido por los machos de la mayoría de las especies. Debido a su mayor inversión, si una hembra se aparea con un macho de mala calidad genética, y esa elección resulta en la supervivencia de la descendencia, ella ha desperdiciado energía y recursos y terminó sin nada.

Alternativamente, un macho puede aparearse con un número prácticamente ilimitado de hembras con poca pérdida de energía o recursos, independientemente del éxito de esa descendencia. En otras palabras, los óvulos son "caros" y los espermatozoides son "baratos". Por lo tanto, generalmente una hembra maximiza su éxito reproductivo al aparearse con el "mejor" macho que puede, mientras que generalmente un macho maximiza su éxito reproductivo al aparearse con tantas hembras como sea posible.

Cualquier situación en la que un género seleccione individuos específicos para aparearse resultará en un fenómeno llamado selección sexual. La selección sexual es un tipo de selección natural en la que un sexo tiene preferencia por determinadas características en los individuos del otro sexo. Como ocurre con cualquier tipo de selección, esta preferencia aumenta el éxito reproductivo de los individuos que tienen la característica preferida.

Debido a que las hembras de la mayoría de las especies que se reproducen sexualmente son "exigentes", las hembras son a menudo el género que selecciona sexualmente los rasgos de los machos. Como resultado, los machos compiten entre sí por el acceso a las hembras o inducen a una hembra específica a aparearse con ellas. Como resultado de esta competencia, la selección sexual a menudo conduce a dimorfismo sexual, claras diferencias de tamaño o apariencia entre machos y hembras. Estas diferencias de tamaño o apariencia, llamadas características sexuales secundarias, son rasgos exagerados o llamativos que están asociados con los comportamientos de apareamiento y el éxito reproductivo. Los ejemplos incluyen senos, colas vistosas y tocados, y rasgos más locos como la longitud de los tallos de los ojos en las moscas de ojos de tallo (ver imagen a continuación).

Las moscas de ojos de tallo tienen ojos al final de largos tallos y compiten por parejas midiendo la distancia entre sus ojos. La evidencia muestra que la colocación de ojos más amplia gana en estos episodios de competencia masculina. (Crédito de la imagen: Jojo Cruzado & # 8211 stalk eyed fly, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=39304119)

El dimorfismo sexual puede conducir a comportamientos específicos en los machos que aumentan su éxito reproductivo. Se gasta una gran cantidad de energía en el proceso de localizar, atraer y aparearse con la pareja sexual.

La competencia entre los machos ocurre si las especies se aparean por fertilización interna o externa. En especies con fertilización interna, solo un macho puede aparearse con una hembra a la vez, por lo que los machos compiten entre sí por aparearse con una hembra en particular. En especies con fertilización externa, la hembra controla cómo y cuándo se liberan los huevos, y los machos compiten por acceder a sus huevos fuera de su cuerpo.


HÍBRIDOS: Si los leones y los tigres se diseñaron inteligentemente, ¿por qué los descendientes de cruces entre ellos son infértiles?

La pregunta original era:
Si el tigre y el león fueron diseñados inteligentemente, ¿por qué pueden cruzarse, pero solo crear descendencia estéril? Lo mismo ocurre con el caballo y el burro, producen descendencia estéril. ¿Por qué?

Respuesta de Diane Eager

Debemos comenzar preguntando por qué creemos que estos animales deberían poder aparearse y tener descendencia fértil de todos modos. La conclusión es que nuestro sistema de clasificación los ha colocado en el mismo género, por lo que concluimos que deberían poder cruzarse. El factor de humildad es que, sea lo que sea que los etiquetemos, no los convierte necesariamente en parte del mismo tipo original. Nuestro sistema de clasificación es simplemente una forma de organizar nuestro conocimiento de los seres vivos basado en observaciones de su estructura, función y genética en la actualidad. No estuvimos allí para ver los tipos originales.

Sabemos que algunas criaturas que están clasificadas en el mismo género, pero etiquetadas como especies diferentes, pueden combinarse para producir descendencia fértil, lo cual es un indicador de que todas eran parte y tipo original. El mejor ejemplo de esto son los pinzones de Galápagos. Vea nuestro informe Finch Gene Flow aquí.

Además, el mundo se ha degenerado desde que se hicieron los tipos creados originalmente. Es posible que algunas especies similares, pero no coincidentes, puedan aparearse y reproducirse durante una generación solo porque se ha perdido cualquier mecanismo (genético, celular, conductual, etc.) que originalmente las mantuvo separadas.

Veamos los dos ejemplos que se dan en la pregunta.

Caballos y burros

La descendencia estéril de la combinación caballo / burro, es decir, una mula, puede explicarse debido a un desajuste en el número de cromosomas. Los caballos tienen 64 cromosomas y los burros 62. Una mula termina con 63. Para entender por qué esto resulta en esterilidad, debemos observar qué sucede con los cromosomas cuando los seres vivos se reproducen y la importancia de los números pares.

Los cromosomas normalmente vienen en pares: un miembro del par heredado de la madre y otro del padre. Por tanto, los caballos tienen 32 parejas y los burros 31 parejas. Esto es importante cuando se trata de la reproducción sexual, que implica la unión de dos células, es decir, un espermatozoide y un óvulo, para formar un nuevo individuo. Si el espermatozoide o el óvulo (células sexuales) tuvieran el mismo número de cromosomas que cualquier otra célula del cuerpo, el número de cromosomas se duplicaría con cada generación. Eso no funcionaría. En unas pocas generaciones no habría lugar para todos. Por lo tanto, durante la formación de las células sexuales, el número de cromosomas se reduce a la mitad dividiendo cada uno de los pares y dando uno de cada par a las células sexuales. Por lo tanto, una célula sexual de un caballo tendrá 32 cromosomas y una célula sexual de burro tendrá 31. Cuando se combinan, el total es 63 compuesto por 31 pares y 1 impar. Debido a que los cromosomas del caballo y del burro son lo suficientemente similares, la nueva célula combinada puede vivir y convertirse en un nuevo individuo, una mula. El crecimiento implica producir muchas más células con la misma cantidad de cromosomas. Para hacer esto, se copian todos los cromosomas y cada nueva célula obtiene un conjunto completo.

Sin embargo, cuando la mula adulta intenta producir células sexuales, surge un problema. Hay que dividir las parejas. El proceso normal de hacer sexo implica hacer que todos los cromosomas se alineen perfectamente en pares para separar uno de cada par y dárselo a las células sexuales. Pero para un animal con un número impar de cromosomas, esto no puede suceder. Siempre habrá uno extraño, por lo que el proceso tiende a detenerse allí.

Este problema ocurrirá con todos los híbridos resultantes de padres con un número desigual de cromosomas, no solo con caballos y burros.

Leones y tigres

Los leones y los tigres tienen la misma cantidad de cromosomas, 38 o 17 pares. Por lo tanto, uno extraño causado por un número desigual de cromosomas no es el problema. A pesar de esto, los híbridos resultantes de una combinación de león y tigre suelen ser estériles, por lo que debe haber una razón diferente.

Los leones y los tigres se clasifican como felinos, pero incluso si formaban parte de una especie de gato original, han estado separados durante muchas generaciones de degeneración desde que sus antepasados ​​abandonaron el arca. Desde entonces, se han producido mutaciones en todas las poblaciones animales, incluidos leones y tigres, pero no todas las mutaciones son iguales en todas las poblaciones. Esto significa que los leones y tigres de hoy han acumulado diferentes mutaciones. No todas las mutaciones son letales, simplemente pueden resultar en una variación en la actividad genética, o pueden resultar en que los genes se muevan fuera de su lugar original en el cromosoma, que es como puede ocurrir otro problema durante la formación de las células sexuales. Para ver dónde puede suceder esto, debemos observar el proceso de copia de los cromosomas durante la formación de las células sexuales.

Veremos qué le sucede a un par de cromosomas, pero sucederá con cada par. Recuerde que cada par consta de un cromosoma de la madre y otro del padre. En los diagramas a continuación, están coloreados de manera diferente, pero son un par coincidente.

El primer paso es copiar cada cromosoma del par. Las copias permanecen unidas entre sí hasta el último paso del proceso, cuando se separan y cada nuevo cromosoma se mezcla con los otros cromosomas nuevos para incorporarse a las células sexuales. Los diagramas de la derecha y de abajo muestran el proceso.

Luego, los pares dobles se alinean y, durante este proceso, se intercambian secciones de cromosomas entre los pares, como se muestra en el diagrama a continuación. Este proceso se conoce como "cruzamiento" o recombinación, y da como resultado que algunos cromosomas vengan que contienen una mezcla de genes de dos padres diferentes. Después de la recombinación, las copias adjuntas, algunas con secciones recombinadas, se dividen en cromosomas separados.

Durante este proceso es importante alinear los cromosomas de cada par con mucha precisión, de modo que las piezas que se intercambian contengan exactamente los mismos genes, incluidas las secciones que regulan la actividad de esos genes, es decir, activarlos y desactivarlos en el momento adecuado. veces. Es posible que esta alineación precisa no pueda ocurrir en la descendencia de padres similares de dos poblaciones separadas si las mutaciones han provocado el desplazamiento de genes o la alteración de la actividad genética. Es posible que a los cromosomas compuestos recién creados les falte información genética o que tengan una combinación de reguladores genéticos que no funcionan bien juntos. Los genes no actúan solos, necesitan funcionar de forma coordinada con otros genes. Por lo tanto, los reguladores de genes, es decir, los interruptores que activan y desactivan los genes, son tan importantes como los genes que codifican la estructura y función del cuerpo.

Este proceso de recombinación ocurre para cada par de cromosomas. Por lo tanto, es casi inevitable que cada célula sexual recién formada tenga al menos una de las nuevas recombinaciones en su mezcla de cromosomas.

Los leones, tigres, caballos y burros se diseñaron inteligentemente al principio, sin mutaciones disfuncionales. Desde entonces, todos los seres vivos se han visto afectados por la degeneración que vino al mundo como resultado del pecado del hombre y del juicio de Dios. Por lo tanto, es posible que algunos tipos hayan perdido algunos mecanismos que los mantenían separados de otros tipos, y ahora pueden reproducirse, pero dan lugar a una descendencia disfuncional o algunos tipos originales se han dividido en subpoblaciones que han estado sujetas a diferentes mutaciones que se detienen. evitar que reproduzcan descendencia fértil cuando se reencuentren. Cualquiera que sea la causa, es el resultado de la degeneración de los seres vivos, no porque haya algo malo en los tipos diseñados originalmente.

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