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Pruebas experimentales de la evolución por selección natura

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Abraham Morales

on 13 January 2014

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Pruebas experimentales de la evolución por selección natural
Introducción
El proceso de la selección natural es la base de todo el cambio evolutivo. Se basa en los conceptos de la supervivencia del más apto y reproducción diferenciada. Supervivencia del más aptos declara que esos organismos adaptados lo más mejor posible a su ambiente son más probable sobrevivir; la reproducción diferenciada indica que los mejores organismos adaptados dejan a más descendientes en promedio.
La selección natural es el proceso por el cual los organismos lo más mejor posible adaptados desplazan lentamente organismos menos bien adaptados.
Ejemplo de selección natural
Braquininos o escarabajo bombardero
Este escarabajo, cuando percibe que algún otro animal, normalmente un sapo, una hormiga o una araña, representa una amenaza para él, le arroja una sustancia química irritante en forma de spray. Por si eso fuera poco, la sustancia arrojada se encuentra a una temperatura de unos 100 ºC, lo que la convierte en un arma verdaderamente poderosa.
Hay una mezcla de las enzimas catalasa y peroxidasa que son secretadas por sus células epiteliales. La hidroquinona es un producto característico del metabolismo de insectos, e interviene en la síntesis de la quitina del exoesqueleto, y el peródixo de hidrógeno no es otra sustancia que la conocida agua oxigenada.
¿Qué se necesita para un prueba experimental?
Antes que nada ¿Qué es el método científico?

El método científico, por lo tanto, se refiere a la serie de etapas que hay que recorrer para obtener un conocimiento válido desde el punto de vista científico, utilizando para esto instrumentos que resulten fiables. Lo que hace este método es minimizar la influencia de la subjetividad del científico en su trabajo.

Nos enfocaremos en la experiementación
La experimentación, método común de las ciencias experimentales y las tecnologías, consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido generalmente en un laboratorio, en las condiciones particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas variables que puedan influir en él. Se entiende por variable o constantemente cambiante todo aquello que pueda causar cambios en los productos de un experimento y se distingue entre variable único, conjunto o microscópico
Personajes importantes en esta materia
Pruebas experimentales
El caso del Streptococcus pneumoniae
RESISTENCIA ANTIBIÓTICA EN Streptococcus
pneumoniae
Streptococcus pneumoniae es un comensal común del tracto respiratorio superior humano, aislándose en
un 5-70% de la población adulta sana. El estado de portador sano varía con la edad, ambiente y época del
año. Este porcentaje es mucho más alto durante los meses de invierno, en los niños (30-35%) que en los
adultos (18-19%) y en comunidades cerradas (50-60%) que en la población general urbana (27%).

A partir de la puerta de entrada respiratoria, S. pneumoniae es capaz de producir diferentes cuadros
clínicos que afectan al tracto respiratorio superior, como la otitis media, mastoiditis y sinusitis, o al tracto
respiratorio inferior, como la neumonía. Entre los cuadros clínicos extrarrespiratorios destaca la
meningitis, que puede ser debida a la entrada directa del microorganismo a través de una fístula que
comunique la nasofarínge con el espacio meníngeo o bien puede ser una complicación de la neumonía
bacteriémica, mastoiditis, sinusitis o endocarditis. Otras localizaciones de la enfermedad neumocócica
son el empiema, la endocarditis, la artritis y la peritonitis espontánea.
Durante muchos años, la penicilina ha sido el tratamiento de elección de las infecciones neumocócicas,
debido a su excelente actividad bactericida y a las bajas concentraciones inhibitorias mínimas (CMI <=0,01 µg/ml) que presenta frente a la mayoría de las cepas. Sin embargo, en 1967 se describe en Australia
el primer neumococo con resistencia intermedia o moderada a la penicilina (CMI entre 0,1 y 1 ∝ g/ml),
aislado en un paciente con hipogammaglobulinemia.
S. pneumoniae posee una cápsula externa compuesta por polisacáridos con capacidad antigénica.
Clásicamente, la presencia de polisacárido capsular se ha relacionado con la virulencia de este
microorganismo, de tal forma que las cepas capsuladas o lisas son virulentas para los humanos y los
animales de experimentación, mientras que las cepas no capsuladas o rugosas no lo son. Dentro de las
cepas capsuladas, ciertos serotipos, como el 1, 2, 3, 4, 7 y 8, parecen tener mayor capacidad virulenta que
otros.
Daphnia o la pulga de agua
Un predador evolutivo
La más típica es la Daphnia pulex, un pequeño crustáceo de agua dulce -también hay especies marinas-. Con tamaños que oscilan entre los 0,2 y los 3 milímetros, estas pulgas resultan vitales para sus ecosistemas porque son el alimento de peces, tortugas y pájaros, y regulan el crecimiento de las algas que forman parte de su dieta.
Puede ser un animal un tanto común, sin embargo, en 2009 el Dr. Weider, de la Universidad de Oklahoma, y ​​sus colegas se propusieron resucitar los huevos de algunos lagos en Minnesota.
Para medir la edad de los sedimentos que extrajeron usaron en el laboratorio los niveles de un isótopo radiactivo llamado plomo-210.
De este estudio concluyeron que ese sedimento tenía aproximadamente 1600 años y los huevos que extrajeron de este, alrededor de 700 años.
Los investigadores comenzaron a estudiar la química de los sedimentos, con un enfoque particular en un elemento: el fósforo, ya que este es un elemneto muy importante para la vida.
Los investigadores dedujeron que como hace 700 años en los lagos no había el suficiente fósforo, no se pudieron desarrollar antes de ser sedimentados. Pero apartir del 1800 empezó a abundar este elemento los huevos se impregnaron de fósforo.
Ese cambio ambiental coincidió con un cambio drástico en los genes de las pulgas de agua. Los científicos encontraron que una cepa genética de las pulgas de agua dominaron ese momento - y continuaron hasta finales de 1800. Como el fósforo inundadaba el lago, una cepa previamente rara surgió y se hizo cargo. Así se ve una más compleja estructura a estos seres resucitados que el de sus hermanas modernas.
El tardigrada u oso de agua
El oso de agua
Los tardígrados son conocidos comúnmente como osos de agua por la manera que tienen de desplazarse, similar a la de un oso.
Tienen un tamaño de entre 0,05 y 1,5 milímetros.
Su característica biológica más destacada es la criptobiosis, la capacidad de entrar en un estado similar a la hibernación donde suspenden todos sus procesos metabólicos. Si el medio ambiente en el que viven pierde su agua estos animales son capaces de reducir su habitual 85% de agua a un 3% y entrar en un estado de letargo biológico. Son capaces de pasar 100 años en este estado hasta que las condiciones del medio sean las adecuadas para crecer y reproducirse.
Experimentos realizados a los osos de agua
Para comprobar su nivel alto de adaptación varios científicos del mundo han puesto aprueba, mediante diferentes experimentosy prubas, la resistencia de este animal, aqui los más increíbles.
Resistencia a la radiación
Es capaz de soportar 1,000 veces más radiación que cualquier animal. Para un humano la dosis de radiación de 5 a 10 Gy es letal, mientas que ellos pueden soportar una dosis mediana letal de 5,000 Gy (rayos gamma) y 6,200 Gy (iones pesados). La explicación que se encontró a su resistencia, después de varios experimentos, es que cuando tiene bajos niveles de agua, esta condición provee pocos reactivos para la radiación ionizante. Pero otros estudios demostraron que cuando están hidratados también presentan resistencia a la radiación en la región ultravioleta (UV) en comparación a otros animales, y un factor para que ocurra esto es su habilidad de reparar los daños en su ADN que resulta por la exposición a la radiación.
Resistencia a la temperatura.
Cuando están en estado de criptobiosis se ha comprobado que soportan temperaturas entre los 200º bajo cero durante días, o de 272 grados bajo cero (un grado por encima del 0 absoluto) durante minutos y los 151º, una temperatura muy por encima de la ebullición del agua. Pueden sobrevivir por algunos minutos a temperaturas de 151 ºC, que es mayor al punto de ebullición del agua, pueden ser enfriados por días a -200 ºC, e incluso pueden sobrevivir por algunos pocos minutos a -273 ºC—siendo −273.15° C el cero absoluto.
Resistencia a la presión
Al igual pueden soportar condiciones de presión muy bajas, como las del vacío, y muy altas, desde 1,200 y—en algunas especies—hasta 6,000 veces la presión atmosférica, condiciones similares a las que se encuentran en las más profundas fosas marinas. Resisten presiones extremas desde el vacio a 1200 atmósferas. Algunas de las especies han resistido presiones de 6.000 atmósferas, casi 6 veces la presión que hay en en fondo de la fosa de las Marianas, el punto más profundo de la Tierra situado a unos 11.000 metros bajo la superficie.
Tardigradas en el espacio
Científicos rusos fueron los primeros en descubrir tardígrados vivos en el exterior de los cohetes a su vuelta del espacio. Estudios recientes realizados por la ESA han corroborado su capacidad para sobrevivir en el espacio exterior. En 2007 se colocaron en el exterior de la nave espacial Foton-M3 y sobrevivieron al viaje espacial manteniendo intacta su capacidad de reproducirse. En otro experimento, realizado por la NASA en 2011, fueron colocados fuera del transbordador espacial Endeavour y colocados en órbita con idénticos resultados.
Resistencia del Escherichia coli
Características e historia
La Escherichia, también conocida por la abreviación de su nombre, E. coli, es quizás el organismo procariota más estudiado por el ser humano. Se trata de una enterobacteria que se encuentra generalmente en los intestinos animales, y por ende en las aguas negras, pero se lo puede encontrar en todos lados, dado que es un organismo ubicuo. Fue descrita por primera vez en 1885 por Theodore von Escherich, bacteriólogo alemán, quien la denominó Bacterium coli. Posteriormente la taxonomía le adjudicó el nombre de Escherichia coli, en honor a su descubridor.
Esta bacteria es un habitante común de los intestinos de todos los animales, incluyendo el de los humanos. Escherichia coli (E. coli) es quizás el organismo procarionte más estudiado por el ser humano, se trata de una bacteria unicelular que se encuentra generalmente en los intestinos animales y por ende en las aguas negras. Ésta y otras bacterias son necesarias para el funcionamiento correcto del proceso digestivo. Además produce vitaminas B y K. Los serotipos se asocian con virulencia.
Pero esta bacteria, responsable de infecciones intestinales y extraintestinales, en ocasiones de gravedad, también ha aumentado su resistencia a otros antibióticos. Tal y como subraya Jesús Oteo Iglesias, del Centro Nacional de Microbiología del Instituto de Salud Carlos III y vocal de la Junta Directiva de la Sociedad Española de Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica (Seimc), la E.coli ha conseguido incrementar su resistencia a las cefalosporinas de tercera generación del 1,6 por ciento de 2001 al 12,3 por ciento de 2011.
Resistencia en el mundo
La resistencia a antibióticos está aumentando en la Unión Europea, según los últimos datos de la red oficial europea EARS-Net del Centro Europeo de Control y Prevención de Enfermedades (Ecdc, en sus siglas en inglés).
El mosquito y la cucaracha vs Plaguicidas
¿Cómo se hacen resistentes estos insectos?
Resistencia en mosquitos
Los principales géneros son Culex vector de filariasis y encefalitis Japonesa, Aedes de dengue y dengue hemorrágico y Anopheles de malaria. El rango de distribución de estos no es estático. Por ejemplo, algunas especies de Aedes han extendido su rango en Asia y América Latina, incrementando el riesgo de transmisión de dengue en estas áreas.
DDT vs Mosquitos
El DDT fue introducido para el control de mosquitos en 1946. En 1947 se registró el primer caso de resistencia a DDT en Aedes taeniorhynchus y Ae. sollicitans (7). Desde entonces, más de 100 especies de mosquitos han sido reportadas como resistentes a uno o más insecticidas, y más del 50% son Anofelinos (8). Los insecticidas utilizados en las campañas anti-malaria han incluido a los –BHC, organofosforados, carbamatos y piretroides.
Otros casos
Otros grupos insecticidas tales como las benzifenil-ureas y Bti (Bacillus thuringiensis var israelensis) tienen un uso limitado en mosquitos. La tendencia en el manejo de la resistencia es el cambio en el tipo de insecticida.
Cucarachas
La resistencia resulta de la selección hecha por aplicaciones seguidas, sobre individuos que ya tienen una cierta preadaptación dentro de la especie, y llevan genes de resistencia responsables de cambios en la bioquímica y la fisiología del insecto. Esa preadaptación pudiera haberse producido por mutaciones naturales o bajo la acción de tóxicos naturales.
De varios estudios sobre la dinámica de aparición de la resistencia, se muestra que los factores predominantes son:

El número de generaciones anuales del insecto.
La movilidad de las poblaciones
La dominación de los genes de resistencia.
La dosis de insecticida utilizada.
La persistencia de los residuos.
Las cucarachas son insectos del Orden Dictyoptera, de origen tropical y subtropical, y
se estima que ya existían hace más de 300 millones de años. Son especies de gran capacidad de adaptación, de cuerpo achatado, con largas antenas, y dos pares de alas, pero no todas tienen la capacidad de volar. Especies de metamorfosis incompleta (huevo, ninfa y adulto), producen los
huevos agrupados en una estructura quitinosa, la ooteca
Investigadores de Florida: Anécdota
Durante décadas, la gente se ha deshecho de las cucarachas poniendo cebo mezclado con veneno. Pero a finales de 1980, en una cocina de prueba en un apartamento en Florida, algo salió muy mal.

El veneno dejó de funcionar. Las poblaciones de cucarachas continuaron aumentando. Los desconcertados investigadores probaron y descartaron teoría tras teoría hasta que finalmente dieron con la explicación: en un muy rápido despliegue de cómo funciona la evolución, muchas de las cucarachas perdieron su gusto por el dulce, rechazando el jarabe de maíz destinado a atraerlas.
Mutación genética.
En un estudio publicado el jueves en la revista Science, Silverman y otros investigadores explicaron el funcionamiento de la mutación genética que dio a algunas cucarachas una ventaja competitiva que les permitió sobrevivir y multiplicarse.

La clave está en ciertas neuronas que envían señales al cerebro acerca de los alimentos.

La investigación se centró en la cucaracha alemana, una pequeña clase de insecto que puede entrar a tu casa en la bolsa de los víveres, no tan grande como la cucaracha americana
Conclusión
En muchas ocaciones el hombre, por querer sobrevivir, tiene que acabar con ciertas amenazas, y para este fin, trata de manipularlas, acabarlas; sin embargo, la naturaleza siempre tiene otros planes, y lo que hace es hacer a ciertas criaturas resistentes o más fuertes, a niveles que el hombre no puede manejar, es por esto que el hombre debe cuidar a la naturaleza ya que, algún día, no podrá cambiarla porque nunca sabe cuando se le saldrá de las manos.
Gracias por su atención
Abraham Uriel Morales Primo

Grupo 505
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