E V O L U C I O N M E D I C I N A I I año 2 0 0 6

1. Universidad de Chile. Facultad de Medicina. ICBM. Programa de Genética Humana. http://docencia.med.uchile.cl/evolucion E V O L U C I O N M E D I C I N A I I año 2 0 0 6 Equipo docente:Germán Manríquez (Encargado, webmaster, Ayudante Grupo 6), Angel Spotorno (Coordinador, Ayudante Grupo 5), Fermín González (Ayudante Grupo 4), Mauricio Moraga (Ayudante Grupo 3), José Navarro (Ayudante Grupo 2), Carlos Valenzuela (Ayudante Grupo 1), Eugenio Aspillaga (Prof. Invitado), Francisco Rothhammer (Prof. Invitado).

2. Módulos de la asignatura

3. Sesión 1: La evolución como proceso y como teoría 1. Introducción al curso y Definiciones 2.Estado actual del conocimiento sobre evolución Teorías seleccionista, neutralista y del equilibrio intermitente. 3.Bases del proceso evolutivo, información suscinta de eras geológicas, diversidad actual de las especies biológicas. 4.Importancia de la genética de poblaciones y del paradigma evolutivo en Medicina Prof. Germán Manríquez

4. 1. Definiciones Evolución: Modificación de las frecuencias génicas de una población y de su expresión fenotípica a través de las generaciones. Proceso: Secuencia de cambios, discretos o continuos, en las propiedades de un sistema. Dichos cambios pueden ser únicos, recurrentes o periódicos. Teoría: Conjunto de hipótesis o modelo que busca explicar el patrón de interacción entre fenónemos naturales, y que posee propiedades predictivas que pueden ser puestas a prueba experimentalmente.

5. 2. Estado actual del conocimiento sobre evolución Buffon Lamarck Antecedentes (Etapa pre-darwiniana (400 AC – c. 1850). Atomismo Grecia antigua (Demócrito, Empédocles, Anaximandro). Buffon (escala geológica del tiempo) en Geología Lamarck en Biología (la evolución como un hecho) Malthus (sobrepoblación y lucha por la existencia) Lyell (el cambio geológico explica el cambio evolutivo de los seres vivos)

6. El creacionismo como visión predominante en la Inglaterra victoriana Creación divina e Inmutabilidad de las especies, hace un tiempo relativamente breve “Cielo y Tierra, centro y sustancia se hicieron en el mismo instante… Las nubes llenas de agua y el hombre fueron creados por la Trinidad el 26 de Octubre del año 4004 a las 9 en punto de la mañana” James Ussher, arzobispo de Irlanda (1664) Contribución de Charles Darwin (1859) Propone un mecanismo para explicar la evolución Selección Natural de variables más ventajosas generadas previamente al azar … y determina el modo en que este proceso ocurre Descendencia con modificación a partir de un ancestro en común …así como la tasa de cambio El cambio es gradual

7. TEORIA SINTETICA de la EVOLUCION (1938-c.1970) La evolución es un proceso gradual que ocurre a partir de leves cambios de base genética -mutaciones y recombinación del material hereditario- Estos cambios se expresan como variantes fenotípicas que son sometidas, a nivel poblacional, y en distintas proporciones, a la acción de la selección natural El estudio de los eventos que ocurren a nivel interespecífico (microevolución) es suficiente para explicar los cambios observados a nivel supraespecífico (macroevolución)

8. ESPECIACION Aislamiento reproductivo entre dos poblaciones SELECCION NATURAL Reproducción y sobrevida diferenciales EVOLUCION Proceso de cambio en el tiempo con modificación de las propiedades de las poblaciones de organismos

9. TEORÍA MODERNA DE LA EVOLUCIÓN (c. 1970 – presente) George C. Williams (1968) critica el carácter tautológico de las explicaciones de la adaptación, centrada en el concepto de “sobrevivencia de los más aptos” W. D. Hamilton y John Maynard Smith (c. 1970) Desarrollo matemático predictivo de la propuesta de Darwin sobre Selección sexual para explicar casos no incorporados en el paradigma de la Selección natural (altruísmo) Moto Kimura (1968). Teoría Neutralista de la evolución molecular. La mayor parte de las variantes génicas son selectivamente neutras.

10. TEORÍA MODERNA DE LA EVOLUCIÓN (c. 1970 – presente) Niles Eldredge y Stephen Jay Gould (1972) Teoría del equilibrio intermitente. Macroevolución es un proceso desacoplado causalmente de la microevolución que se expresa en el registro fósil como la ausencia de datos, seguido de largos períodos de estasis o constancia morfológica. Richard Lewontin y Stephen Jay Gould (1979) Crítica al programa adaptacionista (Las espandrelas de San Marcos y el paradigma panglossiano)  IMPORTANTE! CUANDO APAREZCA ESTE SIMBOLO VER ARTICULO EN SITIO WEB DEL CURSO, PINCHANDO “NUEVOS ARTICULOS”, EN PAGINA DE INICIO

11. We started small as a consequence of our ignorance and lack of perspective, not from modesty of basic temperament. As stated before, we simply didn't recognize, at first, the interesting implications of punctuated equilibrium for macroevolutionary theory—primarily gained in treating species as Darwinian individuals for the explanation of trends, and in exploring the extent and causes of stasis. With the help of S. M. Stanley, E. S. Vrba and other colleagues, we developed these implications over the years, and the theory grew accordingly. But we never proposed a radical theory for punctuations (ordinary speciation scaled into geological time), and we never linked punctuations to microevolutionary saltationism. Stephen Jay Gould, The Structure of Evolutionary Theory, Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 2002,

12. TEORÍA MODERNA DE LA EVOLUCIÓN: DESARROLLOS RECIENTES (c. 1980 – presente) Teoría del origen celular de los organismos por endosimbiosis (Simbiogénesis) Lynn Margullis. Mutation is not enough! Especiaicón por simbiosis enfatiza carácter cooperativo de la evolución, frente al supuesto de competencia y lucha permanente

13. TEORÍA MODERNA DE LA EVOLUCIÓN: DESARROLLOS RECIENTES (c. 1980 – presente) Enfoque Evo-Devo. Enfatiza importancia de los cambios ontogenéticos para explicar el cambio filogenético (rol de genes homeóticos y de otros factores de regulación del genoma) Especiación por Transferencia génica horizontal. Entrega evidencias sobre rol de transferencia de material hereditario por transfección bacteriana y posterior aislamiento reproductivo de especie transfectada. Consecuencias para la especiación.

14. 3. Bases del proceso evolutivo Evolución: Modificación de las frecuencias génicas de una población y de su expresión fenotípica a través de las generaciones. Proceso: Secuencia de cambios, discretos o continuos, en las propiedades de un sistema. Dichos cambios pueden ser únicos, recurrentes o periódicos. ADAPTACION: Radiación adaptativa de linajes animales y vegetales en nuevos ambientes  ESPECIACION: Formación de nuevas especies por aislamiento reproductivo, genético,ecológico EXTINCION: Causas estocásticas, únicas, periódicas o recurrentes

15. Factores evolutivos MUTACIÓN DERIVA GÉNICA SELECCIÓN MIGRACIÓN APAREAMIENTOS NO AZAROSOS

16. Los cambios evolutivos ocurren a escala ecológica y geológica Línea del tiempo en evolución Eon (proterozoico -4500 My -500 My, fanerozoico -500 My 0) Era Período

17. Escala del cambio evolutivo en Hominoidea

18. Caracteres ancestrales = 0 Caracteres derivados = 1

19. Diversidad actual de los seres vivos No olvidar consecuencias de las extinciones en masa!

20. 4.Importancia de la genética de poblaciones y del paradigma evolutivo en Medicina Genética de Poblaciones: Estudia la distribución y modificación de las frecuencias alélicas entre generaciones, debido a Selección, Deriva génica, Mutación, Migración, Apareamiento diferencial Basa sus conclusiones en la puesta a prueba del teorema de Hardy y Weinberg Permite predecir las causas del cambio evolutivo de una población en particular

21. 4.Importancia de la genética de poblaciones y del paradigma evolutivo en Medicina Ejemplo de mutación CCR5-Δ32 y su relación con el HIV-I ¿Aumentará la frecuencia del gen mutante en el futuro, impidiendo nuevas pandemias de SIDA? (modelo 40 generaciones en mil años de evolución) a) Frecuencia CCR5-Δ32 alta (20%) y el 25% de los individuos muere sin reproducirse. Situación irreal. La más alta frecuencia conocida del alelo d32 se da entre judíos ashkenazim, mientras que la más alta tasa de infección corresponde a poblaciones de Africa central. b) Frecuencia CCR5-Δ32 promedio en Europa fluctúa entre 0.1% y 1%, y la tasa de infección está por debajo del 1% c) Frecuencia CCR5-Δ32 promedio en Africa es del 0.01% y 1%, y la tasa de infección es del 25%. Nuevamente, la frecuencia del alelo d32 no varía

22. 4.Importancia de la genética de poblaciones y del paradigma evolutivo en Medicina Evolución de los patógenos y la resistencia a los antibióticos Hipótesis Las poblaciones bacterianas evolucionan en respuesta a la selección impuesta por el uso de antibióticos Predicción Si disminuye el uso de antibiótiocos, disminuirá la cantidad de cepas resistentes a antibióticos Ejemplo (Austin, 1999) 

23. Medicina evolutiva (ME): estudio de las enfermedades del ser humano en un contexto evolutivo Objetivo: Explicar la vulnerabilidad del organismo humano a factores patógenos y endógenos desde un enfoque poblacional y evolutivo Problemas: ¿Cuál es el rol de los procesos selectivos, la deriva génica, las mutaciones, las migraciones, las relaciones huesped-hospedero, etc., en la respuesta inmune, el envejecimiento, el cáncer, la depresión, la menarquia y la menopausia, el llanto del recién nacido, etc? ¿Cuán determinate es el origen evolutivo, el diseño anatómico y la información contenida en el genoma de la especie humana para explicar las enfermedades?

24. SITIOS WEB Y TEXTOS RECOMENDADOS TEXTOS http://docencia.med.uchile.cl/evolucion SITIO DEL CURSO “EVOLUCION” Fac. Medicina, U. de Chile www.talkorigins.org/ www.terra.es/personal/cxc_9747/EvolucionBiologica.html