Ejercicio resuelto de Mutaciones · Biología · Cataluña · 2022

En 2014 un equipo de científicos analizó el genoma de cincuenta y seis especies de plantas angiospermas.

1. Con estos datos, los científicos construyeron el árbol evolutivo que se muestra en la imagen siguiente. Según la información contenida en el árbol evolutivo, conteste las preguntas siguientes: [1 punto]

Fuente: Adaptación hecha a partir de una imagen de https://doi.org/10.1038/ncomms5956.

¿Cuánto tiempo hace que las Monocotidae se separaron de las Magnoliidae? ¿En qué período geológico se produjo esta separación? ¿Cuál es el grupo de angiospermas más próximo evolutivamente a las Ceratophyllaceae? ¿Cuál es el grupo de angiospermas que se separó antes que el resto?

2. Investigaciones recientes han permitido concluir que la diversificación y la extensión de las angiospermas coinciden en los tiempos geológicos con las de los grupos de insectos que las polinizan. [1 punto]
a) ¿Qué tipo de relación ecológica se establece entre las angiospermas y los insectos que las polinizan? Justifique la respuesta.
b) La mariposa reina (Papilio machaon) es un insecto polinizador. Utilice la clave dicotómica que hay a continuación para responder a las cuestiones de la tabla de abajo.

Mariposa reina (Papilio machaon). Fuente: Wikipedia (fotografía de Entomolo).

Clave dicotómica para clasificar insectos adultos 1. — Con alas … 2 / — Sin alas … 3 2. — Con dos alas … Orden: Dípteros / — Con cuatro alas … 4 3. — Cintura muy estrecha entre el tórax y el abdomen. Animales sociales … Orden: Himenópteros; familia Formícidos / — Sin cintura. Parásitos que se alimentan de sangre … Orden: Sifonápteros 4. — Dos alas voladoras protegidas por dos alas endurecidas … Orden: Coleópteros / — Las cuatro alas sirven para volar … 5 5. — Alas de colores … Orden: Lepidópteros / — Las cuatro alas transparentes … 6 6. — Cintura entre el tórax y el abdomen. Abdomen grueso … Orden: Himenópteros / — Abdomen cilíndrico y alargado … Orden: Odonatos

La mariposa reina pertenece al orden: Explique el recorrido que ha hecho por la clave dicotómica y que le ha permitido clasificarla.

$\mathbf{\text{1.}}\mathbf{\text{Seg}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{informaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{contenida}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{rbol}}\mathbf{\text{evolutivo,}}\mathbf{\text{conteste}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{preguntas}}\mathbf{\text{siguientes:}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Cuestión	Respuesta ¿Cuánto tiempo hace que las Monocotidae se separaron de las Magnoliidae?	Unos $170$ millones de años. El nodo del que salen las dos ramas, el que el esquema rotula como Mesangiospermae, se sitúa en el eje entre los $175$ y los $165$ millones de años. ¿En qué período geológico se produjo esta separación?	En el Jurásico. La banda superior e inferior del gráfico sitúa el Jurásico entre los $200$ y los $145$ millones de años aproximadamente, y $170$ cae de lleno dentro de ese intervalo. ¿Cuál es el grupo de angiospermas más próximo evolutivamente a las Ceratophyllaceae?	Las Chloranthaceae. Las dos ramas se unen en un nodo situado en torno a los $150$ millones de años, que es el más reciente de todos los que conectan a las Ceratophyllaceae con cualquier otro grupo. En un árbol filogenético, la proximidad evolutiva no se mide por la distancia en el dibujo sino por lo reciente que sea el antepasado común. ¿Cuál es el grupo de angiospermas que se separó antes que el resto?	Las Amborellaceae. Su rama es la más basal del árbol: se desgaja del tronco común alrededor de los $225$ millones de años, antes que las Nymphaeaceae y que las Austrobaileyaceae, y mucho antes que el gran grupo de las Mesangiospermae. Por eso se considera el grupo hermano de todas las demás angiospermas.

$\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{Investigaciones}}\mathbf{\text{recientes}}\mathbf{\text{han}}\mathbf{\text{permitido}}\mathbf{\text{concluir}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{diversificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{extensi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{angiospermas}}\mathbf{\text{coinciden}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{tiempos}}\mathbf{\text{geol}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{gicos}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{grupos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{insectos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{polinizan.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{relaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{ecol}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{gica}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{establece}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{angiospermas}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{insectos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{polinizan?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

Es un mutualismo, es decir, una relación interespecífica en la que los dos organismos salen beneficiados y ninguno resulta perjudicado.

La planta obtiene el transporte de su polen de una flor a otra, lo que le permite la fecundación cruzada y, con ella, la variabilidad genética de su descendencia; y lo consigue sin depender del viento, que es mucho más costoso porque exige producir cantidades enormes de polen. El insecto obtiene alimento: el néctar y el propio polen. La relación es de signo $(+,+)$.

El dato del enunciado añade una información importante: que la diversificación de los dos grupos coincida en el tiempo geológico indica que no se trata de una relación casual, sino de una coevolución. Cada grupo ha actuado como presión selectiva sobre el otro: la aparición de flores con formas, colores, olores y horarios de apertura distintos ha ido seleccionando insectos con aparatos bucales, tamaños y comportamientos ajustados a ellas, y viceversa. El resultado son relaciones a veces tan específicas que una especie de planta solo puede ser polinizada por una especie de insecto.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Utilice}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{clave}}\mathbf{\text{dicot}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mica}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{hay}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{continuaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{responder}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{cuestiones}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{abajo.}}$

Cuestión	Respuesta La mariposa reina pertenece al orden	Lepidópteros. Explique el recorrido que ha hecho por la clave dicotómica y que le ha permitido clasificarla.	En el paso 1 se comprueba en la fotografía que el animal tiene alas, de modo que se descarta la segunda opción y la clave remite al paso 2. En el paso 2 se cuentan las alas: la mariposa reina tiene cuatro, dos anteriores y dos posteriores, y no dos como los dípteros, de modo que la clave remite al paso 4. En el paso 4 hay que decidir si dos de las alas están endurecidas y protegen a las otras, como los élitros de los escarabajos; en la fotografía se ve que las cuatro son membranosas y las cuatro sirven para volar, con lo que se pasa al 5. En el paso 5 se observa que las alas están cubiertas de escamas y presentan un patrón de colores muy marcado, y esa opción conduce directamente al orden de los lepidópteros, que es el resultado.

Conviene notar cómo funciona una clave dicotómica: en cada paso se elige entre dos alternativas excluyentes y cada elección descarta una rama entera del recorrido. No hay que conocer de antemano el grupo al que pertenece el animal; basta observar los caracteres que la clave va pidiendo y no saltarse ningún paso, porque cada uno solo tiene sentido después del anterior.