Ejercicio resuelto de Mutaciones · Biología · Cataluña · 2021

A lo largo del último milenio antes de Cristo, los fenicios controlaban una extensa red comercial. El producto principal que vendían era un tinte llamado púrpura de Tiro. De hecho, el nombre de este pueblo de la antigüedad deriva del término griego phoinix, que significa 'púrpura'.


1. La púrpura de Tiro se obtenía de un pigmento producido por la glándula subbranquial de los caracoles mediterráneos del género Murex. Su precio había llegado a ser veinte veces superior al del oro. [1 punto]

Murex brandaris.
a) Se calcula que hacían falta 12 000 ejemplares de múrices para obtener 1,4 g de tinte. Para teñir una túnica real hacía falta una onza de tinte. Una onza era una unidad de masa usada en la época, equivalente a 33,3 g. Calcule cuántos caracoles había que capturar para producir el tinte necesario para teñir una túnica real. Indique los cálculos realizados.
b) Los caracoles del género Murex son carnívoros y se alimentan de otros moluscos como las lapas o las caracolas de mar. Los múrices adultos tienen pocos depredadores, pero sus larvas sirven de alimento a peces pequeños. ¿Qué repercusiones puede tener para estas especies (las lapas o las caracolas de mar y los peces pequeños) la sobrepesca de múrices? Justifique la respuesta.

2. Un grupo de investigadores europeos realizó un estudio comparativo de diversos genes de caracoles de la familia a la cual pertenece el género Murex. El esquema siguiente se elaboró comparando las secuencias de los genes y muestra las relaciones evolutivas entre estas especies de caracoles.

Fuente: Esquema adaptado de A. BARCO et al., «A molecular phylogenetic framework for the Muricidae, a diverse family of carnivorous gastropods». Molecular Phylogenetics and Evolution, núm. 56 (2010), p. 1025-1039.
Los investigadores querían comprobar la hipótesis de que las especies de Murex son muy próximas evolutivamente entre ellas, y que están alejadas de las otras especies analizadas. Responda a las preguntas siguientes, relacionadas con esta investigación. [1 punto]

¿Los datos que obtuvieron corroboran la hipótesis de que las especies de Murex son muy próximas evolutivamente entre ellas y que están alejadas de las otras especies analizadas? Sí □ / No □ Justifique la respuesta a la pregunta anterior. Utilice los términos antepasado común reciente y antepasado común lejano. ¿Cree que habría que cambiar el género al cual pertenece Morula spinosa? Si es así, ¿en qué género la incluiría? Justifique las respuestas.

3. Murex brandaris y Murex trunculus eran dos especies usadas por los fenicios para obtener la púrpura. [1 punto]

Murex brandaris (izquierda) y Murex trunculus (derecha).
a) ¿Qué características se han de cumplir para que estos dos tipos de caracoles se consideren especies diferentes?
b) Los caracoles del género Murex proceden evolutivamente de caracoles de concha lisa, los cuales no tenían ni púas ni aristas que los protegiesen de los depredadores. A partir de sus conocimientos sobre evolución, explique el proceso de adquisición de este carácter (púas o aristas) en la concha de los múrices.

$\mathbf{\text{1.}}\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{p}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{rpura}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Tiro}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{obten}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{pigmento}}\mathbf{\text{producido}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{gl}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ndula}}\mathbf{\text{subbranquial}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{caracoles}}\mathbf{\text{mediterr}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{neos}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{g}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{nero}}\mathbf{\text{Murex.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntos}}\mathbf{\text{caracoles}}\mathbf{\text{hab}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{capturar}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{producir}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tinte}}\mathbf{\text{necesario}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{te}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ir}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{t}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{real.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lculos}}\mathbf{\text{realizados.}}$

El problema se resuelve con una regla de tres, sabiendo que la túnica necesita una onza de tinte, es decir, $\mathrm{33,3}\text{ g}$.

Primero se calcula cuántas veces cabe la cantidad de referencia, $\mathrm{1,4}\text{ g}$, en la cantidad que hace falta:

${\displaystyle \frac{\mathrm{33,3}\text{ g}}{\mathrm{1,4}\text{ g}}}=\mathrm{23,79}$

Como cada $\mathrm{1,4}\text{ g}$ de tinte exigen $12000$ caracoles, el número total es:

$12000\cdot \mathrm{23,79}=285429\text{ caracoles}$

O de una vez, con la misma proporción:

$\text{N.º de caracoles}={\displaystyle \frac{12000\cdot \mathrm{33,3}}{\mathrm{1,4}}}\approx \mathrm{2,85}\cdot {10}^5$

Hacían falta, por tanto, unos $285000$ caracoles para teñir una sola túnica. La cifra explica por sí sola el dato del enunciado de que el tinte llegara a valer veinte veces más que el oro, y también por qué las poblaciones mediterráneas de Murex quedaron esquilmadas en la Antigüedad.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{repercusiones}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{tener}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{especies}}\mathbf{\text{(las}}\mathbf{\text{lapas}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{caracolas}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{mar}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{peces}}\mathbf{\text{peque}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{os)}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{sobrepesca}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{rices?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

Las repercusiones son opuestas en cada caso, porque cada especie ocupa una posición distinta respecto al múrice en la red trófica.

Las lapas y las caracolas de mar son las presas del múrice, que es carnívoro y se alimenta de ellas. Al reducirse drásticamente el número de múrices desaparece la presión de depredación que las controlaba, de modo que sus poblaciones aumentarían. Si el crecimiento fuera muy grande podrían llegar a agotar sus propios recursos y alterar el equilibrio del fondo marino, que es el efecto habitual cuando se elimina un depredador.

Los peces pequeños, en cambio, se alimentan de las larvas de múrice. Menos múrices adultos significa menos puestas y, por tanto, menos larvas: pierden una parte de su alimento y sus poblaciones disminuirían, o tendrían que desplazarse hacia otras presas.

El caso ilustra bien que en una red trófica el efecto de eliminar una especie no es uniforme: sube el nivel que estaba por debajo de ella y baja el que estaba por encima.

$\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{Responda}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{preguntas}}\mathbf{\text{siguientes,}}\mathbf{\text{relacionadas}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{investigaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Cuestión	Respuesta ¿Los datos que obtuvieron corroboran la hipótesis?	Sí. Justifique la respuesta a la pregunta anterior. Utilice los términos antepasado común reciente y antepasado común lejano.	En el esquema, Murex brandaris y Murex trunculus se unen en un nodo situado muy cerca de los extremos de las ramas, es decir, comparten un antepasado común reciente: son las dos especies más próximas evolutivamente de todo el árbol. Ese par, además, se separa del resto en el nodo más profundo, el de la izquierda del esquema, de modo que el antepasado que comparten con Favartia, Muricopsis, Morula y Ergalatax es un antepasado común lejano. Las dos partes de la hipótesis quedan por tanto confirmadas: las dos especies de Murex son muy próximas entre ellas y están alejadas de las demás especies analizadas. ¿Cree que habría que cambiar el género al cual pertenece Morula spinosa? Si es así, ¿en qué género la incluiría? Justifique las respuestas.	Sí, habría que cambiarlo, y lo lógico sería incluirla en el género Ergalatax. En el árbol, Morula spinosa no se agrupa con las otras dos especies de su género, sino que comparte un antepasado común más reciente con Ergalatax margariticola. Una clasificación coherente con la filogenia exige que cada género sea un grupo monofilético, es decir, que reúna a un antepasado y a todos sus descendientes; tal como está ahora, el género Morula no lo es, porque para agrupar a sus tres especies habría que incluir también a Ergalatax margariticola, que quedó fuera. Cabría por tanto la solución contraria: mantener Morula spinosa donde está e incluir Ergalatax margariticola dentro del género Morula. Lo que no puede sostenerse es la clasificación actual.

$\mathbf{\text{3.}}\mathbf{\text{Murex}}\mathbf{\text{brandaris}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{Murex}}\mathbf{\text{trunculus}}\mathbf{\text{eran}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{especies}}\mathbf{\text{usadas}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{fenicios}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{obtener}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{p}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{rpura.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{caracter}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{sticas}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{han}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cumplir}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{estos}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{tipos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{caracoles}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{consideren}}\mathbf{\text{especies}}\mathbf{\text{diferentes?}}$

Según el concepto biológico de especie, que es el que manda, hacen falta dos condiciones, y ambas se refieren a la reproducción y no al aspecto.

La primera es que estén aislados reproductivamente: que en condiciones naturales no se crucen entre sí, ya sea porque no coinciden en el espacio o en el tiempo de reproducción, porque no se reconocen mutuamente o porque sus gametos son incompatibles.

La segunda es que, si llegan a cruzarse, su descendencia no sea fértil. Si los híbridos fueran fértiles habría flujo genético entre los dos grupos y no serían dos especies, sino dos poblaciones o dos variedades de la misma.

Conviene subrayar lo que no basta. Que las dos conchas tengan formas distintas no demuestra nada por sí solo, porque dentro de una misma especie puede haber una variabilidad morfológica considerable, y a la inversa, hay especies distintas prácticamente idénticas. El criterio morfológico, y también el genético o el ecológico, son indicios útiles y a menudo los únicos aplicables, pero el criterio decisivo es el reproductivo.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{partir}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{conocimientos}}\mathbf{\text{sobre}}\mathbf{\text{evoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n,}}\mathbf{\text{explique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{adquisici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{car}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cter}}\mathbf{\text{(p}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{as}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{aristas)}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{concha}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{rices.}}$

El proceso es la selección natural actuando sobre la variabilidad, tal como la explica la teoría sintética de la evolución.

En la población ancestral de caracoles de concha lisa existía variabilidad en la forma de la concha, generada al azar por mutación y recombinación génica. Algunos individuos presentaban, por casualidad, pequeños relieves, engrosamientos o aristas incipientes. Esa variación es previa e independiente de su utilidad: no apareció porque los caracoles necesitaran defenderse.

Sobre esa variabilidad actúa el ambiente, y aquí el agente selectivo son los depredadores. Un caracol con la concha algo más irregular era más difícil de agarrar, de romper o de tragar, de modo que sobrevivía más a menudo que sus congéneres de concha lisa y, al vivir más, dejaba más descendencia.

Como la forma de la concha es un carácter hereditario, los alelos responsables aumentaron de frecuencia generación tras generación. El proceso se repitió después sobre las nuevas variaciones que iban surgiendo, favoreciendo cada vez relieves algo más marcados, hasta llegar a las púas y aristas bien desarrolladas de los múrices actuales. Es un ejemplo de selección acumulativa y gradual: cada estadio intermedio ya suponía una ventaja, por pequeña que fuese, y por eso pudo ser seleccionado.

Hay que descartar expresamente la explicación lamarckista. Las púas no aparecieron porque los caracoles se esforzaran en defenderse ni porque las necesitaran; ni la necesidad dirige la mutación, ni lo que un individuo desarrolla en vida modifica el DNA que transmite a su descendencia.