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Lesson 3.2Mutations in a Population

Natural SelectionLesson Guides

Lesson 3.2

© The Regents of the University of California

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Natural Selection—Lesson 3.2—Activity 2

Rereading Mutations: Not Just for Superheroes

Returning to Mutation Case Studies

• Reread the mutation example you read in the previous lesson and then work with a partner to answer the questions.

• Pay close attention to the diagrams.

1. Did this population change?

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2. What was the cause?

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3. What was the effect?

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© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

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Investigating Mutant Fur Traits in the Sim

Observing Mutations in the Natural Selection Simulation

In the Sim activity that follows, you will investigate a low-fur population of ostrilopes with the trait distribution shown in the histogram below.

• In the Sim, you will be able to turn on mutations for fur traits.

• You will make the environment for this population cold.

• Before you do this, study the histogram below and answer the questions that follow.

Part 1: Making a Prediction

Think about which new traits would be adaptive and non-adaptive in a cold environment. Label any traits that would be adaptive with an A. Label any traits that would be non-adaptive with an NA.

Are all traits that are introduced by mutations adaptive? Do you think non-adaptive traits can be introduced into a population through mutations? Why or why not?

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Investigating Mutant Fur Traits in the Sim (continued)

Part 2: Testing Predictions in the Natural Selection Simulation

Goal: Perform tests in the Sim to see if mutations can introduce both adaptive and non-adaptive traits into the population.

Do:• Open the Natural Selection Simulation and open the mode: Mutations and Traits.

• Change the temperature of the environment to cold (Level 1) by moving the Temperature slider.

• Turn ostrilope fur-trait mutations on by pressing the Ostrilope icon and pressing the Mutations toggle.

• Press RUN and observe the population for at least 50 generations.

• Press ANALYZE and use the Generations slider to carefully observe new traits in the population.

• Answer the questions below.

Tips:• Press the Histogram icon in the lower-left corner of Run to observe the introduction of traits

into the population.

• Look for the red indicator above the heads of ostrilopes that are born with mutant traits.

Look at an ostrilope fur-trait histogram from Generation 50 or above and determine if there are any adaptive traits that were introduced through mutations. How do you know the traits you identified in the histogram were adaptive?

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Investigating Mutant Fur Traits in the Sim (continued)

Look at an ostrilope fur-trait histogram from Generation 5 and determine if there are any non-adaptive traits that were introduced through mutations. How do you know the traits you identified in the histogram were non-adaptive?

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Revise your earlier answer to these questions: Are all traits that are introduced by mutations adaptive? Do you think non-adaptive traits can be introduced into a population through mutations? Why or why not?

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Mutations: Not Just for Superheroes H1

Mutations: Not Just for SuperheroesChapter 1: Movie Mutations

In movies, mutations are always exciting: they might give someone special powers or extra limbs. However, real mutations can be very boring: they might not have any noticeable e� ect at all. What is a mutation, anyway? The answer has to do with genes and the way they are passed down when organisms reproduce.

Genes are instructions for making protein molecules, and those protein molecules determine an organism’s traits. When organisms reproduce, they pass down copies of their genes to their o� spring. However, the copies aren’t always perfect: as genes are duplicated, changes can occur. These changes are called mutations, and they can be passed from parent to o� spring when organisms reproduce. Most of the changes are minor and don’t a� ect traits at all, but every once in a while, mutated genes give instructions to make a new protein molecule that leads to a new trait in the o� spring.

The new traits that arise from mutations may be adaptive or non-adaptive, or they may have no e� ect on survival and reproduction.It all depends on the organisms’ environment. If a new trait makes organisms less likely to survive and reproduce in their environment, the trait is non-adaptive. Organisms born with that trait don’t have a very good chance of surviving long enough to reproduce and pass their mutated genes down to the next generation. If they don’t pass the mutated genes down, they don’t pass the new trait down either. Mutated traits that are non-adaptive usually remain uncommon in the population.

In movies and comic books, mutations make people into superheroes. In the real world, mutations often have no visible e� ect at all.

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H2 Mutations: Not Just for Superheroes

On the other hand, mutated genes sometimes result in a new trait that turns out to be adaptive. Adaptive traits help organisms survive and reproduce in their environments. If a mutation results in an adaptive trait, organisms with that trait are more likely to reproduce and pass on their mutated genes to the next generation.

Through natural selection, adaptive traits become more and more common in the population over time. A trait that is adaptive in one environment may be non-adaptive in another, and that’s what makes mutations so important. Environments don’t stay the same forever. Mutations can introduce new traits, increasing the chance that one of those traits might help make a population better able to adapt to a changing environment. To learn more about mutations, you can explore one or more of the following chapters.

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Chapter 2: Revenge of the Bed Bugs

They creep into your bed at night and suck your blood, then crawl back to hide in their lairs… Bed bugs are seriously creepy! These tiny insects live in walls and furniture, and they survive by feeding on the blood of humans. Bed bugs have been a problem for humans for thousands of years. In the past, people didn’t have any good way of attacking bed bugs—these insects hide during the day, only coming out at night when people are sleeping. People couldn’t kill bed bugs by leaving poison for them to eat, because they won’t eat anything but blood.

Then, in the 1940s, the situation changed: people invented new insecticides that were very e� ective at killing bed bugs. Like all insects, bed bugs have hard exoskeletons covering their bodies like suits of armor. However, the new insecticides penetrated the bed bugs’ exoskeletons, killing bed bugs even if they just touched the insecticide. People sprayed these new insecticides wherever bed bugs were found, and killed huge numbers of bed bugs.

The insecticides didn’t kill all of the bed bugs, however. In fact, they caused some e� ects that people hadn’t predicted. Some bed bugs survived—mostly the individuals lucky enough to have extra-tough exoskeletons that were harder for insecticides to penetrate. These tough-skinned bed bugs began reproducing. Today, bed bugs with extra-tough exoskeletons are becoming more and more common in the bed bug population.

Scientists have studied the genes of tough-skinned bed bugs and compared them to the genes of ordinary bed bugs. They discovered mutations to several genes in the tough-skinned bed bugs. The mutations give the cells instructions to make protein molecules di� erent from the protein molecules that other bed bugs can make. These new

Bed bugs live inside walls and furniture and survive by feeding on the blood of humans.

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protein molecules all a� ect the exoskeleton in di� erent ways, strengthening the bed bugs’ armor. Before these mutations appeared in the bed bug population, there weren’t any bed bugs with the trait of armor strong enough to resist insecticides.

The bed bugs’ environment changed when people started using the new insecticides. However, a mutated trait in the bed bug population turned out to be adaptive in the bed bugs’ new environment, so it helped the bed

bugs with that trait survive. In the bed bugs’ new insecticide-� lled environment, stronger armor is an adaptive trait that helps them survive. Organisms with stronger armor are more likely to survive and reproduce, so they are more likely to pass on their mutated genes—and their adaptive traits. Through the process of natural selection, tough-skinned bed bugs are becoming more common with each new generation. Ironically, people’s use of insecticide has produced a stronger bed bug population!

All bed bugs have exoskeletons, but some exoskeletons are thicker than others due to mutations.

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Chapter 3: Cane Toad Invaders

Huge poisonous toads have invaded Australia! Humans brought cane toads from Asia to Australia in the 1930s, hoping the toads would eat beetles that were destroying crops. Unfortunately, the toads didn’t eat many beetles. They ate almost anything else that could � t into their mouths, however. These big toads grow up to 22 centimeters (9 inches) long and weigh up to 1.8 kilograms (4 pounds). Cane toads are extremely poisonous, and no Australian predators can survive eating them. Without predators in their new environment, the cane toad population began growing and spreading. Today, cane toads are common in areas more than 1,500 kilometers (932 miles) from the place where they were � rst introduced to Australia.

Because there are so many cane toads in Australia, they compete with each other for food. The cane toads are eating everything in sight, so food becomes scarce in any area where they live. To survive, cane toads have

to keep moving into new areas with more food sources. The � rst toads to reach new territory get to eat all the food they want. Slower toads are stuck with whatever is left.

Recently, Australian scientists have been � nding cane toads with bigger, more muscular legs. These bigger legs can be traced back to mutations that changed the toads’ genes. Scientists compared the big-legged toads to ordinary cane toads. They identi� ed several gene mutations that gave the cells instructions to make protein molecules that were di� erent from the protein molecules that other toads could make. These new protein molecules a� ected the cane toads’ legs, increasing the leg size and strength. Having bigger legs is an adaptive trait that helps cane toads survive in an environment where there isn’t much food to go around. Bigger, stronger legs help these toads outrun other cane toads and be the � rst ones to get to the food in new areas. With better chances of getting food, big-legged toads are more likely to survive and reproduce. Because of this, they are also

Cane toads like this one can grow up to 22 cm (9 in) long and weigh up to 1.8 kg (4 lbs).Mu

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more likely to pass on their mutated genes to their o� spring. Along with these mutated genes, they pass on their adaptive traits.

When humans introduced cane toads to Australia, the cane toads’ environment changed. With no predators hunting them in their new environment, there were more cane toads and therefore much less food was available. However, mutations led to a new trait in the population that turned out to be adaptive in the new environment. The mutated trait for bigger legs was adaptive for cane toads in an environment with scarce food because it helped them get more food and survive. Through the process of natural selection, big-legged cane toads are becoming more and more common in the cane toad population. These stronger, faster toads are spreading across Australia, invading new areas all the time.

Through the process of natural selection, cane toads with big, strong legs are becoming more and more common in the cane toad population.

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Chapter 4: Red Lobster, Blue Lobster

What color are lobsters? In pictures, they’re usually red. However, that’s only after they’ve been caught and cooked. When they’re alive and living in the ocean, lobsters are usually a greenish brown that blends into the ocean � oor—except when a genetic mutation causes them to be bright blue! About one in every two million wild lobsters is blue in color. Why? A genetic mutation caused the lobster’s body to produce more of a certain protein molecule than usual, which turned its shell blue instead of the normal brownish green. This mutation introduced a new trait into the lobster population: bright blue shells.

Having a blue shell may sound like the kind of trait that might make a lobster less likely to survive in its environment. After all, blue lobsters don’t blend into their environment as well as greenish-brown ones do. However, research shows that being blue doesn’t seem to make the blue lobsters any more or less likely to survive in their environments. In the 1990s, scientists studied blue lobsters: they mated a female blue lobster with a male blue lobster, producing all blue o� spring. They released the o� spring into the wild and studied them to see whether they survived at the same rates as lobsters with normal greenish-brown coloring. The scientists found no di� erence in the blue lobsters’ survival rates compared with normal lobsters. The genetic mutation that results in blue shells appears to be a neutral mutation—that is, the trait is not adaptive in the environment, but it’s not non-adaptive either. Blue shells seem to have no e� ect on survival and reproduction.

The trait for blue shells has not caused a big change in the lobster population. The mutated trait still passes from one lobster generation to the next, just like the traits for greenish-brown shells. Lobsters with blue

Most lobsters are greenish-brown.

About one in every two million lobsters has a mutation that causes its shell to be bright blue.

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shells are just as likely to survive as lobsters with greenish-brown shells, so lobsters with these two color traits are likely to have about the same number of o� spring. That means that the mutated trait has become neither more common nor less common in the population.

Lobsters also come in other colors: occasionally, people catch lobsters that are yellow, orange, red, or white! All of those other colors are also caused by genetic mutations. These rare lobsters’ colors make them stand out in a crowd of living lobsters, but once cooked, colorful lobsters look just like their brownish-green relatives: like nearly all other lobsters, they turn bright red when boiled. (The only lobsters that don’t turn color when they’re cooked are extremely rare albino lobsters, which have no coloring at all.)

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How to Make a Venomous Cabbage I1

How to Make a Venomous CabbageWhat do you get if you cross a cabbage with a scorpion? That may sound like the beginning of a joke, but it isn’t. Scientists have been exploring ways to use scorpion DNA to keep cabbages from being eaten before they’re ready for harvest.

Cabbages have the traits they do because humans have selected for those traits. For thousands of years, farmers have been engaging in a practice known as “arti� cial selection.” Unlike natural selection, arti� cial selection happens when humans, not nature, choose for or against traits in organisms. Through arti� cial selection, farmers choose plants that have desirable traits and breed them so that the resulting populations have those

Many cabbage farmers have problems with caterpillars eating their cabbages before they’re ready to be picked and sold.

traits. For example, 2,500 years ago farmers found a wild plant with tasty leaves and began growing it as a crop. (Scientists call this plant Brassica oleracea—say it BRASS-ick-ah oh-luh-RAY-see-ah.) Over time, farmers chose to replant the seeds of certain individual Brassica oleracea plants with a trait that was desirable, such as large leaves. By breeding the o� spring of wild plants over and over and selecting for certain traits, farmers caused the traits of the plants to shift. Over many generations, the Brassica oleracea plants developed into new types of plants with new traits, including cabbages and other vegetables like kale and broccoli. Farmers can use arti� cial selection to choose traits that make their crops easier to grow in certain conditions, such as rocky soil or a particularly dry climate. They can also choose traits that make their crops more appealing to customers.

Today, cabbage is an important food for humans—but cabbages also make tasty meals for caterpillars and other organisms. To keep their cabbages from being eaten in the � elds

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I2 How to Make a Venomous Cabbage

Scientists use the genes that produce venom in Androctonus Australis scorpions to make cabbages less appealing to caterpillars.

before they’re ready to be picked, farmers use chemicals called pesticides that kill the caterpillars. However, pesticides can have negative e� ects on the environment when they get into soil and water nearby. One way to keep the cabbages safe from caterpillars without spraying pesticides on the � elds is to change the plants themselves.

To change an organism, scientists can use genetic engineering—they can change the organism’s genes so the organism has di� erent traits than it normally would. One type of genetic engineering uses genes from one organism that have been inserted into the cells of another organism. The genes are instructions for the organism to produce certain proteins, and the proteins give the organism its traits. Through genetic engineering, scientists can give an organism traits that it wouldn’t normally be able to have.

To engineer insect-proof cabbages, scientists in China inserted genes from scorpions into the cells of the cabbage plants. Scorpions have genes that instruct their cells to make venom, H

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which they use to paralyze and kill their prey. The scientists added the genes for making venom to the cabbage plants. The cabbages began to produce scorpion venom and store it inside their leaves, so that any bugs that ate the cabbages would be paralyzed and die.

In the wild, scorpion venom doesn’t just work on insects; scorpion stings can also be very painful and cause paralysis in humans. However, the scientists changed the scorpion venom so that it kills insects but has no e� ect on people. Otherwise, nobody would be able to eat the cabbages. So far, cabbages modi� ed with genes for scorpion venom have been just an experiment, and haven’t been grown or sold to the public. Although scientists have found no negative e� ects of eating the modi� ed cabbages, many people are concerned that they may be dangerous. For now, the cabbages you eat will be just plain cabbages.

Scientists can alter the genes in plants and animals to change their traits, but should scientists do this? This question has led to many ethical debates. When people talk about

How to Make a Venomous Cabbage I3

For the moment, the Food and Drug Administration has decided that genetically modi� ed foods are safe to consume. However, genetically modi� ed foods are required to have a label so that consumers can decide for themselves. You can take a look at the labels next time you are in the grocery store. Will you choose to purchase genetically modi� ed foods? Why or why not?

ethics, they are thinking about the moral issues related to a behavior or activity.

Some people think genetic engineering is a good way to grow more food to feed our rapidly growing population. This is commonly referred to as genetically modi� ed food. Food crops can be given genes that make them resistant to diseases, pests, or the chemicals that farmers use to kill weeds. Crops can also be engineered to grow in places where they wouldn’t have been able to grow, like places that are too cold or have salty soil. Changes like these make it easier to grow more food. Crops can even be engineered to contain more vitamins or vaccines! Supporters of genetically modi� ed food argue that changing the DNA of an organism that humans eat is not harmful for humans, and that the bene� ts outweigh the potential drawbacks.

A few countries have decided to ban genetically modi� ed foods. People who are against these foods argue that genetic engineering is a new technique that hasn’t been su� ciently studied. There are also environmental consequences to using these foods. For example, a genetically modi� ed type of corn that was designed to be resistant to pests ended up also harming monarch butter� ies. People worry that if plants are engineered to be resistant to weed killer, that will encourage farmers to use more and more chemicals on their crops. Those chemicals end up in the air and water. In addition, the new genes could spread to other organisms, leading to e� ects that are hard to predict and that may be negative. Opponents of genetically modi� ed foods worry that we don’t know whether this food could have negative e� ects on our health and environment far into the future.

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Selección natural—Lección 3.2—Actividad 2

Volver a leer Mutaciones: no solo para superhéroes

Volver a los casos de estudio de mutación

• Vuelve a leer el ejemplo de una mutación que leíste en la lección anterior, y luego trabaja con un/a compañero/a para contestar las preguntas.

• Presta especial atención a los diagramas.

1. ¿Cambió esta población?

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2. ¿Cuál fue la causa?

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3. ¿Cuál fue el efecto?

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Investigar rasgos mutantes para pelaje en la Simulación

Observar mutaciones en la Simulación Selección natural

En la siguiente actividad con la Simulación, investigarás una población de ostrilopes con poco pelaje que tiene la distribución de rasgos indicada en el histograma debajo.

• En la Simulación, podrás activar mutaciones en los rasgos para pelaje.

• Cambiarás el ambiente a frío para esta población.

• Antes de continuar, estudia el histograma debajo y contesta las siguientes preguntas.

Parte 1: hacer una predicción

Piensa en cuáles rasgos nuevos serían adaptativos y no adaptativos en un ambiente frío. Identifica cualquier rasgo que sería adaptativo con la letra A. Identifica cualquier rasgo que sería no adaptativo con las letras NA.

¿Son adaptativos todos los rasgos introducidos por mutaciones? ¿Piensas que los rasgos no adaptativos pueden ser introducidos a una población a través de las mutaciones? ¿Por qué sí o por qué no?

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Investigar rasgos mutantes para pelaje en la Simulación (continuación)

Parte 2: Testear predicciones en la Simulación Selección natural

Meta: Realizar pruebas en la Simulación para ver si las mutaciones pueden introducir tanto rasgos adaptativos como rasgos no adaptativos a la población.

Haz lo siguiente:• Inicia la Simulación Selección natural y abre el modo “Mutations and Traits” (Mutaciones y

rasgos).

• Cambia la temperatura del ambiente a frío “Level 1” (Nivel 1) al mover el control deslizante de “Temperature” (Temperatura).

• Activa las mutaciones del rasgo para pelaje en los ostrilopes oprimiendo el ícono de Ostrilope y oprimiendo el botón “Mutations” (Mutaciones).

• Oprime RUN (Ejecutar) y observa la población durante por lo menos 50 generaciones.

• Oprime ANALYZE (Analizar) y usa el control deslizante de “Generations” (Generaciones) para observar cuidadosamente los nuevos rasgos en la población.

• Contesta las siguientes preguntas.

Consejos:• Oprime el ícono de Histograma en la esquina inferior de mano izquierda de “Run” (Ejecutar)

para observar la introducción de rasgos en la población.

• Busca el indicador rojo arriba de las cabezas de los ostrilopes que nacen con rasgos mutantes.

Mira un histograma de los rasgos para pelaje en los ostrilopes de la Generación 50 o mayor, y determina si hay rasgos adaptativos que fueron introducidos a través de las mutaciones. ¿Cómo sabes que los rasgos que identificaste en el histograma fueron adaptativos?

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Investigar rasgos mutantes para pelaje en la Simulación (continuación)

Mira un histograma de los rasgos para pelaje en los ostrilopes de la Generación 5 y determina si hay rasgos no adaptativos que fueron introducidos a través de las mutaciones. ¿Cómo sabes que los rasgos que identificaste en el histograma fueron no adaptativos?

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Revisa tus respuestas anteriores a las siguientes preguntas: ¿Son adaptativos todos los rasgos introducidos por mutaciones? ¿Piensas que los rasgos no adaptativos pueden ser introducidos a una población a través de las mutaciones? ¿Por qué sí o por qué no?

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Mutaciones: no solo para superhéroes H1

Mutaciones: no solo para superhéroesCapítulo 1: mutaciones de película

En las películas, las mutaciones siempre son emocionantes. Tal vez le den a alguién poderes especiales o extremidades extras. No obstante, las mutaciones reales pueden ser muy aburridas. Posiblemente no tengan ningún efecto notable en absoluto. Entonces, ¿qué es una mutación? La respuesta tiene que ver con genes y la manera en que son transmitidos cuando los organismos se reproducen.

Los genes son instrucciones para hacer moléculas de proteína, y las moléculas de proteína determinan los rasgos de un organismo. Cuando los organismos se reproducen, transmiten copias de sus genes a sus descendientes. Sin embargo, las copias no siempre son perfectas. Mientras los genes se duplican, algunos cambios pueden ocurrir. Estos cambios se llaman mutaciones, y pueden ser transmitidos de progenitores a descendientes cuando los organismos se reproducen. La mayoría de los cambios son menores y no afectan los rasgos en absoluto, pero cada cierto tiempo, los genes mutados dan instrucciones para hacer una molécula de proteína nueva que lleva a un rasgo nuevo en un descendiente.

Los rasgos nuevos que emergen de mutaciones pueden ser adaptativos o no adaptativos, o pueden no tener ningún efecto en la supervivencia y la reproducción. Todo depende del ambiente de los organismos. Si un rasgo nuevo hace que unos organismos

En las películas y los cómics, las mutaciones convierten a las personas en superhéroes. En el mundo real, las mutaciones a menudo no tienen ningún efecto visible.

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H2 Mutaciones: no solo para superhéroes

tengan menos probabilidad de sobrevivir y reproducirse en su ambiente, el rasgo es no adaptativo. Los organismos nacidos con ese rasgo no tienen una probabilidad muy alta de sobrevivir el tiempo necesario para reproducirse y transmitir sus genes a la próxima generación. Si no transmiten los genes mutados, tampoco transmiten el rasgo nuevo. Por lo general, los rasgos mutados que son no adaptativos permanecen poco comunes en la población.

Por otra parte, a veces los genes mutados dan lugar a un rasgo nuevo que resulta ser adaptativo. Los rasgos adaptativos ayudan a los organismos a sobrevivir y reproducirse en sus ambientes. Si una mutación da lugar a un rasgo adaptativo, los organismos con ese rasgo tienen una probabilidad mayor de reproducirse y transmitir sus genes mutados a la próxima generación.

A través de la selección natural, los rasgos adaptativos llegan a ser con el tiempo más y más comunes en la población. Un rasgo que es adaptativo en un ambiente tal vez sea no adaptativo en otro, y eso es lo que hace que las mutaciones sean tan importantes. Los ambientes no permanecen iguales para siempre. Las mutaciones pueden introducir nuevos rasgos, aumentando la posibilidad que uno de aquellos rasgos ayude a hacer una población más capaz de adaptarse a un ambiente cambiante. Para aprender más sobre las mutaciones, puedes explorar uno o más de los siguientes capítulos.M

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Capítulo 2: venganza de las chinches

Se meten trepando a tu cama en la noche y te chupan la sangre antes de retroceder para esconderse en sus guaridas... ¡Las chinches son escalofriantes! Estos insectos diminutos viven en las paredes y los muebles, y sobreviven alimentándose de la sangre humana. Las chinches han sido un problema para los seres humanos durante miles de años. En el pasado, la gente no tenía ninguna forma confiable de atacar a las chinches. Estos insectos se esconden durante el día, saliendo solo de noche cuando la gente está dormida. La gente no podía matar las chinches dejando veneno para que comieran, porque no comen nada que no sea sangre.

Entonces, en los 1940, la situación cambió. La gente inventó nuevos insecticidas que eran muy eficientes para matar las chinches. Al igual que todos los insectos, las chinches tienen exoesqueletos duros que cubren sus cuerpos como armadura. No obstante, los nuevos insecticidas penetraban los exoesqueletos de las chinches, matando las chinches, incluso si apenas tocaban el insecticida. La gente fumigaba con estos nuevos insecticidas dondequiera que las chinches se encontraran, y mataron cantidades enormes de chinches.

Sin embargo, los insecticidas no mataron a todas las chinches. De hecho, causaron algunos efectos no predecidos. Algunas chinches sobrevivieron: más que nada individuos con la fortuna de tener exoesqueletos extra resistentes, los cuales hacían más difícil que los insecticidas penetraran. Estas chinches con piel resistente empezaron a reproducirse. Hoy en día, las chinches con exoesqueletos muy resistentes están llegando a ser más y más comunes en la población de chinches.

Los/as científicos/as han estudiado los genes de las chinches con piel resistente y los

Las chinches viven en las paredes y los muebles y sobreviven alimentándose de la sangre humana.

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han comparado con los genes de chinches corrientes. Descubrieron varias mutaciones en las chinches con piel resistente. Las mutaciones les dan instrucciones a las células para que hagan moléculas de proteína diferentes a las moléculas de proteína que otras chinches pueden hacer. Todas estas nuevas moléculas de proteína afectan el exoesqueleto de diferentes maneras, fortaleciendo la armadura de las chinches. Antes de que estas mutaciones aparecieran en la población de chinches, no había ninguna chinche con el rasgo para armadura suficientemente fuerte como para resistir los insecticidas.

El ambiente de las chinches cambió cuando la gente empezó a usar los nuevos insecticidas.

Sin embargo, un rasgo mutado en la población de chinches resultó ser adaptativo en el ambiente nuevo de las chinches, de modo que ayudó a las chinches con ese rasgo a sobrevivir. En el nuevo ambiente de las chinches lleno de insecticidas, la armadura más resistente es un rasgo adaptativo que las ayuda a sobrevivir. Los organismos con armadura más fuerte tienen más probabilidad de sobrevivir y reproducirse, así que tienen más probabilidad de transmitir sus genes mutados, y sus rasgos adaptativos. A través del proceso de selección natural, las chinches con piel resistente están llegando a ser más comunes con cada nueva generación. Irónicamente,

¡el uso de insecticidas ha producido una población más fuerte de chinches!

Todas las chinches tienen exoesqueletos, pero algunos exoesqueletos son más gruesos debido a mutaciones. M

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Capítulo 3: sapos de caña invasores

¡Gigantes sapos venenosos han invadido Australia! Los humanos trajeron sapos de caña de Asia a Australia en los 1930, esperando que los sapos se comieran los escarabajos que estaban destruyendo cosechas. Desafortunadamente, los sapos no se comieron muchos escarabajos, pero se comieron casi cualquier otra cosa que podían meter en sus bocas. Estos sapos grandes crecen hasta 22 centímetros (9 pulgadas) de largo y pesan hasta 1.8 kilogramos (4 libras). Los sapos de caña son extremadamente venenosos, y ningún depredador australiano puede sobrevivir si se los come. Sin depredadores en su ambiente nuevo, la población de sapos de caña empezó a crecer y difundirse. Hoy en día, los sapos de caña son comunes en áreas a más de 1,500 kilómetros (932 millas) del lugar donde fueron introducidos por primera vez en Australia.

Ya que hay tantos sapos de caña en Australia, compiten entre ellos por comida. Los sapos de caña se comen todo lo que está a la vista, así que la comida se hace escasa en cualquier área donde viven. Para sobrevivir, los sapos de caña tienen que seguir moviéndose a nuevas áreas con más fuentes de comida. Los primeros sapos en alcanzar un nuevo territorio pueden comerse toda la comida que quieran. A los sapos más lentos no les queda otra que comer lo que sobre.

Recientemente, algunos/as científicos/as australianos han encontrando sapos de caña con piernas más grandes y más musculosas. Estas piernas más grandes se pueden rastrear a las mutaciones que cambiaron los genes de los sapos. Los/as científicos/as compararon los sapos de piernas grandes con sapos de caña corrientes. Identificaron varias mutaciones de genes que les dieron instrucciones a las células para que hicieran moléculas de proteína que fueron diferentes a las moléculas de proteína

Los sapos de caña como este pueden crecer hasta 22 cms (9 pulgadas) de largo y pesar hasta 1.8 kgs (4 libras).M

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que otros sapos podían hacer. Estas nuevas moléculas de proteína afectaron las piernas de los sapos de caña, aumentando el tamaño y la fuerza de sus piernas. Tener piernas más grandes es un rasgo adaptativo que ayuda a los sapos de caña a sobrevivir en un ambiente donde no hay mucha comida para compartir. Piernas más grandes y más fuertes ayudan a estos sapos a correr más rápido que otros sapos de caña y a ser los primeros en encontrar comida en áreas nuevas. Con mejores chances de conseguir comida, los sapos de piernas grandes tienen una mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse. Debido a esto, también tienen una mayor probabilidad de transmitir sus genes mutados a sus descendientes. Junto a estos genes mutados, transmiten sus rasgos adaptativos.

Cuando los humanos introdujeron sapos de caña en Australia, el ambiente de los sapos de caña cambió. Sin depredadores que los cazaran en su nuevo ambiente, había más sapos de caña y por lo tanto mucho menos comida disponible. Sin embargo, unas mutaciones llevaron a un rasgo nuevo en la población que resultó ser adaptativo en el nuevo ambiente. El rasgo mutado para piernas más grandes era adaptativo para sapos de caña en un ambiente con escasa comida porque les ayudó a conseguir más comida y a sobrevivir. A través del proceso de selección natural, los sapos de caña de piernas grandes están llegando a ser más y más comunes en la población de sapos de caña. Estos sapos más fuertes y más rápidos se están difundiendo por toda Australia, invadiendo nuevas áreas todo el tiempo.

A través del proceso de selección natural, los sapos de caña de piernas grandes y fuertes están llegando a ser más y más comunes en la población de sapos de caña. M

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Capítulo 4: langosta roja, langosta azul

¿De qué color son las langostas? En las fotos salen generalmente rojas. Sin embargo, se ven así solo después de que hayan sido atrapadas y cocidas. Cuando están vivas y viviendo en el océano, las langostas por lo general son de color marrón verdoso que mimetiza el suelo del océano… ¡excepto cuando una mutación genética causa que sean de color azul brillante! Alrededor de una en cada dos millones de langostas es de color azul. ¿Por qué? Una mutación genética causó que el cuerpo de la langosta produjera más de lo común de una molécula de proteína específica, lo que volvió su caparazón azul en vez del marrón verdoso normal. Esta mutación introdujo un rasgo nuevo en la población de langostas: caparazones azules brillantes.

Tener un caparazón azul puede sonar como el tipo de rasgo que podría hacer que una langosta tenga menos probabilidad de sobrevivir en su ambiente. Después de todo, las langostas azules no mimetizan su ambiente tan bien como las langostas marrones verdosas. Sin embargo, las investigaciones muestran que tener un caparazón azul no parece hacer que una langosta tenga mayor o menor posibilidad de sobrevivir en su ambiente. En los 1990, los/as científicos/as estudiaron las langostas azules. Cruzaron una langosta azul hembra con una langosta azul macho, produciendo descendientes azules. Liberaron a los descendientes a la naturaleza y los estudiaron para ver si su índice de supervivencia era igual al de las langostas con el color marrón verdoso normal. Los/as científicos/as no hallaron ninguna diferencia en los índices de supervivencia de las langostas azules comparadas con las langostas normales. La mutación genética que resulta en caparazones azules parece ser una mutación neutra. Es decir, el rasgo no es adaptativo en el ambiente, pero tampoco es no adaptativo. Los

La mayoría de las langostas son marrones verdosas.

Alrededor de una en cada dos millones de langostas tiene una mutación que causa que su caparazón sea azul brillante.M

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caparazones azules no parecen tener ningún efecto en la supervivencia y reproducción.

El rasgo para caparazones azules no ha causado un cambio significante en la población de langostas. El rasgo mutado aún se transmite de una generación de langostas a la otra, al igual que los rasgos para caparazones marrones verdosos. Las langostas con caparazones azules tienen la misma probabilidad de sobrevivir que las langostas con caparazones marrones verdosos, así que es probable que las langostas con estos dos rasgos de color tengan el mismo número de descendientes. Eso significa que el rasgo mutado no ha llegado a ser ni más común ni menos común en la población.

Las langostas también vienen en otros colores. De vez en cuando, la gente atrapa langostas amarillas, anaranjadas, rojas o blancas. Todos esos otros colores también son causados por mutaciones genéticas. Estos colores poco comunes en las langostas hacen que se destaquen en una población de langostas vivas, pero una vez que sean cocidas, las langostas coloridas se ven iguales a sus parientes marrones verdosos. Al igual que casi todas las langostas, se vuelven rojo brillante al cocerse. (Las únicas langostas que no se cambian de color al cocerse son las langostas albinas, las cuales son extremadamente raras y no tienen color en absoluto).

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Cómo hacer un repollo venenoso I1

Cómo hacer un repollo venenoso¿Qué pasa si cruzas un repollo con un escorpión? Puede que te suene como un chiste, pero no lo es. Los/as científicos/as han estado explorando nuevas formas de usar el ADN de los escorpiones para impedir que los repollos sean comidos antes de que estén listos para la cosecha.

Los repollos tienen los rasgos que tienen porque los humanos han seleccionado aquellos rasgos. Durante miles de años, los/as granjeros/as han estado llevando a cabo una práctica conocida como la “selección artificial”. A diferencia de la selección natural, la selección artificial sucede cuando los humanos, no la naturaleza, eligen preservar o eliminar rasgos específicos en los organismos. A través de la selección artificial, los/as granjeros/as eligen las plantas que tienen

Muchos/as agricultores/as de repollo tienen problemas con orugas que comen sus repollos antes de que los repollos estén listos para ser cosechados.

rasgos convenientes y las cruzan para que las poblaciones resultantes tengan aquellos rasgos. Por ejemplo, hace 2,500 años los/as granjeros/as encontraron una planta silvestre con hojas sabrosas y empezaron a cultivarla. (Los/as científicos/as la llaman Brassica oleracea a esta planta). Con el tiempo, los/as granjeros/as elegían volver a plantar las semillas de las plantas individuales específicas de Brassica oleracea que tenían un rasgo conveniente, como hojas grandes. Al cruzar los descendientes de plantas silvestres una y otra vez y seleccionar rasgos determinados, los/as granjeros/as causaron que los rasgos de las plantas se alteraran. Durante muchas generaciones, las plantas Brassica oleracea se desarrollaron para convertirse en nuevos tipos de plantas con nuevos rasgos, incluyendo repollos y otros vegetales como la col rizada y el brócoli. Los/as granjeros/as pueden usar la selección artificial para elegir los rasgos que hacen que sus cosechas sean más fáciles de cultivar en condiciones determinadas, por ejemplo en tierra rocosa o en climas áridos. También pueden elegir rasgos que hacen que sus cosechas sean más atractivas para sus clientes.

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I2 Cómo hacer un repollo venenoso

Los/as científicos/as utilizan los genes que producen veneno en los escorpiones Androctonus Australis para hacer que los repollos sean menos apetitosos para las orugas.

Hoy en día los repollos son un alimento importante para los humanos, pero los repollos también son una delicia para las orugas y otros organismos. Para evitar que sus repollos sean comidos en los campos antes de que estén listos para ser cosechados, los/as agricultores/as utilizan químicos llamados pesticidas que matan las orugas. Sin embargo, los pesticidas pueden tener efectos adversos en el ambiente cuando pasan al suelo y al agua en la zona. Una manera de mantener los repollos a salvo de las orugas sin rociar los campos con pesticidas es cambiar las plantas mismas.

Para cambiar un organismo, científicos/as pueden usar la ingeniería genética. Pueden cambiar los genes del organismo de modo que el organismo tenga diferentes rasgos de los que tendría normalmente. Un tipo de ingeniería genética utiliza genes de un organismo que han sido insertados en las células de otro organismo. Los genes son instrucciones para que el organismo produzca determinadas proteínas, y las proteínas le otorgan al organismo sus rasgos. A través de la ingeniería genética, los/as científicos/as pueden darle a

un organismo unos rasgos que normalmente no podría tener.

Para diseñar repollos a prueba de insectos, unos/as científicos/as en China insertaron genes de escorpiones en las células de las plantas de repollo. Los escorpiones tienen genes que les dan instrucciones a sus células para producir veneno, el cual utilizan para paralizar y matar a sus presas. Los/as científicos/as agregaron genes para producir veneno a las plantas de repollo. Los repollos empezaron a producir veneno de escorpión y almacenarlo dentro de sus hojas, de manera que cualquier insecto que comiera de los repollos quedaría paralizado y se moriría.

En la naturaleza, el veneno de escorpión no funciona solamente contra los insectos; una picadura de escorpión también puede ser muy dolorosa y causar parálisis en los humanos. Sin embargo, los/as científicos/as cambiaron el veneno de escorpión de modo que matara insectos pero no tuviera efecto en las personas. Si no fuera así, nadie podría comer esos repollos. Hasta el momento, los repollos modificados

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Cómo hacer un repollo venenoso I3

un tipo de maíz genéticamente modificado que fue diseñado para ser resistente a las pestes terminó haciéndoles daño a las mariposas monarca. A la gente le preocupa que si las plantas son modificadas para ser resistentes a los herbicidas, esto motivará a los/as granjero/as a utilizar cada vez más sustancias químicas en sus cultivos. Esas sustancias químicas terminan en el aire y en el agua. Además, los genes nuevos podrían difundirse a otros organismos, llevando a efectos difíciles de predecir y que podrían ser dañinos. A las personas que se oponen a los alimentos genéticamente modificados les preocupa que no sepamos si estos alimentos podrían tener efectos adversos en nuestra salud y en nuestro ambiente hasta el futuro lejano.

Por el momento, la Administración de Alimentos y Medicamentos ha decidido que los alimentos genéticamente modificados son seguros para el consumo. No obstante, se exige que los alimentos genéticamente modificados lleven una etiqueta para que los/as consumidores/as pueden decidir por sí mismos/as. Puedes fijarte en las etiquetas la próxima vez que estés en el supermercado. ¿Vas a optar por comprar alimentos genéticamente modificados? ¿Por qué sí o por qué no?

con genes para veneno de escorpión solo han sido un experimento, y no han sido cultivados o vendidos al público. Aunque los/as científicos/as no han encontrado efectos adversos de comer los repollos modificados, mucha gente está preocupada que podrían ser peligrosos. Por el momento, los repollos que comes seguirán siendo repollos normales.

Los/as científicos/as pueden alterar los genes en las plantas y los animales para cambiar sus rasgos, ¿pero está bien que lo hagan? Esta pregunta ha llevado a muchos debates éticos. Cuando la gente habla de ética, están pensando sobre las preguntas morales relacionadas a un comportamiento o una actividad.

Algunas personas piensan que la ingeniería genética es una buena manera de cultivar más alimentos para satisfacer nuestra población, que está aumentando rápidamente. A estos alimentos se les conoce comúnmente como alimentos genéticamente modificados. A los cultivos de alimentos se les puede dar genes que los hagan resistentes a las enfermedades, las pestes o los químicos que utilizan los/as granjeros/as para matar maleza. Los cultivos también pueden ser modificados para crecer en lugares donde no habrían podido crecer, por ejemplo en lugares muy fríos o en suelo salado. Cambios como estos facilitan que cultivemos más alimentos. ¡Los cultivos incluso pueden ser modificados para contener más vitaminas o vacunas! Las personas que están a favor de los alimentos genéticamente modificados argumentan que cambiar el ADN de un organismo que comemos los humanos no es dañino para los humanos, y que los beneficios superan los posibles efectos adversos.

Algunos países han decidido prohibir los alimentos genéticamente modificados. Las personas que están en contra de estos alimentos argumentan que la ingeniería genética es una técnica nueva que no ha sido estudiada lo suficiente. El uso de estos alimentos también tiene consecuencias en el ambiente. Por ejemplo,

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