Biología Electivo
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EVOLUCIÓN ORGÁNICA TEMAS 1. Teorías Evolutivas Historia del pensamiento evolucionista Es bien sabido que Charles Darwin fue el fundador de la teoría moderna de la evolución. Aunque no fue el primero en proponer que los organismos evolucionan o cambian a lo largo del tiempo, sí fue el primero en acumular una cantidad importante de evidencia en apoyo a esto y en proponer un mecanismo válido por el cual podría ocurrir la evolución. Antes de Darwin, el origen de las especies se consideraba un misterio. Por ello casi todos los pueblos del mundo se inclinaron hacia la hipótesis del creacionismo o fixismo, la cual postulaba que todas las formas vivas existentes habían sido creadas por un ser superior en un momento particular y, desde ese tiempo, habrían permanecido hasta hoy, fijas, sin alteración. Incluso creían que la mayoría de los organismos habían sido creados para el servicio o el placer de la humanidad. Sin embargo, a lo largo de la historia, los científicos han buscado causas naturales, más que sobrenaturales, para explicar los acontecimientos de la naturaleza Uno de los primeros científicos en proponer un mecanismo válido para la evolución fue el biólogo Francés Jean Baptiste Lamarck, quien propuso, en 1809, que los organismos evolucionan a lo largo del tiempo, dando lugar a la variedad de seres vivos existentes. A Lamarck lo impresionó la progresión de formas en el registro fósil. Los fósiles más antiguos solían ser más sencillos, mientras los más recientes eran más complejos y se parecían más a los organismos recientes. Lamarck interpretó estas evidencias como si las formas más complejas hubieran surgido de las formas más simples por una suerte de progresión. De acuerdo con su teoría, esta progresión o evolución depende de dos fuerzas principales. La primera es la herencia de los caracteres adquiridos, en ella los seres vivos pueden modificar su cuerpo por medio del uso o el desuso de sus partes. Estas modificaciones podían ser heredadas por la descendencia. Su ejemplo más famoso fue la evolución de la jirafa. De acuerdo con Lamarck, la jirafa moderna evolucionó de antecesores que estiraron sus cuellos para alcanzar las hojas de las ramas más altas. Estos antecesores transmitieron los cuellos más largos, adquiridos por estiramiento, a su progenie, que a su vez estiró aún más sus cuellos y así sucesivamente.
La segunda fuerza en el concepto de evolución de Lamarck fue un principio creador universal, un esfuerzo inconsciente y ascendente, que impulsaba a cada criatura viva hacia un grado de complejidad mayor. Teorías evolutivas La teoría de la evolución de Darwin Wallace nos dice que los individuos de una población no son genéticamente idénticos, sino que existen pequeñas variaciones que permiten que, frente a drásticos cambios ambientales, algunos individuos sean más “aptos” que otros para enfrentar la lucha por la existencia. Por consiguiente, estos individuos, que presentan rasgos favorables, serán capaces de generar descendencia, portando las características que los hacen más aptos para la supervivencia. La repetición de este proceso de variabilidad y selección, a lo largo del tiempo, explicaría cómo surgen las especies. Sin embargo, algunos detractores consideraban que la selección natural reduce la variabilidad, pero no puede explicar cómo surgen las diferencias entre los individuos de una población. Por lo tanto, la teoría de la evolución explica cómo evoluciona una especie, pero no cómo surgen los cambios que permiten esta evolución. La teoría evolutiva o darwinismo se concreta en los siguientes postulados:
Las cinco evidencias de la evolución según Darwin:
2. Evidencias del proceso evolutivo El registro fósil El término fósil proviene de un término del latín que significa “que ha sido excavado” y constituyen la prueba documental de la transformación de la Tierra y, por lo tanto, de la evolución de la vida en ella. El registro fósil nos proporciona una historia del pasado que demuestra un cambio evolutivo a lo largo de 4000 millones de años. El registro puede contener zonas oscuras y eslabones perdidos, pero la evidencia fósil claramente demuestra que la vida es muy antigua y ha cambiado a lo largo del tiempo. Hay numerosos ejemplos de formas de transición (organismos que son estados intermedios entre una forma ancestral y su descendiente) en el registro fósil que proporcionan las evidencias más claras de que hay un cambio a lo largo del tiempo. Hay fósiles que sufren un proceso de petrificación, donde en lugar de ocurrir la descomposición se produce un depósito mineral (calcita). Éste es el caso de Amonites.
El fósil que se muestra en este caso es producto de la secreción de resinas por parte de árboles (coníferas) y que atrapan a una serie de insectos para formar lo que se conoce como ámbar.
Evidencias biogeográficas
Debido a la constante competencia por el alimento y el espacio para vivir, cada grupo de organismos tiende a diseminarse y ocupar el mayor número posible de hábitat. Este proceso se llama radiación adaptativa, que se conoce también como evolución divergente. El fenómeno opuesto es la evolución convergente, donde grupos poco relacionados, al adaptarse a un ambiente similar adquieren características más o menos similares. Taxonomía y Sistemática La Taxonomía es una disciplina científica que se preocupa de la clasificación de los seres vivos, basándose en un sistema jerárquico de grupos y ordenados según sus semejanzas. El actual sistema se basa en el propuesto en 1735 por Carlos Linneo: los seres vivos se agrupan en categorías taxonómicas: las especies se incluyen en géneros, varios géneros conforman la familia, las familias se agrupan en órdenes y las ordenes en clases. La siguiente categoría para animales y protistas es el phylum y para plantas y hongos la división; el último nivel taxonómico es el reino. La taxonomía ha contribuido a establecer relaciones de parentesco en los distintos grupos, de acuerdo con las características morfológicas, fisiológicas y genéticas que comparten. El estudio de las relaciones evolutivas entre los organismos, o filogenia, está a cargo de la sistemática. Los aportes que ha dado esta disciplina han logrado construir árboles filogenéticos, en los que se observa la historia evolutiva de los seres vivos desde el origen de los reinos y de sus principales divisiones, hasta las especies que conocemos en la actualidad. La clasificación de los organismos puede basarse en ancestros comunes. Si todos los subgrupos de un nivel taxonómico tienen un mismo ancestro, se denominan monofiléticos; si por el contrario, provienen de varias líneas evolutivas, se llaman polifiléticos. Las primeras diversificaciones evolutivas (hace 550 millones de años) produjeron muchas especies, de las cuales se diversificaron aun más, pero otros grupos taxonómicos se extinguieron y fueron sustituidos por otros que emergieron de otras ramas evolutivas, los grupos taxonómicos extinguidos presentaban características que fueron seleccionadas negativamente por el ambiente.
Evidencias morfológicas La teoría evolutiva predice que los organismos emparentados comparten similitudes que son heredadas de un ancestro común. Estas características similares se conocen como homologías. Las homologías se descubren al comparar las diferentes anatomías de los seres vivos, mirando las diferencias y similitudes celulares, estudiando el desarrollo embrionario o estudiando las estructuras vestigiales dentro de los organismos. Por ejemplo, anfibios, reptiles, aves y mamíferos tienen, aparentemente, extremidades muy diferentes que reflejan sus diferentes estilos de vida. Pero todos ellos comparten el mismo conjunto de huesos: el húmero, radio y ulna. Estos huesos son los mismos que los observados en el fósil de un animal de transición ya extinto, el Eusthenopteron, lo que evidencia el origen común de todos ellos.
En esta línea existe también la denominación de órganos análogos, que son aquellos que realizan una misma función, pese a que tienen estructuras diferentes. El ejemplo clásico en esta línea son las alas de un insecto y las alas de un ave. Para ambos casos, las alas sirven para volar, pero la organización de cada una es distinta. De hecho, según la evolución estos animales provienen de antepasados muy distintos, además de ser especies diferentes. La similitud surge del hecho de que ambos se han adaptado al vuelo. Éste es un caso de evolución convergente. Evidencias embriológicas Las primeras etapas del desarrollo embrionario de muchos organismos muestran grandes similitudes, lo que constituye otro argumento a favor de la existencia de antepasados comunes. Estas evidencias están relacionadas con pruebas anatómicas. El estudio de los embriones de los vertebrados entrega una visión del desarrollo evolutivo de los grupos de animales, ya que las primeras fases de este desarrollo son iguales para los vertebrados, siendo imposible diferenciarlos entre sí. Sólo al avanzar el desarrollo del embrión aparecen las características propias de cada especie que permiten diferenciarlos. El biólogo Ernst Haeckel resumió esta situación diciendo que “la ontogenia resume la filogenia”. La ontogenia se refiere al desarrollo del individuo, especialmente al período embrionario. La filogenia se refiere al origen y desarrollo evolutivo de las especies.
Biología molecular y evolución Una de las pruebas que han aportado las nuevas ciencias son las correspondientes a las semejanzas bioquímicas. Se pueden mencionar muchos ejemplos de proteínas, como la hemoglobina o los citocromos, con los que se trazan árboles genealógicos entre especies, y entre individuos de una especie, comparando proteínas que desempeñen la misma función. También se pueden comparar, con mayor fiabilidad, los mensajes que codifican a estas proteínas, es decir, sus genes. Sin ir más lejos, cuando ocurren epidemias bacterianas o víricas, se recurre a estudios de este tipo para conocer la filogenia que relaciona las diferentes cepas infectivas y conocer cuál ha sido la primera cepa y dónde ocurrió la primera infección. Al comparar estas moléculas que aparecen en todos los seres vivos, van a ser más parecidas en la medida que menores sean las diferencias evolutivas.
El lenguaje del ADN es el mismo en todas las especies, lo cual indica un origen común. En la imagen anterior se compara una secuencia de nucleótidos de cada uno de los cinco grupos de primates. Se ha encontrado que entre la hemoglobina de chimpancé y humano existen 12 aminoácidos de diferencia. Por ello, al realizar una prueba de aglutinación el mayor porcentaje de aglutinación es con el chimpancé. Con los animales que tenemos más distancia evolutiva, el porcentaje de aglutinación es menor (menor similitud proteica).
De acuerdo al relato de Darwin, el concepto de selección natural se le ocurrió al leer al economista Malthus, quien en 1798 afirmó que gran parte del sufrimiento humano era consecuencia ineludible del potencial de la población humana de crecer más rápido que sus recursos y alimentos. Para Darwin fue evidente que este concepto se aplicaba a todas las especies y dedujo que, cuando los recursos son limitados, la producción de más individuos que los que el medio puede sostener llevará a la lucha por la existencia. De esta lucha solo un porcentaje sobrevivirá y originará nueva descendencia. No todos los miembros de una población tienen necesariamente las mismas probabilidades de sobrevivir y reproducirse (debido a la competencia por los recursos y las parejas). En virtud de pequeñas variaciones genéticas, algunos individuos se adaptan mejor a su medioambiente que otros. Los mejor adaptados son los "que dan la talla" y tienden a sobrevivir y reproducirse en mayor grado, transfiriendo sus adaptaciones a la próxima generación con una frecuencia superior al de aquellos miembros de la población que "no dan la talla". "Dar la talla" es una medida de la habilidad individual para sobrevivir y reproducirse. Aquellos que "encajan" se reproducen mejor y sobreviven más. Por lo tanto, ellos realizan una mayor contribución al conjunto (pool) genético de la siguiente generación. Este proceso de "supervivencia de los más favorecidos" fue llamado por Darwin selección natural. La selección natural por supervivencia y reproducción diferencial lleva inevitablemente en el tiempo a un cambio de la frecuencia de los alelos favorables en aquellos individuos, que por ser los mejores, encajan en su ambiente y sobreviven dejando más descendientes. En términos de genética de poblaciones, la selección natural se define ahora más rigurosamente como la tasa de reproducción diferencial de distintos genotipos en una población. Tipos de selección Selección estabilizadora
Selección Direccional
Selección desorganizadora o disruptiva
Selección Sexual
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