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TEMA 65
LA NATURALEZA DE LA EVOLUCIÓN.
MECANISMOS Y PRUEBAS.
PRINCIPALES TEORÍAS
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. LA NATURALEZA DE LA EVOLUCIÓN: TEORÍAS
2.1.Teorías fijistas 2.2.Teorías evolucionistas 2.2.1. El transformismo de Lamarck 2.2.2. Charles Darwin: la gran teoría evolucionista 2.2.3. La teoría sintética o neodarwinismo 2.2.4. Teoría neutral 2.2.5. Teoría de los equilibrios puntuados
- PRUEBAS A FAVOR DE LA EVOLUCIÓN 3.1.Pruebas biogeográficas 3.2.Pruebas embriológicas 3.3.Pruebas morfológicas 3.4.Pruebas paleontológicas 3.5.Biología molecular 3.6.La hibridación del ADN
- LOS MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN 4.1.Variabilidad genética 4.1.1. Mutaciones 4.1.2. Reproducción sexual 4.1.3. Migración génica 4.2.La selección natural 4.3.La especiación: aparición de nuevas especies
- CONCLUSIÓN
- BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA
1. INTRODUCCIÓN
La evolución es una característica intrínseca a los seres vivos, que ha permitido su supervivencia en la Tierra. Pero la evolución no es un proceso pasado; actuará mientras existan seres vivos, originando especies todavía inexistentes. La idea central de las teorías evolucionistas es que las especies biológicas cambian a lo largo del tiempo y que están emparentadas porque descienden de antepasados comunes. Aunque en la actualidad esta idea es universalmente aceptada, no siempre ha resultado tan obvia. Este tema repasa las principales teorías que han intentado explicar, a lo largo de la historia, la aparición y desaparición de especies, desde las teorías creacionistas y fijistas hasta las teorías evolutivas, explicando las pruebas que apoyan estas últimas y los mecanismos por los que se ha producido un aumento de la biodiversidad a lo largo del tiempo.
2. LA NATURALEZA DE LA EVOLUCIÓN: TEORÍAS 2.1. TEORÍAS FIJISTAS Hasta el siglo XVIII predominan las ideas teológicas de la creación divina (creacionismo) y la generación espontánea. Se aceptó la idea de que las especies son creadas tal y como las conocemos, fijas e inmutables. Esta idea se conoce como fijismo y naturalistas de gran prestigio la defendieron. Históricamente, el primer gran biólogo, Aristóteles, ya defendió está postura. Aristóteles creía que todos los seres vivos podían ser ordenados en una jerarquía (scala naturae), y que los organismos vivos habían existido siempre, de forma que cada ser vivo había sido creado específicamente para cada tipo de ambiente. Así, el concepto de especie, que perduró hasta bien entrado el siglo XVIII, concebía las especies biológicas como grupos estáticos, independientes e invariables desde la creación. El naturalista sueco, Carl Linneo hizo de la inmutabilidad de las especies el eje central de su sistema de clasificación de animales y plantas, que, con modificaciones aún se mantiene en uso.
En la actualidad, el lamarckismo está prácticamente desechado, ya que no se entiende cómo algo adquirido por un individuo puede provocar una alteración en su material genético que transmitirá a sus descendientes. 2.2.2. CHARLES DARWIN: LA GRAN TEORÍA EVOLUCIONISTA Con sólo veinte años, el inglés Charles Darwin formó parte de la expedición científica a bordo del barco Beagle, que dio la vuelta al mundo en cinco años. Darwin tuvo ocasión de recoger numerosos datos y observaciones totalmente incompatibles con el fijismo, sobre todo en las Islas Galápago, a partir los cuales dedujo una nueva teoría de la evolución. Observó, por ejemplo, el gran parecido entre especies de aves del continente americano con especies que habitaban las islas británicas. Darwin dedujo que los animales y plantas que colonizaron las islas tras su formación procederían del continente más cercano, siendo todas iguales en un principio, y posteriormente derivando a otras formas. Publicó esta teoría, casi a la par que Alfred Wallace, muchos años después, en “ El origen de las especies”. Darwin y Wallace explican que el proceso evolutivo se basa en dos factores: la variabilidad de la descendencia y la selección natural. Los descendientes, incluso de una misma pareja, son distintos entre sí. Ante un ambiente hostil, y dado que se produce un número mayor de individuos de los que pueden alimentarse y reproducirse, se plantea entre ellos una lucha por la supervivencia. Sólo sobrevivirán los mejor adaptados, capaces de reproducirse y transmitir sus caracteres, y variaciones más favorables pasan a la siguiente generación. Esto es la selección natural. Las ideas de Darwin, terriblemente criticadas por defensores del creacionismo y otros colegas científicos, encontraron su principal dificultad en el desconocimiento de las leyes de la herencia propuestas por Mendel tiempo después. 2.2.3. LA TEORÍA SINTÉTICA O NEODARWINISMO A principios del S. XX, con el redescubrimiento de las leyes de Mendel y la publicación de la obra de T. Dobzhansky, “Genética y origen de las especies”, se inicia una nueva forma de abordar los problemas evolutivos y se recuperan las ideas darwinistas, dando origen a la Teoría sintética.
Esta teoría integra, en el marco de la teoría darwinista, las leyes de Mendel, la teoría cromosómica de la herencia y la genética de poblaciones. Se distingue del darwinismo en dos aspectos:
- La unidad evolutiva no es el individuo, sin la población.
- El mecanismo de selección es la reproducción diferencial. Es decir, las condiciones ambientales favorecen la reproducción de los individuos mejor adaptados a esas condiciones. Entonces, los alelos favorecidos van constituyendo poco a poco el conjunto dominante, y se va produciendo un cambio gradual en la constitución genética de las especies: evolucionan. En la misma línea, ya en el siglo XXI, se habla de la teoría del gen egoísta, defendida por los sociólogos, que afirma que la unidad básica de la evolución es el gen, no la población. La competición se produce entre genes y no entre individuos. Recientemente, han ido surgiendo otra serie de teorías evolucionistas, que defienden que no todos los aspectos relacionados con la evolución pueden explicarse como consecuencia del juego constante entre variabilidad y selección natural. Entre ellas: 2.2.4. TEORÍA NEUTRAL La teoría neutralista fue propuesta por el genetista M. Kimura, para quien la mayor parte de las mutaciones que sufre el genoma de una especie son neutras frente a la selección natural. Es el azar, más que la selección natural, quien determina qué variaciones se mantienen o se eliminan generación tras generación. Pueden transmitirse genes que codifican características que no representan ninguna ventaja desde el punto de vista de la adaptación al medio ambiente, provocando la aparición de nuevas especies en caso de aislamiento. 2.2. 5. TEORÍA DE LOS EQUILIBRIOS PUNTUADOS Esta teoría se basa en la ausencia de registro fósil de pasos intermedios entre dos especies. Cuestionando el modelo gradualista, defiende que las nuevas especies resultan de momentos de explosión evolutiva, por lo que la evolución ocurre de manera irregular, a saltos, que representan la aparición de nuevas especies y la desaparición brusca de especies preexistentes.
3.2. PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS
La ontogenia o desarrollo embriológico de los individuos ofrece la posibilidad de descubrir homologías en la etapa embrionaria de organismos que forman adultos muy distintos, y que apoyan un origen antepasado común. El estudio de los diferentes embriones de vertebrados permitió a Ernst Haeckel formular su teoría de la recapitulación o ley biogenética fundamental, según la cual la ontogenia (desarrollo embrionario del individuo) de cada organismo recapitula y repite las fases por las cuales ha pasado la especie en su filogenia (evolución de la especie). Aunque es solamente una teoría, se han encontrado evidencias a favor de la evolución desde esta rama: larvas de invertebrados de distinto phylum , como los anélidos y los moluscos, que en la forma adulta no presentan ningún parecido, comparten en su estado embrionario una forma larvaria similar, que demuestra su parentesco evolutivo. 3.3. PRUEBAS MORFOLÓGICAS Desde Linneo, la clasificación de los seres vivos se basa en criterios de semejanza, por lo que podemos “seguir la pista” y encontrar ciertos parecidos entre los organismos que tienen un origen común. Cada grupo de seres vivos, mantiene a lo largo del tiempo una organización básica que indica un origen común de todas las especies que lo integran. Esta organización se habrá ido adaptando a las condiciones vitales y el entorno en el que cada especie se haya visto obligada a vivir, y por ello ha ido variando en cada una de ellas. El parentesco taxonómico entre dos grupos es mayor cuanto mayor sea la semejanza estructural entre ambos. En estos estudios, pruebas evidentes de evolución son las estructuras en homólogas y análogas, y la existencia en organismos actuales de estructuras rudimentarias o vestigiales. Las estructuras homólogas tienen un origen común, pero desempeñan funciones distintas. Los organismos que presentan estas estructuras poseen, por tanto, un antecesor común, pero estos órganos se han ido modificando para cumplir con su función en cada individuo. Constituyen una prueba de la evolución divergente o radiación adaptativa. Por ejemplo, los huesos de las extremidades de los vertebrados.
Al contrario, las estructuras análogas, a pesar de que desempeñan la misma función, son de origen embrionario o evolutivo diferente. Por ejemplo, las alas de aves e insectos, que son una adaptación para el transporte en el medio aéreo, pero parten de materiales y órganos de naturaleza y de origen diferentes. Estos órganos constituyen una prueba de la evolución convergente, en la que los seres vivos que las presentan no están emparentados filogenéticamente, pero tienen una forma de vida semejante, y adoptan una solución morfológica parecida. Por último, ciertos seres vivos, adaptados con el tiempo a determinadas condiciones, conservan restos de órganos que probablemente tendrían importancia en sus antepasados, pero que actualmente han quedado reducidos o en desuso. Son los órganos vestigiales. Estos órganos muestran estructuras rudimentarias que constituyen, por otra parte, una fuerte evidencia evolutiva, pues son los vestigios de especies desaparecidas. En el hombre, los músculos de las orejas, el dedo meñique del pie o las muelas del juicio, son ejemplos de estos órganos. 3.4. PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS Se refieren al registro fósil, que aporta los hechos más directos y concluyentes respecto a la evolución. La gran importancia de las pruebas fósiles radica en que los fósiles se localizan en rocas sedimentarias, que forman capas o estratos que representan diferentes periodos en la evolución geológica. Los estratos se superponen en orden cronológico, del más antiguo, en la parte inferior, al más moderno, en la parte superior. La mayoría de estratos presentan un tipo de fósiles que sirven para caracterizarlo, por vivir sólo en ese período, y por no reaparecer posteriormente, por lo que se puede establecer una datación exacta del momento en que vivieron o desaparecieron esos fósiles y en qué ambiente. La idea de la evolución se ha apoyado estas pruebas, gracias a la reconstrucción de series filogenéticas y al descubrimiento de las formas intermedias. Las series filogenéticas se construyen con un conjunto de fósiles ordenados de más antiguo a más modernos, observando cómo determinados caracteres anatómicos se van modificando hacia una progresiva especialización.
Así, el porcentaje de hibridación será mayor en especies afines, y menor, en las que están más alejadas evolutivamente.
4. LOS MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN La evolución se manifiesta en distintos niveles de complejidad, que aumentan la biodiversidad de la población, al causar cambios y la aparición de nuevas especies. En una población ideal de individuos, que se aparea al azar, sin mutaciones, sin migraciones, suficientemente grande para que el azar no altere la frecuencia de los alelos, existirá un equilibrio y la frecuencia de los alelos no cambio de una generación a la siguiente (ley de Hardy-Weinberg). La población será estable y no evoluciona. Este caso por supuesto, es hipotético. Las poblaciones reales están sometidas a variaciones de las frecuencias de los alelos por diferentes mecanismos (acumulación de mutaciones en los genes, que codificarán aminoácidos y proteínas distintas, migración...etc). Sobre esta base, actúa la selección natural. 4.1. VARIABILIDAD GENÉTICA Los dos elementos críticos en el aumento de la variabilidad genética son las mutaciones y la reproducción sexual. 4.1.1. MUTACIONES Las mutaciones que más impactan en la diversidad son las mutaciones puntuales, en alguna base concreta de la secuencia de ADN. A pesar de que muchas son neutras, ni ventajosas ni perjudiciales, su investigación ha supuesto la creación del concepto de reloj molecular, dado que las sustituciones de bases se acumulan a ritmo casi constante a lo largo de grandes periodos de tiempo. Esto ha sido útil para calcular las divergencias evolutivas entre especies y la fecha en que ocurren. Además de éstas, las mutaciones reguladoras, que afectan a la expresión de un gen, alteran la concentración o proporción de ciertas proteínas en los organismos, podrían explicar la evolución adaptativa. Al efecto causado por estas mutaciones hay que sumar el provocado por los cambios que afectan a la cantidad y ordenación de los genes en los cromosomas (transposición entre segmentos de cromosomas, aumento o disminución en su número, inversiones, traslocaciones y duplicaciones).
Todos estos fenómenos alteran la organización de los genes y aportan la materia prima para los cambios evolutivos al actuar la selección natural. 4.1.2. REPRODUCCIÓN SEXUAL En una población grande, la variedad de alelos para un locus aumenta la variabilidad hereditaria gracias a la reproducción sexual. En determinadas condiciones ambientales se verá favorecido un alelo, y en otras ocasiones el otro. Una población con una variabilidad genética alta estará más protegida contra futuros cambios ambientales. En la reproducción sexual, durante la formación de gametos en la meiosis, se produce recombinación entre distintos fragmentos cromosómicos. Posteriormente los cromosomas homólogos se distribuyen aleatoriamente y en cada gameto se mezclan cromosomas paternos y maternos, que se combinan para dar lugar a nuevos genotipos y fenotipos en la población, no presentes en la generación parental. 4.1.3. MIGRACIÓN GÉNICA La migración génica rompe el equilibrio genético existente en una población al introducir individuos pertenecientes a otra población, que y, por tanto, nuevos genes (naturalmente, por proximidad o de forma artificial, por la mano del hombre). Estos genes aumentan la variabilidad genética de la población y son susceptibles de pasar a la siguiente generación al actuar la selección natural. 4.2. LA SELECCIÓN NATURAL La selección natural es el mecanismo por el que sobreviven los individuos más aptos y son eliminados los menos aptos. Aunque Darwin pensaba que la selección natural actuaba sobre individuos concretos, ahora sabemos que actúa sobre la población, donde su efecto es más notable. La selección natural constituye el verdadero motor de la evolución, actuando sobre la variabilidad genética, creada por las mutaciones y la reproducción sexual. Sobre la variedad existente en una población, perpetua los genes más favorables, y elimina aquellos desfavorables, y la población va cambiando generación tras generación. El resultado de la selección natural es la adaptación al medio físico (distribución geográfica, condiciones ambientales) y al medio biológico (coevolución de dos especies que evolucionan a la par).
