La Evolución Biológica
La evolución se define como el proceso continuo de transformación de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones, reflejado en la variación de las frecuencias alélicas de una población. La biología evolutiva presenta dos grandes enfoques de estudio:
Macroevolución
Evolución a gran escala, que abarca los procesos de especiación y extinción (cambios en la biodiversidad), radiación adaptativa, etc.
Microevolución
Cambios en las frecuencias alélicas y/o en el acervo genético de una población (conjunto de todos los genes de una población).
Coevolución
Evolución simultánea de las adaptaciones de dos o más poblaciones que estén en tan íntima interacción que cada una de ellas es una poderosa fuerza selectiva para la otra.
Teorías del Origen de la Vida
- Creacionismo: Creencia, inspirada en dogmas religiosos, que dicta que la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente provienen de un acto de creación por un ser divino.
- Generación Espontánea: Teoría que plantea que la vida se puede producir espontáneamente a partir de la materia inerte. Sus principales defensores fueron Aristóteles (384-322 a. C.) y Van Helmont (1577-1644). Los defensores de esta teoría sostenían que los insectos se desarrollaban a partir del rocío de la mañana, del estiércol o de la carne putrefacta; que los cangrejos y algunos reptiles se originaban de la tierra mojada, etc.
- Biogénesis: Teoría que plantea que un ser vivo solo se origina a partir de otro organismo vivo. Fue defendida por Redi (1626-1697), Spallanzani (1729-1799) y Pasteur (1822-1895). A partir de aquí se logró abolir los postulados de la generación espontánea.
- Panspermia Dirigida: Teoría que plantea que la vida llegó a la Tierra en forma de esporas y microorganismos provenientes del espacio exterior, los cuales se desarrollaron y dieron origen a los seres vivos que conocemos. Planteada por Arrhenius (1859-1927).
- Teorías Evolucionistas (Evolución Biogénica): Incluyen los postulados de Lamarck, Darwin y Mendel.
5.1 Herencia de los Caracteres Adquiridos
Hipótesis planteada por Lamarck (1809), en donde se afirma que los cambios sufridos (rasgos adquiridos) por el cuerpo de los organismos a lo largo de su vida por el uso y desuso, se heredan a los descendientes.
5.2 Teoría Darwiniana
El naturalista inglés Charles Darwin, gracias a las observaciones realizadas a lo largo de todos sus viajes (uno de los más sobresalientes fue hacia Suramérica a bordo del Beagle), definió por primera vez la selección natural, la cual engloba los procesos de interacción entre los organismos y su ambiente que resulta en una tasa de reproducción diferencial de los diversos genotipos presentes en la población, responsable de la adaptación al medio y, en muchos casos, de la creación de nuevas especies.
Adicionalmente, es necesario destacar una teoría relativamente reciente, denominada endosimbiosis, la cual es una asociación estrecha entre especies, en la que los individuos de una residen dentro de las células de la otra. Según muchos investigadores, algunos organelos de las células eucariotas, como las mitocondrias y los cloroplastos, proceden de su simbiosis inicial con ciertas bacterias (un procariota ingiere alguna bacteria aeróbica. Los aerobios son protegidos y producen energía para la procariota. Con el tiempo, los aerobios se convierten en mitocondrias, las cuales son incapaces de vivir fuera de su hospedero).
Factores que Promueven la Evolución
1. Selección Natural
1.1 Selección Normalizadora
Tipo de selección natural en donde se favorece a los individuos que exhiben fenotipos intermedios, en detrimento de las formas extremas, lo que trae como consecuencia el surgimiento de una población más uniforme, con menor dispersión en torno a la media. También conocida como selección estabilizadora.
1.2 Selección Direccional
Tipo de selección natural en donde se favorece una variante extrema, lo que acarrea el desplazamiento de la media de esa variante debido al aumento de la frecuencia de los individuos con la característica extrema, pudiendo generar el reemplazo de un alelo por otro.
1.3 Selección Disruptiva
Tipo de selección natural, en donde se favorece a los individuos que exhiben fenotipos extremos, en detrimento de las formas intermedias, lo que trae como consecuencia la diferenciación dentro de una población que, en algunos casos, puede conducir a procesos de especiación.
1.4 Selección Sexual o Apareamiento No Aleatorio
Tipo de selección natural que actúa sobre las características relacionadas con la obtención de pareja y, según muchos investigadores, causante principal del dimorfismo sexual, es decir, de las diferencias fenotípicas entre los machos y las hembras de numerosas especies.
2. Selección Artificial
Reproducción de plantas y animales domésticos con el propósito de impartir características específicas deseables. Los diferentes tipos de selección son dependientes de los mecanismos de adaptación.
Aislamiento Reproductivo Pre-cigótico
1. Aislamiento Ecológico
Este tipo de aislamiento confina a los miembros de especies a diferentes hábitats, ya que dos poblaciones que difieren en cuanto a sus necesidades de recursos pueden utilizar hábitats locales diferentes dentro de la misma región general y así presentar un aislamiento ecológico, a diferencia del aislamiento geográfico, en las que dos especies no pueden aparearse porque nunca se acercan una a la otra, y que, según las circunstancias, puede permitir la formación de especies nuevas, pero no es un mecanismo que mantiene el aislamiento reproductivo entre especies, como lo es el ecológico.
2. Aislamiento Temporal o Estacional
Tipo de aislamiento reproductivo pre-apareamiento en el que dos especies no logran cruzarse debido a que poseen épocas de celo o reproducción diferentes.
3. Aislamiento Etológico
Tipo de aislamiento reproductivo pre-apareamiento en el que dos especies no logran cruzarse por las diferencias existentes entre los rituales reproductivos o de cortejo.
4. Aislamiento Mecánico
Tipo de aislamiento reproductivo post-apareamiento en el que dos especies no logran generar descendencia debido a las diferencias anatómicas que impiden la inseminación o la polinización.
5. Inviabilidad Genética
Tipo de aislamiento post-apareamiento, en el cual los espermatozoides de una especie no tienen la capacidad de fecundar el óvulo de otra especie, puesto que, por razones estructurales, condiciones fisiológicas o parámetros físico-químicos, no son viables en el conducto reproductor de la hembra o, en el caso de las plantas, el tubo polínico es incapaz de crecer en el estigma.
Tipos de Adaptación al Medio
- Morfológica o estructural, como la sustitución de hojas por espinas en los cactus para evitar la pérdida de agua.
- Fisiológica o funcional, como las glándulas de sal en las iguanas marinas para eliminar el exceso de sal en su cuerpo.
- Etológica o de comportamiento, como la danza de cortejo de muchas aves para atraer a la hembra y reproducirse, o el cambio en los hábitos de alimentación para evadir a los depredadores.
Deriva Genética
Cambio en la frecuencia de los alelos de una población pequeña, debido a procesos aleatorios. Se pueden distinguir dos fenómenos: efecto cuello de botella y efecto fundador.
2.1 Efecto Cuello de Botella
Tipo de deriva genética, resultado de la disminución drástica del número de individuos de una población por un acontecimiento que tiene poca relación con las presiones habituales de la selección natural. Podría ser causa de diferencias en las frecuencias alélicas en comparación con otras poblaciones de la especie, además de pérdida de variabilidad genética.
2.2 Efecto Fundador
Tipo de deriva genética en el que una población aislada, fundada por un número reducido de individuos, desarrolla frecuencias alélicas muy diferentes a las de la población original, como resultado de la inclusión fortuita de cantidades desproporcionadas de ciertos alelos en los fundadores.
Flujo de Genes
Entrada o salida de alelos de una población por medio de los procesos de migración. Un caso común de este proceso se presenta en plantas cuyas semillas se esparcen por anemo coria.
Mutaciones
Alteración o cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo, de manera súbita, espontánea o inducida, capaz de alterar el aspecto o la función del mismo. En forma general, se clasifican en genómicas, cromosómicas y génicas.
Evidencias del Proceso Evolutivo
1. Anatomía Comparada
1.1 Órganos Análogos
Estructuras con una misma función, presentes en especies con orígenes ancestrales diferentes que, al estar sometidas a las mismas presiones ambientales, han sufrido evolución convergente, por tanto, desarrollan una misma estructura adaptativa. Ej. forma hidrodinámica de los pingüinos (aves) y las focas (mamíferos).
La evolución convergente corresponde, por tanto, al proceso gradual en el cual especies no emparentadas que habitan en ambientes semejantes (mismas presiones ambientales) han evolucionado hacia formas similares, desarrollando estructuras u órganos análogos.
1.2 Órganos Homólogos
Estructuras con diferentes funciones, presentes en especies con un mismo origen ancestral, que al ubicarse en diferentes hábitats, y por ende estar sometidas a presiones ambientales desiguales, han sufrido evolución divergente y desarrollado diversas estructuras adaptativas. Ej. el extremo de la pata de un caballo es homólogo del dedo medio de la mano y el pie en humanos.
Por ende, la evolución divergente se define como el proceso gradual en el cual especies emparentadas han evolucionado hacia formas diferentes por estar sometidas a presiones ambientales desiguales, desarrollando estructuras u órganos homólogos.
1.3 Órganos Vestigiales
Vestigio de una estructura heredada de un organismo ancestral, que no cumple ninguna función vital en la forma de vida actual. Ejemplo: en humanos, el apéndice y el cóccix. Las estructuras homólogas y vestigiales prueban el parentesco de organismos adaptados a ambientes diferentes.
2. Fósiles
Impresión, vestigio o molde que denota la existencia de organismos que no son de la época geológica actual. Se clasifican en: inalterados (organismos preservados en hielo) y alterados (petrificación total o parcial). Solo los fósiles relacionados filogenéticamente son prueba de un proceso evolutivo divergente.
Formación de Nuevas Especies
El proceso de especiación es el conjunto de mecanismos mediante los cuales se originan nuevas especies. Recordemos que una especie constituye un grupo de organismos interfértiles que, en condiciones naturales, no intercambian dichos caracteres con el resto de las especies, puesto que se encuentran aisladas reproductivamente.
Tipos de Especiación
1. Especiación Alopátrica
Especiación gradual que se produce por la separación espacial a largo plazo, lo que genera adaptaciones diferentes debido a presiones ambientales diferentes, también conocida como especiación geográfica.
Aislamiento geográfico: Tipo de aislamiento reproductivo pre-apareamiento en el que dos especies no logran cruzarse porque están separadas por una barrera física.
2. Especiación Simpátrica
Especiación gradual que se produce cuando una especie, pese a ocupar el mismo territorio, se diversifica en dos subpoblaciones como producto de un aislamiento reproductivo. El aislamiento reproductivo tiene por finalidad evitar la formación de híbridos (descendiente producto del apareamiento entre organismos de dos especies o subespecies diferentes. Ej. la mula, producto del cruce entre burro y yegua).
Aislamiento Reproductivo Post-cigótico
1. Inviabilidad Cromosómica
Tipo de aislamiento post-apareamiento, en donde el cigoto no llega a desarrollarse, ya que la información de los dos gametos fusionados no se compagina, debido a diferencias en el número o estructura cromosómica.
2. Inviabilidad de Híbridos
Incapacidad de las crías híbridas de dos poblaciones diferentes para sobrevivir hasta su madurez.
3. Infertilidad de Híbridos
Tipo de aislamiento post-apareamiento en el que los híbridos que pueden llegar a producirse no alcanzan la edad reproductora o, en caso contrario, son estériles.
4. Inviabilidad en la Segunda Generación
Deterioro de los híbridos de la segunda generación.