Origen y Evolución de las Especies

Experimentos y Teorías Sobre el Origen de la Vida

Pasteur demostró con su experimento, además de la no existencia de la generación espontánea, que los microorganismos se encontraban por todas partes y que eran los causantes de la descomposición de los alimentos y de muchas enfermedades humanas. Utilizó dos matraces de cuello de cisne, que tienen forma de S, en los que introdujo caldo de carne. Hirvió el líquido de cada matraz para eliminar los posibles microorganismos presentes. Como los matraces tenían forma de S, el aire podía entrar, pero los microorganismos se quedaban en la parte más baja del tubo. Después de dejarlos reposar durante un tiempo, observó que ninguno de los dos caldos tenía microorganismos, y cortó el tubo en forma de S de uno de los matraces. Después de un tiempo, el caldo del matraz sin cuello se había descompuesto, mientras que el caldo del matraz que tenía su cuello intacto, seguía sin descomponerse. Así demostró Pasteur que los microorganismos tampoco aparecían por generación espontánea, y que los microorganismos estaban en el aire, adheridos a las partículas de polvo. Cuando pasaba el aire por el cuello con forma de S de los matraces, el polvo se depositaba en el primer codo y no pasaban los microorganismos, pero cuando se rompía, los microorganismos llegaban al caldo y lo descomponían.

La panspermia es una hipótesis que propone que la vida puede tener su origen en cualquier parte del universo, y no procede directa ni exclusivamente de la Tierra, que probablemente la vida en la Tierra proviene del exterior y que los primeros seres vivos habrían llegado posiblemente en meteoritos o cometas desde el espacio a la Tierra. Esta hipótesis ha cobrado fuerza al confirmarse la existencia de materia orgánica, fundamentalmente carbono, en algunos meteoritos o cometas. Hay que recalcar que, actualmente, no hay ninguna evidencia de la existencia de vida fuera de la Tierra.

Experimento de Miller y Urey: en 1953, diseñaron un experimento que trataba de comprobar lo propuesto por Oparin y Haldane. Trataron de simular las condiciones ambientales de la Tierra cuando se originó la vida. Hicieron circular durante una semana gases como los que constituían la atmósfera terrestre en un circuito en el recibían una descarga eléctrica similar a la de un relámpago. Como resultado, obtuvieron aminoácidos y otras moléculas orgánicas, lo que confirmaría la hipótesis de Oparin y Haldane.

Teoría de las Fuentes Hidrotermales: Otra teoría dice que la vida pudo surgir en las fuentes hidrotermales. Los humeros o surgencias hidrotermales están habitados por organismos como gusanos y bacterias, cuya fuente de energía no es la luz solar, sino los compuestos de azufre emitidos por estas grietas asociadas a las dorsales oceánicas. Las fuentes hidrotermales podrían haber aportado la energía y nutrientes necesarios para que surgiera la vida. Se cree que en las fuentes hidrotermales había metano, ácido sulfhídrico y hierro, y surgieron bacterias que se alimentarían de estos compuestos y son resistentes a estas temperaturas.

Teorías Pre-Evolucionistas

Hasta el siglo XIX se creía que los seres vivos que se conocían habían existido siempre, sin tener ningún cambio. Las dos teorías predominantes de la época eran el creacionismo y el fijismo.

• Creacionismo: los seres vivos han sido creados por Dios y, por tanto, no son fruto de la evolución. En la actualidad, todavía se estudia en algunas escuelas de Estados Unidos el creacionismo como una teoría al mismo nivel que la teoría de la evolución.
• Fijismo: las especies que existen en la actualidad han permanecido invariables, sin evolucionar, desde su aparición.

Estas ideas se pusieron en duda cuando se descubrieron restos de organismos fosilizados muy diferentes a los que existen en la actualidad. George Cuvier, fijista, y fundador de la paleontología, observando la gran cantidad de fósiles dedujo que las especies aparecían sobre la Tierra, se mantenían durante un tiempo sin tener ningún cambio, y desaparecían cuando se producía una catástrofe, y así sucesivamente, aparecían y desaparecían. Una de estas catástrofes podía haber sido el diluvio universal, por ejemplo. De este modo, surgió una variante del fijismo llamada catastrofismo.

• Anaximandro (siglo V a.C.). Defendió que algunas especies evolucionaron a partir de otras. Como por ejemplo, los animales terrestres provenían de los peces.
• George Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1778). Las especies podían sufrir cambios según las condiciones del medio, dando lugar a híbridos.
• Erasmus Darwin (1731-1802), abuelo de Charles Darwin. Unas especies se transforman en otras según las necesidades impuestas por el medio.

El Surgimiento de las Teorías Evolucionistas

El fijismo estaba muy arraigado por varias razones:

• La evolución es un proceso muy lento, inapreciable a simple vista.
• No se tenían los conocimientos científicos sobre la creación de nuevas especies que tenemos en la actualidad.
• Las teorías evolucionistas iban en contra de las doctrinas religiosas. Hay que destacar la labor del teólogo Pierre Teilhard de Chardin, a principios del siglo XX, que consiguió conciliar las teorías evolucionistas con los dogmas de la Iglesia católica.

La evolución biológica consiste en la transformación gradual y progresiva de unas especies en otras más diferenciadas y complejas. La evolución ha tenido lugar a lo largo de grandes periodos de tiempo y ha dado lugar a la diversidad de seres vivos actual. Actualmente se conocen alrededor de 1,9 millones de especies de seres vivos, aunque cada año se descubren miles de especies nuevas, por lo que se estima que puede llegar a haber entre 5 y 50 millones de especies distintas.

Algunas de las principales teorías sobre la evolución han sido:

• Lamarckismo.
• Darwinismo.
• Neodarwinismo.
• Puntualismo.
• Teoría neutralista.
• Teoría del gen egoísta.

Lamarckismo: La Primera Teoría Evolucionista

Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, Caballero de Lamarck, fue el primer naturalista que desarrolló una teoría coherente de la evolución. Por este motivo, tuvo un gran enfrentamiento con los seguidores de las teorías fijistas. Lamarck estudió los invertebrados, los actuales y los fósiles. De hecho, a Lamarck se le considera el fundador de la paleontología de invertebrados. Al estudiar los fósiles observó que algunos tenían un aspecto intermedio entre unos más antiguos y otros más modernos, lo que le llevo a pensar que unos procedían de los otros. También observó que las especies actuales son más complejas que las especies extinguidas, por lo que dedujo que las especies se van haciendo más complejas con el paso del tiempo.

Las ideas fundamentales de la teoría transformista de Lamarck son:

• Importancia del ambiente. Los cambios que se producen en el ambiente hacen que los organismos tengan que esforzarse para adaptarse a las exigencias de su hábitat. Estos cambios ambientales son el motor que impulsa los cambios en los organismos. Es decir, los seres vivos cambian para adaptarse a su entorno.
• El uso y desuso de los órganos. Los cambios del ambiente hacen que los organismos tengan nuevas necesidades. Los organismos desarrollan los órganos y estructuras que necesitan para adaptarse a las nuevas condiciones. Algunos órganos los utilizan mucho y otros poco. Los más utilizados tendrán mayor desarrollo que los menos utilizados, por lo que se modificará el organismo. Incluso si no se utiliza un órgano, puede llegar a reducirse e incluso desaparecer.
• La función crea el órgano. El uso de un órgano lo refuerza y mejora, evoluciona. Si los cambios ambientales crean nuevas necesidades en los organismos, pueden surgir, como respuesta a estas modificaciones, órganos totalmente nuevos.
• Herencia de los caracteres adquiridos. Los nuevos caracteres que han aparecido en los organismos, como consecuencia de su adaptación a las nuevas condiciones del medio, se transmiten a la descendencia. De este modo, estas nuevas características son heredadas por los descendientes.

Así explicaba Lamarck cómo, por adaptación a las condiciones ambientales, habían aparecido a lo largo de los años las distintas especies que han vivido en nuestro planeta.

Los Fallos de la Teoría de Lamarck

Seguramente te habrá llamado la atención que el cuerpo se modifique con el hecho de usar mucho un determinado órgano. El cuerpo no cambia de forma para realizar mejor una función. Es cierto que algunos órganos cambian con el uso. Por ejemplo, puedes llegar a tener mayor musculatura si haces ejercicio con los brazos, pero eso no quiere decir que esa característica pase a tu descendencia, ya que el ADN no tiene ningún cambio. A pesar de que no se pueda considerar como cierta esta teoría, fue muy importante para la ciencia, ya que abrió el camino a otras teorías evolucionistas.

Darwinismo: La Teoría de la Selección Natural

Charles Darwin, después de realizar una expedición científica de cinco años de duración por todo el mundo, y de observar minuciosamente la flora y fauna de los lugares que visitó, elaboró una teoría sobre el origen de las especies y su evolución, la teoría de la selección natural.

La teoría de la evolución de las especies por selección natural o darwinismo puede resumirse en estos puntos:

• Existencia de variabilidad heredable. Los individuos de una misma especie tienen pequeñas diferencias o variaciones entre ellos, como la coloración, el tamaño, habilidad para obtener alimento, etc. Estas características se pueden transmitir a la descendencia. La selección natural actúa sobre esta variabilidad de los individuos de una población.
• Descendencia con modificación. Los individuos descendientes no son iguales que los progenitores, puesto que heredan las características de ambos progenitores y los descendientes son distintos a ellos.
• Reproducción diferencial. Los organismos tienden a reproducirse teniendo el mayor número de descendientes posible, según los recursos del medio. Se establece una lucha por la supervivencia, compitiendo con los individuos de la misma población por los recursos. Aquellos organismos que tengan caracteres más ventajosos podrán sobrevivir mejor y tener más probabilidad de que estos caracteres se transmitan a su descendencia. Por tanto, algunos organismos tienen más éxito que otros. Los individuos con caracteres menos favorables para un determinado ambiente tendrán más dificultades para vivir y tener descendencia.
• La especie cambia. Si las condiciones del medio se mantienen, las variaciones favorables serán cada vez más abundantes, ya que se transmiten de generación en generación. Las variaciones menos favorables tendrán menos éxito reproductivo y será más difícil que tengan descendencia, y por tanto, esa variación irá desapareciendo. De este modo, la especie cambia de forma continua y gradual.

Las teorías de Darwin y Wallace mejoraron las ideas lamarckistas, ya que rechazaron la herencia de los caracteres adquiridos e introdujeron nuevos conceptos como:

• Variabilidad de las poblaciones. Entre los miembros de una población de una especie determinada hay una gran variedad de individuos diferentes. Cada uno de ellos, por sus diferencias, se adapta mejor a un ambiente determinado que a otro. Por tanto, unos están mejor adaptados que otros a la condiciones ambientales y podrán tener más descendientes, que posiblemente tengan esa característica beneficiosa.
• Selección sexual. Algunos individuos muestran características que aparentemente no mejoran su supervivencia e incluso perjudican su supervivencia, pero en cambio, tienen más facilidad para reproducirse y transmitir sus genes a sus descendientes.
• Selección natural. La selección natural, ayudada por los cambios producidos por las mutaciones genéticas, provoca que se produzcan cambios graduales en los individuos de una población que dan lugar a la aparición de nuevas especies. Son las responsables de la evolución biológica. Los descendientes no son réplicas exactas de sus progenitores, ya que en la reproducción sexual intervienen dos gametos y los descendientes heredan características de ambos progenitores.
• Coevolución. Algunas especies están tan interrelacionadas que los cambios de una afectan a la otra.

Neodarwinismo: La Teoría Sintética de la Evolución

La teoría más aceptada actualmente es la Teoría sintética de la evolución o Neodarwinismo, basada en el Darwinismo pero, aplicando los conocimientos actuales de genética, lo que permite explicar la variabilidad de individuos de una especie y cómo se heredan esos caracteres de un individuo a sus progenitores. Ahora sabemos que los seres vivos son diferentes porque también lo es el ADN de sus células. Las células reproductoras (gametos) transmiten a la descendencia los caracteres de ambos progenitores, siendo todos distintos entre sí.

• Los caracteres adquiridos no se heredan. Igual que Darwin, niegan lo que afirmaba Lamarck.
• Las variaciones genéticas que existen entre individuos se deben a las mutaciones y a la combinación aleatoria de genes en la reproducción sexual.
• La selección natural actúa sobre los individuos de una población, haciendo que la población evolucione adaptándose a las condiciones ambientales.
• La evolución de una población es un proceso gradual, en el que se van acumulando las pequeñas variaciones que se producen en el ADN de los individuos de una población. Cuando, llegado un momento, las diferencias de genes sean tan grandes se podrá generar una nueva especie. Los individuos de esta nueva especie no se podrá reproducir con los individuos de la especie original.

La evolución biológica es admitida, actualmente, como un hecho fuera de toda duda. La evolución es uno de los procesos más importantes que afectan a los seres vivos, aunque es muy lento y no se puede apreciar directamente sobre unos seres vivos determinados, ya que tarda miles o millones de años en manifestarse. Existen muchas evidencias que demuestran que la evolución biológica es un hecho incuestionable. Las pruebas de la evolución son de distintos tipos:

• Pruebas anatómicas.
• Pruebas embriológicas.
• Pruebas paleontológicas.
• Pruebas geográficas.
• Pruebas bioquímicas.

Pruebas Anatómicas de la Evolución

Las pruebas anatómicas están basadas en la comparación de la anatomía de distintas especies, tanto su estructura como su función. Se distinguen tres tipos de órganos que apoyan el proceso evolutivo:

• Órganos homólogos.
• Órganos análogos.
• Órganos vestigiales.

Órganos Homólogos

Los órganos homólogos son aquellos que tienen la misma o parecida estructura interna, pero pueden estar adaptados a funciones muy distintas. Su semejanza confirma que proceden de un antecesor común.

Pruebas Embriológicas

Las pruebas embriológicas están basadas en el estudio comparado del desarrollo embrionario de distintos seres vivos. Las primeras etapas del desarrollo embrionario de diferentes vertebrados son muy similares, lo que indica que provienen de un antepasado común. A medida que se desarrollan los embriones, se van diferenciando. Las especies más emparentadas tienen más fases semejantes de desarrollo embrionario. Los embriones de vertebrados tan distintos como peces, aves, tortugas, humanos, etc., son similares, con cola y hendiduras branquiales, aunque después sólo los peces desarrollan las branquias. El resto se va diferenciando según avanza su desarrollo.

Mutaciones y Recombinación Genética

Las mutaciones son cambios que se producen en el ADN de los organismos. Pueden afectar a algún nucleótido de ADN, a un gen, o a los cromosomas enteros. Estos cambios provocan que se expresen otras proteínas distintas y el individuo tenga otras características.

Recombinación Genética: En la reproducción sexual, los descendientes son distintos entre ellos y a sus progenitores. No se produce ninguna nueva variedad genética, pero sí nuevos genotipos (combinaciones de genes). Durante la meiosis se producen gametos, células sexuales con la mitad de cromosomas que las células somáticas. En la profase I se produce el entrecruzamiento de cromosomas homólogos.

Efecto Fundador y Flujo Génico

Efecto fundador. Se produce cuando un pequeño grupo se separa y queda aislado de la población original. La variación genética en la nueva población queda muy reducida. La nueva población puede ser muy distinta a la original, tanto genotípicamente como fenotípicamente. Se produce cuando sólo sobreviven unos pocos individuos después de que una población haya sufrido un acontecimiento de gran mortalidad. Tiene como consecuencia que descienda la variabilidad genética.

El flujo génico se produce cuando se transfieren alelos de genes de una población a otra. Cuando se produce la migración de unos individuos de una población a otra, la población que los recibe aumenta su variabilidad genética, ya que si tienen descendencia pueden aportar alelos que no existían en la población y producir nuevos fenotipos que pueden resultar beneficiosos.