¿Qué es la Evolución?

Evolución: Es la rama de la Biología que se refiere a todos los cambios que han originado la diversidad de los seres vivientes en la Tierra, desde sus orígenes hasta el presente.

Evolución Biológica

Evolución Biológica: Es el proceso histórico de transformación de unas especies en otras especies descendientes, y la extinción de la gran mayoría de las especies que han existido.

Charles Darwin y el Origen de las Especies

El Origen de las Especies (1859)

Teoría de la Evolución: En la evolución de la vida, dos organismos vivos cualesquiera, por diferentes que sean, comparten un antecesor común en algún momento del pasado.

Mecanismos de la Evolución

Teoría de la Selección Natural

La selección natural favorece a los genes que mejoran la capacidad de supervivencia y reproducción del organismo. El concepto central de la selección natural es la aptitud biológica de un organismo.

Teoría de la Deriva Genética

Es el cambio en la frecuencia de los alelos de una generación a la siguiente. Esto se debe a que los alelos de la descendencia son una muestra aleatoria de los padres, y al papel que juega el azar en determinar si un ejemplar determinado sobrevivirá y se reproducirá. El flujo genético es la transferencia de genes dentro de una población o entre poblaciones.

La Evidencia de la Evolución

Microevolución

Es la evolución que se da en una escala reducida, en el interior de una especie y en el intervalo de unas pocas generaciones.

Macroevolución

Es la evolución a gran escala, y abarca periodos considerables de tiempo, y grandes procesos de transformación. En el caso más extremo comprendería toda la evolución de la vida.

Las Consecuencias de la Evolución

Adaptación

La adaptación es el proceso mediante el cual una población se adecua mejor a su hábitat. Es el cambio en la estructura o en el funcionamiento de un organismo que lo hace más adecuado a su entorno. Este proceso tiene lugar durante muchas generaciones, se produce por selección natural, y es uno de los fenómenos básicos de la biología.

Coevolución

Cuando interactúan dos especies diferentes, como un patógeno y un hospedador, o un depredador y su presa, las especies desarrollan adaptaciones complementarias. La evolución de una especie provoca adaptaciones en la otra. A su vez, estos cambios en la segunda especie provocan adaptaciones en la primera. Un ejemplo es la producción de tetradotoxina por el tritón de Oregón y la evolución de una resistencia a esta toxina en su predador, la serpiente de carretera. En esta pareja predador-presa, la carrera armamentista evolutiva ha producido niveles altos de toxina en el tritón, y los correspondientes niveles altos de resistencia en la serpiente.

Especiación

La especiación (o cladogénesis) es el proceso por el cual una especie diverge en dos o más especies descendientes. Es la aparición de una nueva especie.

Modalidades de Especiación

1. Especiación Alopátrica: Es frecuente en animales de poblaciones que inicialmente están geográficamente aisladas, por fragmentación de hábitat o las migraciones. La selección causa cambios muy rápidos en la apariencia y el comportamiento de los organismos. Como la selección y la deriva actúan de manera independiente en poblaciones aisladas del resto de su especie, la separación puede crear finalmente organismos que no se pueden reproducir entre ellos.
2. Especiación Peripátrica: Tiene lugar cuando poblaciones pequeñas de organismos quedan aisladas en un nuevo medio. Se diferencia de la especiación alopátrica en que las poblaciones aisladas son numéricamente mucho más pequeñas que la población madre. El efecto fundador causa una especiación rápida por medio de una rápida deriva genética y selección en un acervo génico pequeño.
3. Especiación Parapátrica: Se parece a la especiación peripátrica en que una pequeña población coloniza un nuevo hábitat, pero se diferencia en que no hay ninguna separación física entre las dos poblaciones.
4. Especiación Simpátrica: Las especies divergen sin que haya aislamiento geográfico o cambios en el hábitat. Esta modalidad es rara, pues incluso una pequeña cantidad de flujo génico puede eliminar las diferencias genéticas entre partes de una población. En general, en los animales, la especiación simpátrica requiere la evolución de diferencias genéticas y un apareamiento no aleatorio, para que se pueda desarrollar un aislamiento reproductivo.

Un tipo de especiación simpátrica es el cruce de dos especies relacionadas para producir una nueva especie híbrida.

Extinción

La extinción es la desaparición de una especie entera. La extinción no es un acontecimiento inusual, pues aparecen a menudo especies por especiación, y desaparecen por extinción. De hecho, la práctica totalidad de especies animales y vegetales que han vivido en la Tierra están actualmente extinguidas, y parece que la extinción es el destino final de todas las especies.

Microevolución y Macroevolución

Microevolución: Se refiere a cambios de las frecuencias génicas en pequeña escala, en una población durante el transcurso de varias generaciones. Estos cambios se deben a un cierto número de procesos: mutación, flujo génico, deriva génica, y por selección natural. La genética de poblaciones es la rama de la biología que provee la estructura matemática para el estudio de los procesos de la microevolución, como el color de la piel en la población mundial.

Macroevolución: Son los cambios a mayor escala, desde la especiación (aparición de una nueva especie) hasta las grandes transformaciones evolutivas ocurridas en largos períodos (ej., los anfibios que evolucionaron a partir de un grupo de peces óseos).

Biología Comparada: Homología y Analogía

Cuando uno observa similitudes entre especies, se distinguen dos tipos de semejanzas: analogía y homología.

Analogía: Son superficiales y se deben a que los organismos están sometidos a las mismas restricciones funcionales o adaptativas, y no son debidas a que posean un antepasado común reciente. Las estructuras que cumplen una misión similar pero poseen origen diferente, son análogas. Las alas de los insectos y las aves serían estructuras análogas.

Homología: Es la similitud que hay entre caracteres de distintas especies porque tienen un origen común, y no a la acción directa de una presión funcional. Las extremidades anteriores de los mamíferos, que presentan un mismo origen pero que llevan a cabo funciones diversas —locomotora, natatoria, etc.—, son estructuras homólogas. Ej., todos los tetrápodos (animales vertebrados terrestres con 4 extremidades) tienen una extremidad de 5 dedos, que se encuentra en las alas de la aves, de murciélagos y en la mano del ser humano, estas extremidades representan papeles funcionales muy distintos. Todos los tetrápodos conservamos la misma estructura básica de la especie ancestral original. Se entiende por estructuras homólogas aquellas que tienen un origen común pero no cumplen necesariamente una misma función.

Ejemplo de Homología: todos los tetrápodos tienen una extremidad con cinco dedos, aunque tengan diferentes funciones.

Teoría de la Selección Natural

Esta hipótesis contenía cinco afirmaciones fundamentales:

1. Todos los organismos producen más descendencia de la que el ambiente puede sostener.
2. Existe una abundante variabilidad intraespecífica para la mayoría de los caracteres.
3. La competencia por los recursos limitados lleva a la lucha «por la vida» (según Darwin) o «por la existencia» (según Wallace).
4. Se produce descendencia con modificaciones heredables.
5. Como resultado, se originan nuevas especies: Especiación.

Cronología de Siete Momentos Estelares de la Evolución

¿Qué nos enseña el registro fósil sobre la historia de la vida sobre la Tierra? Esta es una lista de los acontecimientos más importantes:

• Origen de la célula procariota: 3 600 M (M=Millones de años)
• Origen de la célula eucariota: 1 400 M
• Origen de la fauna de animales pluricelulares: 650 M
• Fauna de la explosión cámbrica: 570 M
• Origen de los vertebrados terrestres: 360 M
• Extinción de los dinosaurios. La antorcha pasa de los dinosaurios a los mamíferos: 65 M
• Origen de Homo sapiens: 0.1 M.

Si toda la historia de la Tierra la comprimiésemos en una hora, a los 20 minutos aparecerían las bacterias, a los 55 los dinosaurios, los antropoides aparecen a 40 segundos antes del final, y los humanos al cumplirse la hora.

El Sistema Linneano

El botánico sueco Carolus Linnaeus (1707-78) ideó el sistema de clasificación que se utiliza, con algunas modificaciones, hoy en día. Hay siete niveles de clasificación, que son, de menor a mayor: Especie, Género, Familia, Orden, Clase, Tipo o Phylum y el Reino. El nombre científico de cada especie tiene dos partes, ej. el león, se denomina Panthera leo. La primera parte se refiere al Género y la segunda a la Especie. Ej. de agrupación de especies en distintas categorías linneanas: El león, la pantera, el tigre, pertenecen al género Panthera, que junto al género Felix (el gato doméstico) y otros se agrupan en la familia de los felinos. Los felinos, con los cánidos y úrsidos, constituyen el orden de los carnívoros. Primates, roedores, carnívoros, … se reúnen en la clase mamíferos, con características comunes: amamantan a sus crías con leche y los gestan en el útero mediante la placenta. Su piel está protegida por pelaje o pelos. Mamíferos, aves, reptiles, anfibios, y peces se reúnen en un solo tipo o phylum, porque todos tienen columna vertebral, un máximo de cuatro miembros, y sangre roja con hemoglobina, son los cordados. Los insectos, las arañas, los crustáceos, y los ciempiés, se clasifican en otro tipo, los artrópodos. Las almejas, caracoles y calamares se agrupan en los moluscos, y así sucesivamente. El tipo cordado, artrópodo, molusco y otros forman el reino Animal. El árbol de la vida se ordena siguiendo divisiones que van de características generales a aspectos más específicos.

Taxonomía

Taxonomía (del griego taxis, «ordenamiento», y nomos, «norma» o «regla») es la ciencia de la clasificación.

Taxonomía Biológica: Es la ciencia de ordenar a los organismos en un sistema de clasificación compuesto por una jerarquía de taxones.

Taxonomía: Es la ciencia que se encarga de clasificar y ordenar a los organismos.

Taxón

En biología, un taxón (del griego taxis, «ordenamiento») es un grupo de organismos emparentados, que en una clasificación dada han sido agrupados, asignándole al grupo un nombre en latín, una descripción, y un tipo. Cada descripción formal de un taxón es asociada al nombre del autor o autores que la realizan, los cuales se hacen figurar detrás del nombre. En latín el plural de taxón es taxa, y es como suele usarse en inglés, pero en español el plural adecuado es «taxones». La disciplina que define a los taxones se llama taxonomía.

Significado de los Niveles Jerárquicos de Clasificación

¿Por qué se ordena la diversidad biológica en diferentes niveles jerárquicos? Por los rasgos de las divisiones más generales de adaptaciones básicas o principales que surgieron en los momentos iniciales de la evolución de las especies progenitoras. Ej., hay Cinco Grandes Reinos de Whittaker: Moneras, Protistas, Hongos, Plantas y Animales, que se corresponden con las 5 diferenciaciones principales de la vida sobre la Tierra. El Phylum o tipo es la unidad básica de diferenciación entre reinos, por anatomía. En el reino Animal los planos fundamentales son las esponjas, los anélidos (gusanos), los artrópodos (insectos, crustáceos,…), los cordados, …. A partir de estas adaptaciones principales surgen nuevas variaciones o subadaptaciones diversas, que por tener un menor tiempo de evolución, tienen un rango clasificatorio menor.

Categorías Taxonómicas (ordenadas de lo particular a lo general)

Las Especies se agrupan en taxones superiores: Géneros, Familias, Órdenes, Clases, Filos (animales o plantas) o División (plantas), y Reinos.

Una regla mnemotécnica para recordar la jerarquía de los taxones es la siguiente:

El Rey es un filósofo de mucha clase que ordena para su familia géneros de buena especie.

El orden se recuerda así: Rey por Reino, filósofo por filum, clase por clase, ordena por orden, familia por familia, géneros por género, y especie por especie.

Las categorías taxonómicas actualmente incluyen el Dominio, el Reino, el Subreino, el Filo (o división, en el caso de las plantas), el Subfilo o subdivisión, la Superclase, la Clase, la Subclase, el Orden, el Suborden, la Familia, la Subfamilia, la Tribu, la Subtribu, el Género, el Subgénero y la Especie.

Categorías Taxonómicas:

• Reino definido como un grupo de fílums o divisiones (reino vegetal) estrechamente relacionados.
• Fílum o División definido como un grupo de clases estrechamente relacionadas.
• Clase definida como un grupo de órdenes estrechamente relacionados.
• Orden definido como un grupo de familias estrechamente relacionadas.
• Familia definida como un grupo de géneros estrechamente relacionados, con terminación ae.
• Género definido como un grupo de especies estrechamente relacionadas.
• Especie definida como un grupo de organismos de un tipo particular que pueden entrecruzarse y producir crías fértiles en condiciones naturales.

Ejemplo de Clasificación (Taxonomía): Ser humano

Se colocará la clasificación linneana moderna del ser humano.

• Reino: Animalia (Organismos heterótrofos eucariotas sin pared celular y pluricelulares).
• Phylum: Cordados (Organismos, primitivamente, con notocorda).
• Clase: Mammalia (Organismos con glándulas mamarias, funcionales en las hembras, que secretan leche para la nutrición de la cría. Homeotermos y con pelo).
• Orden: Primates (Ojos frontales, pulgar oponible).
• Familia: Hominidae (Cerebro desarrollado y con neocórtex, visión estereoscópica).
• Género: Homo (Espina dorsal curvada, posición bípeda permanente).
• Especie: Homo sapiens (huesos craneales delgados, capacidad vocalizadora).

Nombre Científico

En la nomenclatura binominal de Linneo, cada especie animal o vegetal queda designada por un Binomio (una expresión de dos palabras) en latín, donde la primera, el «nombre de género», es compartida por las especies del mismo género; y la segunda, el «adjetivo específico», hace alusión a alguna característica o propiedad distintiva, como pueden ser el color (albus, «blanco»; cardinalis, «rojo cardenal»; viridis, «verde»; luteus, «amarillo»; purpureus, «púrpura»; etc.), el origen (africanus, «africano»; americanus, «americano»; alpinus, «alpino»; arabicus, «arábigo»; ibericus, «ibérico»; etc.), al hábitat (arenarius, «que crece en la arena»; campestris, «de los campos»; fluviatilis, «de los ríos»; etc.), un homenaje a una personalidad de la ciencia o de la política o atender a cualquier otro criterio. No es necesario que el nombre esté en latín, sólo es necesario que esté latinizado. Los nombres de géneros siempre van con la primera letra en mayúsculas, los adjetivos específicos siempre van en minúsculas, y los nombres de géneros y los de especies van siempre en itálicas (o subrayados, si se escribe a mano).

Ejemplo, la lombriz de tierra fue llamada Lumbricus terrestris por Linneo.

Árbol Filogenético Universal

Filogenia

Filogenia: Historia evolutiva de un organismo o grupo taxonómico. El análisis molecular de secuencias también nos ha enseñado que hay una división en la raíz misma del árbol de la vida que es más fundamental que la división de 5 reinos que se enseña normalmente. En lugar de los dos tipos celulares canónicos, los procariotas y eucariotas, hay tres tipos principales de células, las Arqueobacterias, las Eubacterias y los Eucariotas. Este nuevo árbol recibe el nombre de árbol filogenético universal.

Filogénesis:

Origen y desarrollo evolutivo de las especies y, en general, de las genealogías de seres vivos.

Evolución Humana

Las semejanzas morfológicas, bioquímicas, y genéticas sitúan al ser humano en el orden de los primates de la clase mamíferos. Dentro de los primates, son el chimpancé, el gorila y el orangután, sus parientes más próximos. Los datos de comparación de secuencias muestran que hay una similitud del 98.5% entre el DNA humano y el del chimpancé. Esta semejanza es mayor que la que existe entre el chimpancé y el gorila o el gorila y nosotros, por lo que el chimpancé y los humanos compartimos un antecesor común más reciente que ambos con los gorilas. Esta cercanía, que se ha estimado en 5 millones de años, es mucho mayor de lo que se había inferido sólo con datos morfológicos, y muestra la capacidad de los datos de DNA para develar relaciones de parentesco. En la evolución humana existen dos grandes adquisiciones, la marcha bípeda, y el desarrollo extraordinario del cerebro.

El registro fósil nos muestra que la postura erguida precedió al desarrollo cerebral y que África es la cuna de la humanidad. El Australopithecus, de una antigüedad de 1.5 – 5 millones de años es el primer mono antropoide de marcha bípeda. Su capacidad craneal era similar a la del chimpancé y gorila actual. El Homo habilis y el Homo erectus son las líneas que siguen cronológicamente hasta la llegada de nuestra especie, Homo sapiens, hace 100 000 años.

DNA del Hombre de Neandertal

En 1997 se publica la secuencia de un trozo del DNA del primer fósil que se encontró del hombre de Neandertal, una subespecie extinta de la especie humana. Es la primera vez que se obtiene la secuencia molecular de un fósil humano. Cuando la secuencia se comparó con secuencias homólogas de DNA humano actual se dedujo que el antepasado común de nosotros y el hombre de Neandertal vivió hace 500 000 años, de lo que se concluye que el hombre de Neandertal se extinguió sin mezclarse con el hombre actual.

La publicación de la secuencia completa del genoma de Neandertal en mayo de 2010 ha revelado que hubo cierto flujo genético tras un primer contacto inicial en Asia Menor, de modo que entre el 1-4% del genoma de la humanidad actual (exceptuando los africanos subsaharianos) procede del hombre de Neandertal.

La Explicación Propuesta por Darwin y Wallace Respecto a la Forma en que Ocurre la Evolución, se Resume en la Forma Siguiente:

1. La posibilidad de variación es característica de todas las especies de animales y plantas. Darwin y Wallace suponían que la variación era una de las propiedades innatas de los seres vivos. Hoy sabemos distinguir las variaciones heredadas de las no heredadas. Sólo las primeras, producidas por mutaciones, son importantes en la evolución.
2. De cualquier especie nacen más individuos de los que pueden obtener su alimento y sobrevivir. Sin embargo, como el número de individuos de cada especie sigue más o menos constante bajo condiciones naturales, debe deducirse que perece un porcentaje de la descendencia en cada generación. Si la descendencia de una especie prosperara en su totalidad, y sucesivamente se reprodujera, pronto avasallaría cualquiera otra especie sobre la Tierra.
3. Nacen más sujetos de los que pueden sobrevivir, tiene que declararse una lucha por la existencia, una competencia en busca de espacio y alimento. Esta lucha es directa o indirecta, como la de los animales y vegetales para sobrevivir ante condiciones de falta de agua o de bajas temperaturas o a otras condiciones desfavorables del ambiente.
4. Aquellas variaciones que capacitan mejor a un organismo para sobrevivir en un medio dado favorecerán a sus poseedores sobre otros organismos menos adaptados. Las ideas de la «lucha por la supervivencia» y «supervivencia del más apto» son la esencia de la teoría de la selección natural, de Darwin y Wallace.
5. Los individuos supervivientes originarán la siguiente generación, y de este modo se transmiten variaciones «aventajadas» a la siguiente generación y a la siguiente.

El Origen de las Especies (1859)

La teoría de la evolución que postuló Darwin tuvo un enorme impacto en el pensamiento europeo de la segunda mitad del S. XIX. Los principales argumentos de El origen de las especies, que se publicó en 1859 son:

1. Los tipos biológicos o especies no tienen una existencia fija ni estática sino que se encuentran en cambio constante.
2. La vida se manifiesta como una lucha constante por la existencia y la supervivencia.
3. La lucha por la supervivencia provoca que los organismos que menos se adaptan a un medio natural específico desaparezcan y permite que los mejores adaptados se reproduzcan, a este proceso se le llama «selección natural».
4. La selección natural, el desarrollo y la evolución requieren de un enorme período de tiempo, tan largo que en una vida humana no se pueden apreciar estos fenómenos.
5. Las variaciones genéticas que producen el incremento de probabilidades de supervivencia son azarosas y no son provocadas ni por Dios (como pensaban los religiosos) ni por la tendencia de los organismos a buscar la perfección (como proponía Lamarck).