LA EVOLUCION BIOLOGICA
Hemos visto hasta ahora como la combinación de cromosomas determina una gran variabilidad entre los individuos de una misma especie.
Ahora vamos a ver como esta variabilidad intraespecífica está ligada con la diversidad de especies que habitan el planeta (biodiversidad), a través del proceso de la EVOLUCION BIOLOGICA. En definitiva vamos a estudiar el proceso de la evolución como calve de la enorme diversidad de formas de vida.
Antes de adentrarnos en los mecanismos de la evolución biológica o cambio de las especies, fijemos una serie de conceptos. Para empezar, debemos definir que es una especie.
Concepto de especie.
Su definición incluye tres aspectos, los cuales, a su vez, por si solos son falsos.
* Conjunto de individuos: Ejemplo de la tortuga y de la palmera (ejemplo dramáticos de extincción de especies. Las especies, como los individuos, las montañas, en fin, todo en la naturaleza, nace, se desarrolla y muere).
* Semejantes: A veces aparece dimorfismos sexuales fuertemente marcados (oso de america, sapos, ...), diferentes fases de desarrollo (mariposa y oruga), organización en sociedad (abejas, termitas, hormigas, ...) o simplemente razas muy distintas.
Ejemplo de lobo ------------ pastor alemán --- caniche.
* Descendencia fértil: Ejemplo del caballo - mulo - burro. Pero no siempre es tan simple. Ejemplos de las distintas especies de Quercus, de jilgueros con canarios, plantas de cultivos, etc. Aqui se introduce el concepto de especiación frente a especie (se desarrolla más adelante al definir el proceso de selección natural) como proceso de distanciamiento genético, posible sólo si hay una barrera reproductiva (generalmente de tipo geográfico).
Se estima que en la tierra hay entre 5 y 10 millones de especies diferentes, de las que sólo se han determinado unos 2 millones (la mitad corresponden al orden de los insectos). Ante tal cantidad de especies diferentes, se hace necesaria su clasificación.
Taxonomía
Así las distintas especies se engloban en grandes grupos, y a su vez cada gran grupo se subdivide en grupos menores y así sucesivamente, hasta llegar al nivel de especie. Cada uno de los grupos de categoría superior a la especie se denomina TAXON.
Así el taxon superior es el REINO, estableciendose 5, donde se incluyen todas las especies conocidas. A su vez cada reino se subdive en grupos menores denominados Tipo, al cual le siguen Clase, Orden, Familia, Genero y por último esta la especie. Estas agrupaciones se hacen en función del número de características comunes o similitudes que poseen las distintas especies, es decir se clasifican una serie de criterios, que veremos más adelante.
REINO TIPO CLASE ORDEN FAMILIA GENERO ESPECIE
Animal Cordados Mamíferos Carnívoros Mustélidos Mustela erminea
Animal Cordados Mamíferos Carnívoros Cánidos Canis familiaris
Animal Cordados Mamíferos Carnívoros Cánidos Canis lupus
Animal Cordados Mamíferos Primates Hominidae Homo sapiens
Nomenclatura binomial incluye el nombre del género y el nombre específico.
Evolución vs fijismo
Durante muchos siglos se pensó que las especies existentes en la tierra no cambiaban y eran las que habían existidos desde siempre, desde la acción de la creación, bien por un dios superior, bién por otra serie de dioses. Es lo que se llaman las teorías creacionistas o fijistas: invariabilidad de las especies.
Sin embargo, ya en el siglo XVIII empiezan a acumularse evidencias estudios sobre posibles cambios que habian sufridos las especies a lo largo de la historia de la tierra. Estaba naciendo el concepto de evolución biológica o evolución de las especies.
Evidencias de la evolución
La teoría de la evolución se basa en evidencias, pero no en pruebas, dado que no es posible establecer experimentos; se requerirían varios miles de años, cuando no millones.
1.- Evidencias paleontológicas:
* Diversidad de fósiles: disminuye con la antigüedad; es decir la diversidad y complejidad de seres vivos se ha incrementado con el tiempo.
* Eslabones perdidos. Archaeopteryx lithographica (pag 159).
* Series filogenéticas. Secuencia de cambios, especialmente en grupos de fácil fosilización (por su estructura o por su ambiente).
2.- Anatomía comparada:
* Organos homólogos: presentan estructuras básicas similares aunque presenten funciones distintas (extremidad delantera de vertebrados: brazo, aleta, ala). Además son más similares en su estructura interna las de las especies más proximas, evolutivamente hablando, es decir las más emparentadas.
Brazo humano --- Aleta de ballena ------------------- Aleta de tiburón
Brazo humano --- Ala de murciélago ---------- Ala de gorrión.
* Organos análogos. Organos con función similar, pero estructura ( y por tanto origen evolutivo) distinto.
Ala de murcielago - ala de ave (extremidad) ------------------- ala de insecto (proyección de la "piel").
3.- Organos vestigiales.
Aperecen en especies donde ya no cumplen una función, pero que sus antepasados lo tuvieron.
3º molar, apendices, musculos de la oreja, rabo, pelo.
4.- Evidencias embriológicas.
Intimamente relacionado con el tema anterior, pero aquí se analiza la anatomia del embrión, el cual recoge mucho más claramente las estructuras que poseyeron nuestros antepasados, de forma que elseguimiento del desarrollo de un embrión es, en cierto modo, el seguimiento de su pasado evolutivo (Milenios resumidos en días). Ejemplos: rabo, aletas, piernas y alas son indiferenciables.
Así por ejemplo si los mamíferos proceden de los peces, en el embrión de todos los mamíferos aparece una estructura llamada arcos branquiales, que son las que dan origen a las branquias. En mamíferos estas estructuras ya no dan origen a branquias, sino a mandibulas, oido, etc, pero en el embriónaparecen exactamente iguales en peces que en mamíferos. Los mamíferos desarrollaron pulmones, que siguen utilizando los mamíferos acuáticos, sin volver a las branquias (la evolución no tiene marcha atras).
Cuanto más lejos estemos evolutivamente, más pronto se diferencian los embriones. Asi la especie humana a los 6 meses se diferencia del resto excepto de los chimpace y gorilas, con los que compartimos el 98 % de nuestros genes.
5.- Evidencias bioquímicas.
Basadas en proteinas y ácidos nucleicos.
En definitiva la especiación es un proceso de diferenciación de genes, y cada gen representa una proteina, así cuanto más proteinas tengamos distintas, más distintos somos (en todo, incluido fisiología, no sólo anatomía externa) y por tanto más alejados estamos evolutivamente.
Los organismos más próximos comparten la practica totalidad de proteinas.
6.- Evidencias biogeográficas.
Australia: monotremas (ornitorrinco y equidna) y marsupiales (alguno en Sudamerica).
Resto del mundo: Placentarios.
Clasificación natural de los seres vivos
Con este conjunto de evidencias, se han establecido los parentecos entre los diferentes seres vivos; parentescos que son utilizados para establecer una clasificación de los seres vivos, en los taxones que ya vimos. Así una especie al ser clasificada, queda más proxima con las especies más proximas evolutivamente. La posición que ocupa en la clasificación refleja su historia evolutiva y no su forma, tamaño, habitats o habitos.
Esta es la clasificación natural de los seres vivos, en contraposición de otras que existieron antes y que son artificiales. Así nacen los árboles genealógicos de los seres vivos o árboles filogénicos.
Teorías de la evolución.
¿ Por qué existe la evolución ? ¿ Para que sirve la evolución ?
Especular sobre el planeta cambiante, planeta dinámico y diverso.
Nuestro planeta desde su creación está cambiando, en un proceso de enfriamenteo, creación de océanos, atmósferas, etc. Además los propios seres vivos cambian el medio, con lo que se vuelven necesarias nuevas estrategias ("adaptaciones") al medio.
Muchas posibles soluciones óptimas a los muchos ambientes existentes, es decir la evolución existe para que los seres vivos exploten mejor los recursos de la tierra (aunque quizás fuera más correcto decir que los seres vivos explotan mejor los recursos de la tierra porque hay evolución).
Preguntarse porqué o para qué existe la evolución es poco menos que preguntarse que porqué o para qué existe la vida. Es algo no decidido, sin ninguna finalidad, simplemente existe. Ya se, suena a respuesta pobre, pero es la que hay, y quizás sea mejor asi.
Dejando atrás ese debate, preguntémonos, ¿cómo se produce la evolución ?
En el siglo pasado surgieron dos grandes teorías:
1.- Herencia de caracteres adquiridos (LAMARCK).
2.- Selección natural (DARWIN y WALLACE).
1.- Herencia delos caracteres adquiridos:
- Ley de uso y deshuso. El órgano se más se usa se desarrolla más, y el que no se usa, se atrofia. A medida que surgen cambios en el medio, surgen nuevas necesidades a las que tiene que adaptarse el individuo, para lo que va a modificar gradualmente sus estructuras.
- La función crea el órgano. Ante una nueva necesidad, se crea un nuevo órgano. Se tiene alas porque se necesita volar.
- Ley de la herencia de los caracteres adquiridos.
Esta teoría hoy día no es aceptada porque lo único que se hereda son los genes, donde no estan registrados los cambios que durante la vida un ser vivo pueda experimentar. Es decir las respuestas adaptativas de los organismos al medio ambiente, no se pueden registrar, de ningún modo, en los genes, forma parte del fenotipo, no del genotipo.
2.- Selección natural.
La idea surgió a partir de la creación y mejoras de razas de animales domesticos y plantas de cultivos por agricultores y ganaderos. Estos por cruces selectivos selecionaban los caracteres más interesantes de cada raza. Además a mediado del siglo pasado surgieron los primeros estudios sobre dinámica de poblaciones, mostrandose que las poblaciones tendian a crecer de forma exponencial, hasta alcanzar un cierto nivel, en que la población se veía limitada, naciendo muchos más individuos de los que posteriormente sobrevivian hasta la edad adulta.
Estos fueron los puntos de partida de Charles Darwin en su elaboración de la teoria de la evolución por selección naturall, que dice:
- Cada población está compuesta por individuos diferentes.
- Los seres vivos dejan descendencia en exceso; sólo unos cuantos logran sobrevivir (enfermedades, depredadores, limitación de alimentos, ...).
- De la gran variación existente en la población, sobreviven los más aptos.
- Los supervivientes van a transmitir a su decesdencia los caracteres que les hizo más apto. Los caracteres de los menos aptos no pasan a al generación siguiente, pues esos menos aptos no sobrevivieron para dejar decesdencia.
Así generación a generación, los caracteres de los individuos más aptos se van haciendo mayoritarios en la población y excluyen los de los menos aptos. Explicar el tema en términos de proporciones, por ejemplo de talla.
Darwin no conocia la existencia de los cromosomas, ni habia nacido la genética, ni se conocian los cromosomas; es decir el conocia que los individuos de una especie eran diferentes, pero no sabia de donde surgia esa variabilidad.
Con el descubrimiento de las mutaciones y la segregación de genes en la reprodución, quedo definitivamente como válida la teoria de selección natural como motor de la evolución, aunque no haya sido demostrada en su sentido estricto.
Especiación
La evolución nos lleva al acreación de nuevas especies por el proceso de especiación.
Ejemplo nacimiento de los pinzones
Se requieren pues tres condiciones para el nacimiento de una nueva especies:
- Nuevo ambiente (se crea o se alcanza).
- Caracter mejorable.
- Aislamiento reproductivo (barrera geográficas en muchos casos). Estto no es forzoso. Ejemplo del pinsapo de Cádiz.
El origen del hombre
El Homo sapiens (humano) es también fruto de la evolución; podriamos decir que todos somos hijos de la evolución.
Primates (todos los monos) --- Hominoideos --- Pongidos (grandes monos antopomorfos como el gorila, chimpance, orongután, etc) y Homínidos (família, con dos generos, Australopithecus y Homo).
Se basa en dos líneas básicas: Locomoción bípeda y aumento de la masa cerebral.