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Profesorado de educación secundaria en biología Nombre: Acin Josefina Evolución Evidencias a favor de la evolución Estimados, les prepongo para esta semana la lectura del siguiente material. Les solicito que preparen un resumen del artículo. Luego elaborar una presentación power point con al menos tres evidencias mencionadas.
Evidencias a favor de la evolución
La teoría de la evolución por selección natural de Darwin es la base del pensamiento evolutivo actual. En ella se propone que la actual diversidad de especies se ha producido por descendencia con modificación a partir de un antecesor común y que el principal mecanismo de cambio a lo largo del tiempo es la selección natural. En este capítulo se describen brevemente algunas de las pruebas más claras que se conocen en la actualidad de la existencia de la evolución de los organismos.
Introducción
A lo largo de la historia del pensamiento científico han surgido diversas teorías para explicar la gran diversidad biológica que observamos y que, en resumen, se engloban en teorías evolutivas (defienden que las especies cambian a lo largo del tiempo dando lugar a especies descendientes, considerando un origen común), transformistas (defienden que las especies cambian a lo largo del tiempo dando lugar a especies descendientes, considerando un origen independiente) y fijistas (postulan la creación independiente e inmutabilidad de las especies). Así, las teorías evolutivas proponen que la actual diversidad de especies se ha producido por descendencia con modificación a partir de un antecesor común; Darwin demostró que los organismos evolucionan, que los seres vivos actuales proceden de antepasados muy diferentes a ellos y que las especies están relacionadas entre ellas por tener antepasados comunes. La principal idea de Darwin, no estuvo en evidenciar la evolución sino en proponer a la selección natural como el mecanismo causante del cambio evolutivo. En la actualidad se sigue considerando a la selección natural el principal motor de la evolución, pero se han descrito otros procesos, como la deriva genética, la migración y las mutaciones, que pueden dar lugar al cambio evolutivo. En su teoría de la evolución por selección natural, Darwin rompió con la idea dominante en la época de que las especies eran entidades fijas y que las diferencias en la forma, conducta y fisiología de los organismos no eran más que imperfecciones en el ideal de una especie. Precisamente, esas variaciones individuales son esenciales para que se produzca el cambio evolutivo y la materia prima a partir de la que se crea la diversidad biológica. Basándose se en observaciones naturales, Darwin argumenta que ciertas variantes o características hereditarias de los organismos deben ser más ventajosas que otras, es decir, proveen a sus portadores de una mayor probabilidad de supervivencia y reproducción que los organismos que carecen de ellas. Así, tras generaciones, se llegará a un aumento de las variantes beneficiosas y a la eliminación de las perjudiciales.
Posteriormente el problema del desconocimiento de una teoría sobre la herencia de los caracteres sobre los que actúa la selección natural; fue resuelto con la formulación de la teoría sintética de la evolución, que integra la selección natural darwiniana y la genética mendeliana. Bajo esta mirada, la selección natural es un proceso originado por la existencia de diferencias biológicas heredables entre los individuos y que puede conducir al cambio genético en poblaciones o especies. Básicamente, si en una población existe variación fenotípica entre los individuos para un determinado carácter, la variación de ese carácter es heredable y, además, proporciona a los individuos una eficacia biológica diferencial (una mayor descendencia y/o supervivencia), en generaciones sucesivas se producirá una variación en la composición genética de los individuos que forman la población hacia la variante más eficaz, y esto es lo que se denomina selección natura. Todas esas características que proporcionan una ventaja en la supervivencia o reproducción de los individuos que las poseen frente a los que carecen de ellas se consideran adaptaciones. Las adaptaciones son, por tanto, un producto de la selección natural. Tanto el mismos Darwin como muchos evolucionistas siguieron investigando y descubriendo pruebas a favor de la evolución, por lo que existen numerosos ejemplos en la literatura científica de evidencias que demuestran el hecho de la evolución. Las primeras evidencias que se encontraron sobre el hecho de que las especies cambiaban a lo largo del tiempo (la mutabilidad de las especies) provenían de los campos de la biogeografía y la paleontología, pero pronto se encontraron que la anatomía y la embriología comparadas ofrecían pruebas importantes de las relaciones entre especies sólo explicables si procedían de un antecesor común. Otras disciplinas biológicas más recientes como la genética, la bioquímica, la fisiología, la ecología, la etología, y sobre todo la biología molecular han confirmado con posterioridad que la evolución es un hecho. Se expone durante este capítulo las pruebas más concluyentes que se disponen en la actualidad a favor de estas premisas de la teoría evolutiva: que las especies cambian a lo largo del tiempo, que presentan antepasados comunes y que se diversifican mediante la selección natural.
Pruebas de la mutabilidad de las especies
Aportadas por la paleontología
Muchas de las pruebas de que los organismos evolucionan nos las aportan los fósiles. El registro fósil nos muestra que muchos tipos de organismos extintos fueron muy diferentes de las formas actuales y a pesar de que, en muchos casos, este registro es tremendamente incompleto, en otros los fósiles nos muestran la sucesión de organismos en el tiempo e incluso los estadios intermedios en la transición de una forma a otra. El tiempo de divergencia estimado en los fósiles encontrados pone de manifiesto que podría haber ocurrido bastante tiempo antes de lo que puede mostrarnos el registro fósil, simplemente por razones de preservación. Recordando que los fósiles más antiguos conocidos datan ha ce 3.000 (ma), los primeros fósiles de animales se encontraron en materiales de hace 600 (ma), pero no será hasta el comienzo del periodo Cámbrico ( ma) cuando se detectan en el registro fósil la mayoría de los distintos tipos de organización actuales. La rápida aparición de diversos taxones esqueletizados en el
organismos. El ejemplo más clásico que se expone sobre evolución bien documentada de un grupo animal es la transición entre los géneros de la familia de los caballos ( Equidae ). A menudo se presenta como si la evolución hubiera ido en una única dirección hacia los caballos modernos, desde el género Hyracotherium , considerado como el primer équido conocido, hasta los caballos actuales, que pertenecen al género Equus. Las diferencias entre el género Hyracotherium y los équidos más recientes son numerosas y notables, pero se conoce que todas estas características han evolucionado a través de muchas etapas intermedias. Hyracotherium vivió hace 50 ma (Eoceno inferior) en América del Norte y Eurasia. Era del tamaño de un perro (20-35 kilogramos), presentaba una dentición propia para ramonear, sus patas eran bastante cortas y caminaba apoyando por completo los dedos (cuatro en las patas anteriores y tres en las posteriores). En el linaje de Hyracotherium a Mesohippus (Oligoceno), que se desarrolló en América del Norte, hubo una tendencia progresiva hacia un aumento del tamaño corporal y de la longitud de las patas, además de una reducción del cuarto dedo de las patas delanteras. Una de las dos ramas en las que divergió el grupo entre el Oligoceno y el Mioceno, la línea de Parahippus , desarrolló patas más largas, los dedos laterales se redujeron un poco y presentaba ciertas modificaciones en la dentición. La transición de Parahippus a Merychippus fue rápida pero gradual, y refleja un cambio de ramonear a pastar; esta variación se dice que tuvo lugar por un cambio ambiental en el hábitat del grupo (el clima se hizo más seco y dominaban las praderas). El éxito de Merychippus residía en tener dentición hipsodonta, con coronas elevadas y los espacios entre crestas rellenos de cemento, y que, aparentemente, caminaba sobre la punta del dedo central como los caballos modernos. Todos los descendientes de Merychippus , excepto los del linaje Pliohippus-Dinohippus , retuvieron tres dedos. En el linaje Pliohippus-Dinohippus, del cual evolucionó Equus , los dedos laterales se hicieron vestigiales, el dedo central y su pezuña se alargaron y el tamaño corporal incrementó, alcanzando su máximo en algunas especies de Equus en el Pleistoceno. Además del detallado ejemplo de la evolución del caballo, el registro fósil nos brinda muchos otros que afectan al origen y a las relaciones de taxones superiores a nivel de clase y filo. Tal es el caso de la evolución de los tetrápodos. Aunque generalmente no se puede apuntar a una determinada especie fósil como el ancestro de una determinada clase de vertebrados, sí se conocen representantes del grupo que incluía al ancestro. En todos los grupos de tetrápodos podemos observar que los caracteres han evolucionado de manera gradual y que seguramente supusieron cambios adaptativos, que habrían sido ocasionados por la selección natural. Otro grupo animal cuya evolución ha sido reconstruida con detalle es el de las aves. Las aves son los vertebrados terrestres de aparición más tardía (150 ma) y la hipóteisis filogenética con más seguidores actualmente sobre cuáles fueron sus antecesores más directos apunta hacia un grupo de dinosaurios, los dromeosáuridos. Algunos dinosaurios dromeosauridos pertenecientes a los terópodos presentaban formaciones tegumentarias que bien podrían corresponder a la estructura más temprana en el desarrollo de una pluma, y haber tenido funciones en comunicación, defensa, aislamiento térmico o impermeabilización. Las plumas, una de las principales características de un ave, podrían
además no haber tenido una función aerodinámica hasta no ser pinnadas. La capacidad de volar ha sido la consecuencia de un proceso progresivo de mejoras que se iniciaron en un grupo de dinosaurios y se fueron perfeccionando a lo largo de la evolución de las aves.
Aportadas por la biogeografía
Las observaciones sobre la distribución geográfica de plantas y animales llevadas a cabo por Darwin, en su viaje alrededor del mundo, contribuyeron en gran medida en el origen de sus ideas evolutivas. Sobre todo, sus observaciones de las islas Galápagos. Darwin observó que la fauna y la flora de las Galápagos estaban relacionadas con las del continente sudamericano pero diferían en ciertos aspectos. En cada isla existían especies de animales y plantas diferentes de una a otra isla, que a su vez no existían en el continente americano. La elevada diversidad de especies que se encuentra en algunos archipiélagos de origen volcánico se explica fácilmente por mecanismos evolutivos. Las especies que llegan muy pocas en muchos casos como consecuencia de la lejanía a tierras pobladas, encuentran numerosos ambientes o nichos ecológicos desocupados, sin competidores ni depredadores. En respuesta, dichas especies se multiplican y diversifican con rapidez dando lugar a lo que se denomina “radiación adaptativa”. La principal razón por la que es difícil imaginar que las especies tienen un origen común y derivan unas de otras reside en que existen numerosas especies bien definidas morfológicamente en la naturaleza. Sin embargo, existen algunos casos en que la variación intraespecífica puede ser lo suficientemente grande como para dar lugar a dos especies bien diferenciadas. Estos casos se denominan “círculo de razas” y proporcionan una importante evidencia de evolución. Los círculos de razas se definen como “una cadena de razas o subespecies que se hibridan entre ellas, aunque en el punto donde los extremos se solapan las formas no se hibridan y se toman como “buenas” especies”. Los círculos de razas muestran que existe variación natural y que esta variación puede ser tan grande que llegue a generar especies distintas, además de que existe un continuo entre la variación interindividual y la interespecífica. En la mayoría del círculo de distribución hay sólo una especie, pero se distinguen dos donde los extremos del círculo se cierran. Los círculos de razas también se citan como ejemplo de limitación al concepto biológico de especie. Si se estudia con detenimiento el rango de variación de cualquier forma natural, tanto en el tiempo como en el espacio, todos los límites establecidos se difuminan. La variación natural es suficiente para romper con la idea de límites estrictos para las especies.
Pruebas del origen común entre las especies
El estudio de la anatomía y embriología comparadas permitió a Darwin y a sus contemporáneos aportar pruebas fehacientes del grado de parentesco entre organismos. En ambas ramas de la biología se estudian las “homologías” entre estructuras anatómicas o patrones de semejanza durante el desarrollo, para reflejar el grado de parentesco entre organismos. El término homología, en un sentido pre-darwiniano hacía referencia a una similitud entre organismos obedeciendo a que compartían el mismo plan de organización.
entre los tripletes de las bases del ADN y los aminoácidos que codifican. Este código es universal para todos los seres vivos y puede ser confirmado. La explicación más extendida de por qué el código genético es universal se basa en que es un accidente histórico. Por el mismo razonamiento, se piensa que el lenguaje usado en el código genético es arbitrario y que su elección fue un accidente. Pero una vez que se hubo desarrollado, se habría mantenido enérgicamente, ya que cualquier desviación del código podría ser letal. El hecho de que sea universal se explica porque habría evolucionado muy pronto en la historia de la vida, y que una de esas primeras formas de vida fuera el ancestro común de todas las especies posteriores. La universalidad del código genético proporciona una evidencia importante de que todos los seres vivos comparten un único origen. Sin embargo, el código genético no es la única homología molecular que podemos encontrar, existe también una gran especificidad molecular a cualquier nivel taxonómico, lo que nos lleva a poder utilizar las homologías moleculares para inferir relaciones filogenéticas, o de parentesco, entre las especies. Además, dada la precisión de la información aportada por los datos moleculares, mucho mayor que la de los morfológicos el análisis de los caracteres se simplifica notablemente.
Pruebas de la actuación de la selección natural
1 Una de las fuentes de variación que a Darwin le llevó a pensar en cómo se producía la evolución de los organismos fue la observación y el estudio de las variedades de plantas y animales producidas por selección artificial. Selección artificial y creación de especies Las manipulaciones de selección artificial consiguen rápidos cambios evolutivos al escoger una seleccionada minoría entre las variedades disponibles y permitir que sea ella únicamente la que forme la siguiente generación reproductora. Es a través de esta selección direccional y consciente como los humanos hemos ido produciendo las modernas variedades de plantas cultivadas y de ganado, o de animales de compañía. Aunque actualmente el avance de la tecnología permite emplear muy poco tiempo en generar nuevas variedades de organismos vivos, la mayoría de nuestros cultivos agrícolas y mascotas domésticas han sido generados a lo largo de muchos años (cientos de años en algunos casos) de selección artificial. La mayoría de estas formas seleccionadas artificialmente pueden diferenciarse en forma tanto como las especies naturales, pero son capaces de reproducirse entre ellas; aunque existan algunas imposibilidades como, por ejemplo, las grandes diferencias de tamaño entre diferentes razas de perros. Sin embargo, mediante experimentos de selección artificial es también posible producir nuevas especies, sobre todo de plantas. Observaciones directas de evolución en poblaciones naturales Las variaciones útiles para los organismos, en su grande y compleja batalla por la vida, en el trascurso de generaciones, les proporcionara una ventaja sobre otros brindándoles más probabilidades de sobrevivir y reproducir su especie. Además, toda variación perjudicial, por poco que lo sea, será rigurosamente eliminada. Esta conservación de las diferencias
favorables de los individuos y la destrucción de las que son perjudiciales es lo que Darwin a llamado “selección natural”. Darwin, sin embargo, no documento ningún caso de selección natural en acción y asumía que la evolución por medio de este proceso procedería tan lentamente que no podríamos observar los cambios. Actualmente conocemos bastantes ejemplos en poblaciones naturales de cambios evolutivos rápidos. Concretamente en 1986John A. Endler recogió en su clásico libro un listado de más de cien especies en las que se ha demostrado directamente la selección natural en estudios de campo. Si clasificamos los caracteres estudiados en dichas especies en morfológicos, fisiológicos y bioquímicos las demostraciones de selección natural son más comunes en los morfológicos (incluyendo entre ellos el comportamiento), seguidos por los fisiológicos (resistencia a patógenos, parásitos o herbívoros; parámetros de estrategias vitales; tolerancia a metales pesados; alcaloides; cianogénesis) y, los menos comunes, los rasgos bioquímicos (aloenzimas y otros caracteres electroforéticos). Cambios en caracteres morfológicos Endler señala cuatro posibles razones para la relativa abundancia de la medida de caracteres morfológicos sobre los de otro tipo en los estudios realizados para probar la acción de la selección natural: (1) Los caracteres morfológicos están frecuentemente más sujetos a la selección natural que los fisiológicos o bioquímicos. (2) Los rasgos morfológicos, al no estar tan directamente relacionados con procesos fisiológicos del organismo, son más variables, haciendo más detectable la selección natural, y sus resultados son más obvios que en el caso de los otros tipos de caracteres. (3) La función de los rasgos bioquímicos y fisiológicos es más desconocida, por lo que es más difícil saber el porqué y el cómo podrían seleccionarse. (4) Sencillamente, los rasgos morfológicos son examinados más a menudo que los bioquímicos para probar predicciones de la selección natural. Las actividades humanas se han convertido en los tiempos actuales en un estímulo importante para la selección natural en muchas especies. Uno de los ejemplos más citados de evolución en acción es el caso del melanismo industrial en los lepidópteros, en el caso de Biston betularia. La forma típica de esta especie (fondo blanco con jaspeado en negro) era la forma común en los bosques caducifolios a principios del s. XIX y su coloración le permitía camuflarse con los líquenes de las cortezas de los abedules. Debido a la contaminación, la cual ennegreció la corteza de los árboles, perdiendo la cubierta de líquenes que protegía a las polillas de los depredadores, la forma negra de B. betularia aumentó su frecuencia (hasta un 90% alrededor de 1960) debido a que estaba mejor camufladas. Hasta 1848, que se detectó por primera vez la forma carbonaria de esta especie, las mariposas con mutación melánica asociada a los efectos de la contaminación industrial estaban prácticamente ausentes de las colecciones entomológicas y citas bibliográficas.
cambio evolutivo en el comportamiento de la curruca probablemente se haya visto favorecido por el calentamiento global del planeta. Cambios en caracteres fisiológicos A continuación, se describen casos de selección no intencionada, además de indeseable, por las frustraciones y efectos negativos, tanto sociales como económicos, que se llegan a producir. Son los casos de las resistencias de los organismos a antibióticos y pesticidas. Los antibióticos son armas de guerra química que han evolucionado en los hongos y en las bacterias para protegerlos de los agentes patógenos y de los competidores. Sin embargo, hoy en día muchas bacterias peligrosas son más difíciles de controlar con los antibióticos que hace diez o veinte años. Ya que dichas bacterias han desarrollado defensas contra los antibióticos, evolucionando por selección direccional. Una mutación en un gen cromosómico cambia ciertas características bacteriana por lo que estos antibióticos ya no las afectan. Como así también la aplicación de insecticidas o pesticidas, que son productos que no estaban en la naturaleza antes de la intervención humana, por lo que la utilización de estas sustancias selecciona a los individuos con algún tipo de resistencia a los insecticidas y, en relativamente pocas generaciones, los individuos resistentes se extienden en la población, haciendo ineficaces estos tratamientos. La evolución de la resistencia a pesticidas es, pues, otro ejemplo de evolución por selección natural en insectos.
