El origen de la vida

Se han formulado muchas teorías para dar contestación a la duda sobre el nacimiento de la vida, muchas de ellas poco científicas.

Ya en la ciencia, la Paleontología, que estudia especies animales de épocas pasadas, ha encontrado fósiles de hasta 500 millones de años de antigüedad. Pero, ¿qué pasó en las épocas anteriores? Esta respuesta sólo puede ser inferida. La Morfología Comparada es el estudio (comparado) de estructuras animales actuales y otras del pasado. Por ser las actuales descendientes de las otras, sus organismos son "huellas" del pasado; el problema es encontrar las claves para interpretar estas huellas.

La vida se originó a través de mecanismos de síntesis. Astronomía, Física y Geología nos dan información sobre las posibles condiciones físicas de la época en que se originó, situación que se ha reproducido en experimentos químicos.

En el proceso no está implicado ningún fenómeno sobrenatural, sino las leyes físicas y el tiempo.

Historia biológica

En una primera fase, se sospecha que consistió en la reunión y organización de los compuestos orgánicos (ácidos nucleicos, proteínas, etc.) para formar las primeras células. Se reproducían por simple partición. No se sabe exactamente cuando, pero se calcula gracias a los microfósiles de hace unos 3.500 millones de años.

Las primeras estructuras de tipo celular necesitaban fuentes de energía. Las células se alimentan por mecanismos:

heterótrofos: cuando dependen de fuentes externas para obtener energía (son organismos heterótrofos los animales, algunos hongos...).

autótrofos: cuando elaboran sus propias moléculas orgánicas nutritivas (las plantas son autótrofas). Tienen su fuente de energía en el Sol.

Las primeras células podrían haber sido autótrofas. Según los registros, las primeras eran muy simples. Las células pueden ser:

Procariotas: el material genético no está en un núcleo delimitado por una membrana nuclear que lo separe del citoplasma.

Eucariotas: son más complejas y tienen un núcleo separado del citoplasma. Todas las células de los organismos pluricelulares son eucariotas.

Lamarck

En 1809 Lamarck publica Filosofía zoológica. En esta obra plantea una serie de ideas sobre la evolución que le produjeron la enemistad de toda la comunidad científica. Según Lamarck, para adaptarse mejor a un medio, las especies desarrollan los órganos que le son más útiles y se les atrofian los que menos utilizan; los caracteres originales van siendo sustituidos por caracteres adquiridos o adaptativos. Niega la creación específica. La evolución es producto de los efectos del uso y desuso. Estos efectos heredados eran fruto del esfuerzo del animal por adaptarse y establecer nuevas relaciones con el medio.

Observó que las rocas más antiguas contenían fósiles de seres más simples y que, a medida que las rocas eran más modernas, los seres se iban haciendo más complejos. Propuso 2 principios en su teoría:

Uso y desuso de las partes Herencia de los caracteres adquiridos

Las características adquiridas por el uso eran heredables para Lamarck. Los efectos de la interacción con el medio se transmitían a la generación siguiente. La función crea el órgano. Explica cómo a lo largo de millones de años la adaptación había creado las distintas especies, muchas de las cuales podrían provenir de un antepasado único.

Sus teorías fueron primero criticadas y, luego, olvidadas; pero ayudaron a mentalizar sobre el evolucionismo. Weismann

pretendía refutar experimentalmente la teoría de Lamarck. Así cortaba el rabo a los ratones cuando nacían. Según la teoría lamarckiana, tras varias generaciones tendrían que nacer sin rabo por el desuso. No fue así, seguían naciendo con rabo. P. ej.: los judíos llevan practicando la circuncisión durante miles de años, sin embargo, siguen naciendo con prepucio.

Lamarckismo

El lamarckismo fue una teoría propuesta en el siglo XIX por el biólogo francés Jean-Baptiste Lamarck para explicar la evolución de las especies.

También conocida como herencia de caracteres adquiridos, su formulación más simple postulaba que los individuos podían adquirir o mejorar caracteres físicos durante su vida y que estos eran transmitidos a su descendencia. De esta forma, las especies evolucionarían acumulando los caracteres útiles que habían adquirido en vida sus antepasados.

Fue la teoría dominante en el campo de la evolución durante gran parte del siglo XIX, incluso tras la formulación del mecanismo de selección natural por Darwin y Wallace. Sin embargo, el desarrollo de la genética mendeliana, con la separación de las líneas celulares somática y genética, la hizo incompatible con los hechos observados.

El Lamarckismo inspiró a Trofim Denisovich Lysenko en la Unión Soviética durante los años 30 hasta los años 60 en una campaña en contra del conocimiento sobre genética adquirido en occidente.

Aunque el lamarckismo biológico se considera una teoría obsoleta, en los últimos años ha vuelto a ponerse de actualidad como mecanismo para estudiar la evolución cultural, sobre todo a partir de la introducción del concepto de meme por Richard Dawkins.

Darwin

Quien explicó con claridad el mecanismo de la evolución fue Charles Darwin (1809-1882). En 1831 se embarcó en el Beagle. Le resultaban interesantes las especies exóticas y variadas de Sudamérica, y sus similitudes entre ellas y con los fósiles. En las

Islas Galápagos, se interesó por las tortugas y los pinzones. Estos pájaros estaban presentes en todas las islas, pero cada una presentaba un tipo con diferencias suficientes como para ser consideradas como especies diferentes; a su vez, eran distintos de los pinzones del continente. Creyó encontrarse ante especies incipientes y que procedían por evolución de una sola.

También se planteó la relación del hombre con los animales, antes incluso de elaborar una teoría concreta. Le pareció que el hombre debería estar incluido en una teoría general de la evolución. En 1836 empieza a ordenar sus datos.

En 1838 conoció los escritos del economista Malthus sobre las poblaciones humanas (parece ser que la teoría de la evolución se le ocurrió leyéndolo). Malthus había realizado un estudio sobre la sociedad con las siguientes conclusiones:

La humanidad estaba sometida a un grado de crecimiento que no se correspondía con el de los recursos. La población crece en progresión geométrica, los alimentos en progresión aritmética. Llegará un momento en que habrá desabastecimiento.

Según Darwin, lo que Malthus sostenía para el humano, era válido también para los animales. Éstos estarían sometidos a un proceso de crecimiento que les llevaría a la extinción, a no ser que hubiese un mecanismo que regulara que una especie no creciera espectacularmente la Selección Natural

PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN.

Las pruebas acumuladas a favor de la evolución por todas las disciplinas biológicas han aumentado con el avance científico, llegando a ser aplastantes. En particular, la biología molecular, la más recientes y expansiva de las disciplinas biológicas, ha confirmado de manera contundente la evolución y muchos detalles de su historia. Pasamos a ver algunos ejemplos de las evidencias que demuestran la evolución.

El registro fósil. El registro fósil nos muestra que muchos tipos de organismos extintos fueron muy diferentes de los actuales, así como la sucesión de organismos en el tiempo, y además permite mostrar los estadios de transición de unas formas a otras.

 

Los fósiles

Cuando un organismo muere, sus restos son prácticamente destruidos por las bacterias y los agentes físicos. Rara vez algún resto blando deja su huella, pero a veces ocurre (algunas medusas han dejados "huellas" de más de 500 millones de años). Del mismo modo, en raras ocasiones las partes duras, como huesos, dientes, conchas, etc. enterradas en el lodo, son protegidas por este de la acción bacteriana. Estos restos petrifican (mineralizan, fosilizan) en

asiciación con las rocas vecinas en las que están incrustados.

Los métodos de datación radiactiva dan una edad para la Tierra de 4.500 millones de años, y los primeros fósiles datan de 3.600 millones de años, correspondientes a la actividad de bacterias y cianobacterias (los llamados estromatolitos).

Los primeros fósiles de animales datan de 700 m. a., y la mayoría de los phyla actuales aparecieron hace 570 m. a. Los primeros vertebrados aparecieron hace 400 m. a. y loa mamíferos lo hicieron hace 200 m. a.

El ámbar, popular por su utilización como argumento cinematográfico en una película de gran difusión, es también un fósil. En este caso se han fosilizado resinas de árboles que, en su discurrir por el tronco, a veces atrapaban insectos, que quedaban incluidos permanentemente en ellos.

Como el de la fotografía. El registro fósil, sin embargo, es incompleto: de la pequeñísima parte de organismo que han dado lugar a fósiles, sólo una fracción de ellos ha sido descubierta, y menor aún es el número de ejemplares estudiado por los paleontólogos.

En muchos casos se ha reconstruido el registro fósil completo de algún animal. Es el caso del caballo.

 

La evolución del caballo

El registro conocido comienza con Hyracotherium, del tamaño de un perro, con varios dedos en cada pata y dentición para ramonear, que aparece hace 50 millones de años, y finaliza con Equus, el caballo actual, mucho más grande, con solo un dedo por pata y condentadura apropiada para pastar. Se conservan muchas formas intermedias, así como otras formas que evolucionaron hacia otras ramas que no han dejado descendientes actuales.

Otro ejemplo, es el de la mandíbula de los reptiles. Está formada por varios huesos; la de los mamíferos es de una sola pieza; los otros huesos de la mandíbula de los reptiles evolucionaron hasta convertirse en los que ahora forman parte del oído de los mamíferos.

Esto puede parecer inverosímil, ya que es difícil imaginar las funciones intermedias de estos huesos. En respuesta a esto, se han descubierto dos tipos de terápsido (reptil de forma parecida a la de los mamíferos actuales) con una doble articulación mandibular: una compuesta de los huesos que persiste en la mandíbula mamífera y la otro por los huesos cuadrado y articular que, eventualmente, dieron lugar al martillo y al yunque del oído de los mamíferos.

 

La mandíbula de los reptiles

Semejanzas anatómicas. El proceso de evolución consiste en la transformación de unos organismos en otros, que, por ser esta gradual (al menos, en una de las concepciones del cambio evolutivo), permite reconocer las relaciones de parentesco entre especies descendientes de una mismo antepasado. Especies con un ancestro común reciente son anatómicamente más semejantes entre sí que respecto a otras especies más alejadas. A medida que transcurre el tiempo las semejanzas anatómicas se van diluyendo y pueden llegar a ser irreconocibles. Sin embargo, en el nivel molecular, las semejanzas son reconocibles aunque hayan transcurrido millones de años.

-Los factores más importantes en la evolución

Cuando se habla de lo que causa el desarrollo y la evolución, generalmente se mencionan como los factores más importantes las mutaciones y la selección natural. Por ejemplo, un libro de texto de la escuela secundaria (Koulun biologia, lukiokurssi 2-3, 1987, Tast – Tyrväinen – Mattila – Nyberg, pág. 165) incluye el siguiente título referido a la supuesta importancia de los ítems arriba mencionados en la evolución:La variación y selección como factores de la evolución

MUTACIONES. Las mutaciones, por ende, promueven la evolución y producen nuevas especies. Han sido hechos varios experimentos en cuanto a sus efectos, especialmente con las moscas del banano.   Sin embargo, si examinamos este asunto, es muy cuestionable decir que la mutación es un factor que promueve la evolución. Experimentos realizados a lo largo de décadas y en los cuales se han creado mutaciones no demuestran que estas tengan importancia para la evolución, como se supone. La siguiente observación no respalda la evolución:Dentro de ciertos límites. Ante todo, se ha observado que las mutaciones siempre suceden dentro de ciertos límites. No producen nuevas estructuras, sino causan cambios en órganos ya existentes. Generalmente los cambios observados son más bien simples e insignificantes. Por ejemplo, en la mosca del banano uno

puede observar deformaciones en las alas y pies, así como otros cambios menores, pero no miembros nuevos y útiles. En cambio, mientras se llevaban a cabo estos experimentos se observó que cruzar la línea usualmente conduce a la muerte y esterilidad, o los organismos intentaban restaurarse a sí mismos y volver al estado normal después de unas pocas generaciones. Esto porque los intentos hereditarios para conservar similares a las especies originales y la escala de variaciones a largo plazo es inexistente. Muchos investigadores niegan también que las mutaciones causen cambios a gran escala. Ellos señalan cómo las mutaciones solamente suceden dentro de ciertos límites. Veamos algunos de estos comentarios:

A pesar que han sido examinadas miles de mutaciones en nuestro tiempo, no hemos hallado ningún caso claro en el cual la mutación podría haber cambiado de un animal en otro más complejo, produciendo una nueva estructura, ni siquiera causando una profunda nueva adaptación. (R.D. Clark, Darwin: Before and After, pág. 131)Sabemos que las mutaciones – de las que se dice que son las responsables de la creación del mundo viviente - generalmente consisten en la pérdida de un órgano, desapariciones (pérdida de pigmento, pérdida de apéndice), o reduplicaciones de un órgano existente. En ningún caso ellas crean algo genuinamente nuevo o individual al sistema orgánico, algo que pudiera ser considerado como la base de un nuevo órgano o como el comienzo de una nueva función. (Jean Rostand, The Orion Book of Evolution, 1961, p. 79) Los resultados de la investigación de la mutación experimental nada dicen sobre macro evolución. Hasta ahora, los muy conocidos hechos sobre la mutación se refieren a mutaciones producidas en límites estrechos. Los cambios de organismos fuera de las fronteras de la micro evolución no pueden ser explicados por la muy conocidas mutaciones. (Siegfried Scherer y Reinhard Junker, Evoluutio, kriittinen analyysi, pág.

No especies nuevas. En segundo lugar, uno debería notar que durante estos experimentos no ha sido creada ninguna especie nueva. Puesto que experimentos como el de la mosca del banano se han hecho cientos de miles o millones de veces a lo largo de décadas, uno podría suponer que la mosca ya debería haberse convertido en una avispa, gusano o mariposa, por ejemplo. Sin embargo, nada de eso se ha podido observar, y la mosca del banano continúa siendo la mosca del banano. Siempre ha sido una especie en sí misma, y no ha experimentado ninguna transformación en otro organismo. Por eso, por ejemplo, el autor del libro Darwin Retried (Norman Macbeth, 1971, pág.33) habla del reconocido experto en genética – ya fallecido - Richard Goldschmidt y sus investigaciones. Este famoso investigador afirmó que ni siquiera mil mutaciones juntas en un individuo podrían haber producido una nueva especie, porque los cambios hubieran sido tan minúsculos. Esto indica que la mutación no puede producir la evolución de la forma en que se dice:

Después de haber observado mutaciones en la mosca de la banana durante muchos años, Goldschmidt abandonó la esperanza. Él lamentó que los cambios fueran tan desesperadamente minúsculos que incluso si

se hubieran combinado un millar de mutaciones en un individuo, no habría sido creada una nueva especie.

SELECCIÓN NATURAL. El segundo tema que se cree que promueve la evolución es la selección natural, i.e., la supervivencia del más apto. Darwin creía que esa era la causa principal detrás de la evolución. Creía él que la supervivencia del mejor adaptado podía explicar toda la evolución completa. Sin embargo, si pensamos sobre esta idea, la encontramos bastante problemática. El problema con la selección natural es que ese proceso no puede producir nada nuevo, porque la selección natural siempre selecciona solamente entre lo viejo y ya existente. Este proceso no puede crear ningún nuevo tipo de especie o especies completamente nuevas, porque la mera supervivencia no puede producir ninguna planta o animal

 

Mutación

En genética y biología, una mutación es un cambio en la información genética (genotipo) de un ser vivo (muchas veces por contacto con mutágenos), que produce una variación en las características de este que se presenta de manera espontánea y súbita y que se puede heredar a la descendencia. Este cambio estará presente en una pequeña proporción de la población (variante) o del organismo (mutación). La unidad genética capaz de mutar es el gen, la unidad de información hereditaria que forma parte del ADN.

En los seres multicelulares, las mutaciones solo pueden ser heredadas cuando afectan a las células reproductivas. Una consecuencia de las mutaciones puede ser, por ejemplo, una enfermedad genética. Sin embargo, aunque a corto plazo pueden parecer perjudiciales, las mutaciones son esenciales para nuestra existencia a largo plazo. Sin mutación no habría cambio, y sin cambio la vida no podría evolucionar []

La definición que en su obra de 1901 "La teoría de la mutación" Hugo de Vries dio de la mutación (del latín mutare = cambiar) era la de cualquier cambio heredable en el material hereditario que no se puede explicar mediante segregación o recombinación. Más tarde se descubrió que lo que De Vries llamó mutación en realidad eran más bien recombinaciones entre genes.

La definición de mutación a partir del conocimiento de que el material hereditario es el ADN y de la propuesta de la doble hélice para explicar la estructura del material hereditario (Watson y Crick,1953), sería que una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN. Cuando dicha mutación afecta a un solo gen, se denomina mutación génica. Cuando es la estructura de uno o varios cromosomas lo que se ve afectado, mutación cromosómica. Y cuando una o varias mutaciones provocan alteraciones en todo el genoma se denominan, mutaciones genómicas.

La recombinación genética es el proceso por el cual una hebra de material genético (usualmente ADN, pero también puede ser ARN) se corta y luego se une a una molécula de material genético diferente. En eucariotas la recombinación comúnmente se produce durante la meiosis, como entrecruzamiento cromosómico entre los cromosomas apareados. Este proceso conduce a que la progenie tenga combinaciones de genes diferentes a las de sus padres y puede producir alelos quiméricos. En biología evolutiva se cree que esta mezcla de genes tiene varias ventajas, incluyendo que permite a los organismos que se reproducen sexualmente y evitar el trinquete de Muller.

En biología molecular, "recombinación" también se refiere a la recombinación artificial y deliberada de piezas de ADN distintas, a menudo de diferentes organismos, creando lo que se llama ADN recombinante.

Ciertas enzimas llamadas recombinasas catalizan las reacciones de recombinación natural. RecA, la recombinasa encontrada en Escherichia coli, es responsable de la reparación de las roturas en el ADN bicatenario. En levaduras y otros organismos eucariotas se necesitan dos recombinasas para reparar esas roturas. La proteína RAD51 es necesaria para las

recombinaciones mitótica y meiótica, mientras que la proteína DMC1 es específica de la recombinación meiótica.

Recombinación homóloga

La recombinación homóloga (también llamada recombinación general) sucede durante la profase I de la meiosis y tiene lugar entre las largas regiones de ADN cuyas secuencias son homólogas, es decir altamente similares aunque no idénticas.

Ilustración de entrecruzamiento cromosómico por Thomas Hunt Morgan (1916).

Se denomina así a la recombinación entre los cromosomas apareados, generalmente durante la meiosis. Durante la profase I, en la sub-fase de paquitene, las cuatro cromátidas disponibles están estrechamente posicionadas una con respecto a la otra. En esta disposición los sitios homólogos en las dos cromátidas pueden coincidir entre sí, y pueden intercambiar información genética.

Como la recombinación puede producirse en cualquier lugar del cromosoma, la frecuencia de recombinación entre dos puntos depende de la distancia entre ambos. Por lo tanto, para genes suficientemente distantes en el mismo cromosoma la frecuencia de recombinación es lo suficientemente alta para destruir la correlación entre alelos recombinantes.

Flujo genético

El flujo genético (también conocido como migración) es la transferencia de alelos de genes de una población a otra.

La migración hacia o desde una población puede ser responsable de importantes cambios en las frecuencias del acervo genético (el número de individuos con un rasgo particular). La inmigración puede resultar en la introducción de nuevo material genético al acervo genético establecido de una especie o población particular y, a la inversa, la emigración provoca una pérdida de material genético.

Hay un número de factores que afectan al ritmo del flujo genético entre poblaciones diferentes. Uno de los factores más significativos es la movilidad, y los animales tienden a ser más móviles que las plantas. Una mayor movilidad tiende a darle más potencial migratorio a un individuo.

Barreras al flujo genético

Las barreras físicas al flujo genético son a menudo, pero no siempre, naturales. Pueden incluir cordilleras infranqueables o grandes desiertos, o algo tan sencillo como la Gran Muralla China, que ha dificultado el flujo natural de genes de plantas.[1] Se han hallado ejemplares de la misma especie que crecen en ambos lados con diferencias genéticas.

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