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FUNDACIÓN
EDUCACIONAL
COLEGIO DE LOS
SS.CC.- MANQUEHUE-
Departamento de Ciencias
Biología Nivel: Cuarto Medio
EVOLUCIÓN ORGÁNICA Guía Teórica
TEMATICA
1. Teorías Evolutivas
2. Evidencias del proceso evolutivo
3. Selección Natural
1. Teorías Evolutivas
Historia del pensamiento evolucionista
Es bien sabido que Charles Darwin fue el fundador de la teoría moderna de la
evolución. Aunque no fue el primero en proponer que los organismos evolucionan o
cambian a lo largo del tiempo, sí fue el primero en acumular una cantidad importante
de evidencia en apoyo a esto y en proponer un mecanismo válido por el cual podría
ocurrir la evolución.
Antes de Darwin, el origen de las especies se consideraba un misterio. Por ello casi
todos los pueblos del mundo se inclinaron hacia la hipótesis del creacionismo
o fixismo, la cual postulaba que todas las formas vivas existentes habían sido creadas
por un ser superior en un momento particular y, desde ese tiempo, habrían
permanecido hasta hoy, fijas, sin alteración. Incluso creían que la mayoría de los
organismos habían sido creados para el servicio o el placer de la humanidad.
Sin embargo, a lo largo de la historia, los científicos han buscado causas naturales,
más que sobrenaturales, para explicar los acontecimientos de la naturaleza
Uno de los primeros científicos en proponer un mecanismo válido para la evolución fue
el biólogo Francés Jean Baptiste Lamarck, quien propuso, en 1809, que los organismos
evolucionan a lo largo del tiempo, dando lugar a la variedad de seres vivos existentes.
A Lamarck lo impresionó la progresión de formas en el registro fósil. Los fósiles más
antiguos solían ser más sencillos, mientras los más recientes eran más complejos y se
parecían más a los organismos recientes. Lamarck interpretó estas evidencias como si
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las formas más complejas hubieran surgido de las formas más simples por una suerte
de progresión.
De acuerdo con su teoría, esta progresión o evolución depende de dos fuerzas
principales. La primera es la herencia de los caracteres adquiridos, en ella los seres
vivos pueden modificar su cuerpo por medio del uso o el desuso de sus partes. Estas
modificaciones podían ser heredadas por la descendencia. Su ejemplo más famoso fue
la evolución de la jirafa. De acuerdo con Lamarck, la jirafa moderna evolucionó de
antecesores que estiraron sus cuellos para alcanzar las hojas de las ramas más altas.
Estos antecesores transmitieron los cuellos más largos, adquiridos por estiramiento, a
su progenie, que a su vez estiró aún más sus cuellos y así sucesivamente.
La segunda fuerza en el concepto de evolución de Lamarck fue un principio creador
universal, un esfuerzo inconsciente y ascendente, que impulsaba a cada criatura viva
hacia un grado de complejidad mayor.
Teorías evolutivas
La teoría de la evolución de Darwin Wallace nos dice que los individuos de una
población no son genéticamente idénticos, sino que existen pequeñas variaciones que
permiten que, frente a drásticos cambios ambientales, algunos individuos sean más
“aptos” que otros para enfrentar la lucha por la existencia. Por consiguiente, estos
individuos, que presentan rasgos favorables, serán capaces de generar descendencia,
portando las características que los hacen más aptos para la supervivencia.
La repetición de este proceso de variabilidad y selección, a lo largo del tiempo,
explicaría cómo surgen las especies. Sin embargo, algunos detractores consideraban
que la selección natural reduce la variabilidad, pero no puede explicar cómo surgen las
diferencias entre los individuos de una población. Por lo tanto, la teoría de la evolución
explica cómo evoluciona una especie, pero no cómo surgen los cambios que permiten
esta evolución.
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La teoría evolutiva o darwinismo se concreta en los siguientes postulados:
1. Las formas de vida no son estáticas, sino que evolucionan; las especies cambian
continuamente, unas se originan y otros se extinguen.
2. El proceso de la evolución es gradual, lento y continuo, sin saltos discontinuos o
cambios súbitos.
3. Los organismos parecidos se hallan emparentados y descienden de
un antepasado común. Todos los organismos vivientes pueden remontarse a un
origen único de la vida.
4. La selección natural es la llave, en dos fases, que explica todo el sistema.
- La primera fase es la producción de variabilidad: la generación de
modificaciones espontáneas en los individuos.
- La segunda fase es la selección a través de la supervivencia en la lucha por la
vida: los individuos mejor dotados, los que han nacido con modificaciones
espontáneas favorables para hacer frente al medioambiente van a tener más
posibilidades de sobrevivir, de reproducirse y de dejar descendencia con estas
ventajas.
Las cinco evidencias de la evolución según Darwin:
1) La primera evidencia se relaciona con la paleontología, que es la ciencia que
estudia los fósiles de las especies animales y vegetales desaparecidas.
2) La segunda evidencia se relaciona con la biogeografía, ciencia que estudia la
distribución geográfica de los seres vivos.
3) La tercera tiene que ver con la taxonomía, ciencia que se ocupa de la clasificación
de los seres vivos.
4) La cuarta prueba tiene que ver con la morfología de los animales. La morfología es
la parte de la biología que estudia la forma de los seres orgánicos.
5) Por último, la quinta prueba tiene que ver con la embriología, ciencia que estudia
la formación y desarrollo de los embriones.
2. Evidencias del proceso evolutivo
El registro fósil
El término fósil proviene de un término del latín que significa “que ha sido excavado” y
constituyen la prueba documental de la transformación de la Tierra y, por lo tanto, de
la evolución de la vida en ella.
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El registro fósil nos proporciona una historia del pasado que demuestra un cambio
evolutivo a lo largo de 4000 millones de años. El registro puede contener zonas
oscuras y eslabones perdidos, pero la evidencia fósil claramente demuestra que la vida
es muy antigua y ha cambiado a lo largo del tiempo. Hay numerosos ejemplos de
formas de transición (organismos que son estados intermedios entre una forma
ancestral y su descendiente) en el registro fósil que proporcionan las evidencias más
claras de que hay un cambio a lo largo del tiempo.
Hay fósiles que sufren un proceso de petrificación, donde en lugar de ocurrir la
descomposición se produce un depósito mineral (calcita). Éste es el caso de Amonites.
Existen organismos en que su esqueleto queda incluido dentro del estrato rocoso.
El fósil que se muestra en este caso es producto de la secreción de resinas por parte
de árboles (coníferas) y que atrapan a una serie de insectos para formar lo que se
conoce como ámbar.
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Evidencias biogeográficas
La distribución geográfica de los seres vivos
nos demuestra una progresiva diversificación
adaptativa que les ha permitido colonizar
nuevos ambientes. Es decir, las especies se
originan en áreas concretas a partir de la cual
se dispersan colonizando nuevos ambientes,
dando lugar a un proceso de especiación que
genera un mayor número de especies.
El caso de los pinzones de las islas Galápagos
es característico. Actualmente existen trece
especies diferentes (hay quienes plantean que
son catorce). Se plantea que estas especies
provienen de una continental que se encuentra
en las costas del Océano Pacífico en América
del Sur, Volatinia jacarina.
Estas aves tuvieron que adaptarse a las
condiciones de las distintas islas, lo cual se
refleja en la especialización de sus picos. Los
pinzones vegetarianos y el terrestre tienen
picos fuertes como para romper semillas, el de
cactus y el carpintero tienen picos alargados y
los arbóreos tienen picos en agarradera.
Debido a la constante competencia por el alimento y el espacio para vivir, cada grupo
de organismos tiende a diseminarse y ocupar el mayor número posible de hábitat. Este
proceso se llama radiación adaptativa, que se conoce también como evolución
divergente. El fenómeno opuesto es la evolución convergente, donde grupos poco
relacionados, al adaptarse a un ambiente similar adquieren características más o
menos similares.
Taxonomía y Sistemática
La Taxonomía es una disciplina científica que se preocupa de la clasificación de los
seres vivos, basándose en un sistema jerárquico de grupos y ordenados según sus
semejanzas.
El actual sistema se basa en el propuesto en 1735 por Carlos Linneo: los seres vivos se
agrupan en categorías taxonómicas: las especies se incluyen en géneros, varios
géneros conforman la familia, las familias se agrupan en órdenes y las órdenes en
clases. La siguiente categoría para animales y protistas es el phylum y para plantas y
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hongos la división; el último nivel taxonómico es el reino.
La taxonomía ha contribuido a establecer relaciones de parentesco en los distintos
grupos, de acuerdo con las características morfológicas, fisiológicas y genéticas que
comparten. El estudio de las relaciones evolutivas entre los organismos, o filogenia,
está a cargo de la sistemática.
Los aportes que ha dado esta disciplina han logrado construir árboles filogenéticos, en
los que se observa la historia evolutiva de los seres vivos desde el origen de los reinos
y de sus principales divisiones, hasta las especies que conocemos en la actualidad.
La clasificación de los organismos puede basarse en ancestros comunes. Si todos los
subgrupos de un nivel taxonómico tienen un mismo ancestro, se
denominan monofiléticos; si por el contrario, provienen de varias líneas evolutivas, se
llaman polifiléticos.
Las primeras diversificaciones evolutivas (hace 550 millones de años) produjeron
muchas especies, de las cuales se diversificaron aún más, pero otros grupos
taxonómicos se extinguieron y fueron sustituidos por otros que emergieron de otras
ramas evolutivas, los grupos taxonómicos extinguidos presentaban características que
fueron seleccionadas negativamente por el ambiente.
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Evidencias morfológicas
La teoría evolutiva predice que los organismos emparentados comparten similitudes
que son heredadas de un ancestro común. Estas características similares se conocen
como homologías.
Las homologías se descubren al comparar las diferentes anatomías de los seres vivos,
mirando las diferencias y similitudes celulares, estudiando el desarrollo embrionario o
estudiando las estructuras vestigiales dentro de los organismos. Por ejemplo, anfibios,
reptiles, aves y mamíferos tienen, aparentemente, extremidades muy diferentes que
reflejan sus diferentes estilos de vida. Pero todos ellos comparten el mismo conjunto
de huesos: el húmero, radio, etc. Estos huesos son los mismos que los observados en
el fósil de un animal de transición ya extinto, el Eusthenopteron, lo que evidencia el
origen común de todos ellos.
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En esta línea existe también la denominación de órganos análogos, que son aquellos
que realizan una misma función, pese a que tienen estructuras diferentes. El ejemplo
clásico en esta línea son las alas de un insecto y las alas de un ave. Para ambos casos,
las alas sirven para volar, pero la organización de cada una es distinta. De hecho,
según la evolución estos animales provienen de antepasados muy distintos, además de
ser especies diferentes. La similitud surge del hecho de que ambos se han adaptado al
vuelo. Éste es un caso de evolución convergente.
Evidencias embriológicas
Las primeras etapas del desarrollo embrionario de muchos organismos muestran
grandes similitudes, lo que constituye otro argumento a favor de la existencia de
antepasados comunes.
Estas evidencias están relacionadas con pruebas anatómicas. El estudio de los
embriones de los vertebrados entrega una visión del desarrollo evolutivo de los grupos
de animales, ya que las primeras fases de este desarrollo son iguales para los
vertebrados, siendo imposible diferenciarlos entre sí. Sólo al avanzar el desarrollo del
embrión aparecen las características propias de cada especie que permiten
diferenciarlos. El biólogo Ernst Haeckel resumió esta situación diciendo que “la
ontogenia resume la filogenia”. La ontogenia se refiere al desarrollo del individuo,
especialmente al período embrionario. La filogenia se refiere al origen y desarrollo
evolutivo de las especies.
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Biología molecular y evolución
Una de las pruebas que han aportado las nuevas ciencias son las correspondientes a
las semejanzas bioquímicas. Se pueden mencionar muchos ejemplos de proteínas,
como la hemoglobina o los citocromos, con los que se trazan árboles genealógicos
entre especies, y entre individuos de una especie, comparando proteínas que
desempeñen la misma función. También se pueden comparar, con mayor fiabilidad, los
mensajes que codifican a estas proteínas, es decir, sus genes. Sin ir más lejos, cuando
ocurren epidemias bacterianas o víricas, se recurre a estudios de este tipo para
conocer la filogenia que relaciona las diferentes cepas infectivas y conocer cuál ha sido
la primera cepa y dónde ocurrió la primera infección.
Al comparar estas moléculas que aparecen en todos los seres vivos, van a ser más
parecidas en la medida que menores sean las diferencias evolutivas.
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El lenguaje del ADN es el mismo en todas las especies, lo cual indica un origen común.
En la imagen anterior se compara una secuencia de nucleótidos de cada uno de los
cinco grupos de primates.
Se ha encontrado que entre la hemoglobina de chimpancé y humano existen 12
aminoácidos de diferencia. Por ello, al realizar una prueba de aglutinación el mayor
porcentaje de aglutinación es con el chimpancé. Con los animales que tenemos más
distancia evolutiva, el porcentaje de aglutinación es menor (menor similitud proteica).
3. Selección Natural
De acuerdo al relato de Darwin, el concepto de selección natural se le ocurrió al leer al
economista Malthus, quien en 1798 afirmó que gran parte del sufrimiento humano era
consecuencia ineludible del potencial de la población humana de crecer más rápido que
sus recursos y alimentos. Para Darwin fue evidente que este concepto se aplicaba a
todas las especies y dedujo que, cuando los recursos son limitados, la producción de
más individuos que los que el medio puede sostener llevará a la lucha por la
existencia. De esta lucha solo un porcentaje sobrevivirá y originará nueva
descendencia.
No todos los miembros de una población tienen necesariamente las mismas
probabilidades de sobrevivir y reproducirse (debido a la competencia por los recursos y
las parejas).
En virtud de pequeñas variaciones genéticas, algunos individuos se adaptan mejor a su
medioambiente que otros. Los mejor adaptados son los "que dan la talla" y tienden a
sobrevivir y reproducirse en mayor grado, transfiriendo sus adaptaciones a la próxima
generación con una frecuencia superior al de aquellos miembros de la población que
"no dan la talla".
"Dar la talla" es una medida de la habilidad individual para sobrevivir y reproducirse.
Aquellos que "encajan" se reproducen mejor y sobreviven más. Por lo tanto, ellos
realizan una mayor contribución al conjunto (pool) genético de la siguiente generación.
Este proceso de "supervivencia de los más favorecidos" fue llamado por
Darwin selección natural.
La selección natural por supervivencia y reproducción diferencial lleva inevitablemente
en el tiempo a un cambio de la frecuencia de los alelos favorables en aquellos
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individuos, que por ser los mejores, encajan en su ambiente y sobreviven dejando más
descendientes.
En términos de genética de poblaciones, la selección natural se define ahora más
rigurosamente como la tasa de reproducción diferencial de distintos genotipos
en una población.
Tipos de selección
Selección estabilizadora
La selección estabilizadora
favorece los fenotipos
intermedios dentro de un
rango. Los extremos de las
variaciones son seleccionados
en contra. Los niños que
pesan significativamente
menos o más de 3,4 Kg.
tienen porcentajes más altos
de mortalidad infantil. La
selección trabaja contra
ambos extremos.
Selección Direccional
La selección direccional tiende a favorecer, a lo largo del tiempo, a
fenotipos en un extremo de un rango de variación (es decir escasos).
Ejemplos:
- La resistencia a los insecticidas es un ejemplo. El DDT fue un
insecticida ampliamente usado. Luego de unos años de uso intensivo, el DDT perdió su
efectividad sobre los insectos. La resistencia al DDT es un carácter genético (raro en
un comienzo) que se convierte en un carácter favorable por la presencia de DDT en el
medioambiente. Sólo aquellos insectos resistentes al DDT sobreviven dando origen a
mayores poblaciones resistentes al DDT.
- Un caso interesante es la polilla Biston betularia. Antes de la Revolución Industrial,
sólo se observaban polillas con alas de colores claros en árboles de troncos de color
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claro. Con la contaminación causada por la Revolución Industrial, los troncos se
oscurecieron y las entonces raras polillas de alas oscuras se convirtieron en
prevalentes; por su parte, las alas una vez prevalentes de colores claro se convirtieron
en raras. ¿La razón?, las aves predadoras. El color que
tiene el mayor contraste con el fondo (en este caso los
troncos de los árboles), es una desventaja. La limpieza
de los bosques a mediados del siglo XX causó la
reversión de la frecuencia de polillas claras a oscuras a
valores preindustriales.
Selección desorganizadora o disruptiva
La selección desorganizadora favorece a individuos en ambos extremos de la variación:
la selección es en contra del medio de la curva. Esto causa una discontinuidad en la
variación, produciendo dos o más fenotipos distintos. Un ejemplo de esto lo da el
salmón Oncorhynchus kisutch. Cuando la hembra desova, los machos se acercan al
nido y vierten su esperma fecundando los huevos, los que logran hacerlo son, por un
lado, los machos más grandes que luchan entre sí por acercarse, ganando
generalmente el de mayor tamaño y, por el otro, los más pequeños, que logran llegar
ocultándose entre las rocas, evitando así ser vistos (y pelear). De esta manera se
observa, dentro de la población, una gran proporción de los dos tamaños extremos de
machos.
Selección Sexual
Se da el caso que determinadas características, en el marco de una especie, son
sexualmente atractivas, aunque carezcan de otro significado, por ejemplo, en algunas
especies de aves, los machos pueden hinchar sus cuellos en una medida
extraordinaria, lo cual resulta atractivo para las hembras. Por lo tanto, se seleccionan
machos que pueden hinchar enormemente sus cuellos. Darwin concluyó que si bien la
selección natural razonable guía el curso de la evolución, la selección sexual influye su
curso, aunque no parezca existir ninguna razón evidente.
