Evolución

Eventos importantes en la historia de la vida

Una línea de tiempo nos provee información adicional acerca de la historia de la vida que no se ve en un árbol filogenético. Esta incluye grandes sucesos geológicos, cambios climáticos, radiaciones de organismos en nuevos hábitats, cambios en los continentes por acción de la tectónica de placas y extinciones masivas.
Explora la línea de tiempo que se encuentra en el esquema inferior para reveer algunos de los hechos más importantes en la historia de la vida.

 

Mecanismos: El proceso de Evolución

La evolución es el proceso a través del cual los organismos actuales se originaron a partir de ancestros o antepasados. La evolución es responsable de las semejanzas que observamos entre todos los seres vivos y también de la asombrosa diversidad de la vida, ¿cómo se lleva a cabo este proceso?

La variación genética es el proceso fundamental sobre el cual actúan las fuerzas selectivas que hacen que la evolución se produzca.

Esta sección examina los mecanismos evolutivos enfatizando en:

— La descendencia y las diferencias genéticas que son hereditarias y por lo tanto se transmiten a la siguiente generación.

— Los mecanismos de cambio: mutación, migración (flujo génico), deriva génica y selección natural.

— La naturaleza aleatoria (al azar) de la deriva génica y los efectos de una reducción en la variación genética, en poblaciones pequeñas.

— Cómo la variación, la reproducción diferencial y la herencia son significativas en la evolución por selección natural.

— Cómo las diferentes especies pueden influenciarse entre sí a través de la coevolución.

Descendencia con modificaciones

Nosotros habíamos definido la evolución como el proceso que producía descendientes con modificaciones a partir de un ancestro común, pero ¿qué es lo que se modifica?. La evolución sólo se da cuando existe un cambio en la frecuencia génica dentro de una población a través del tiempo. Estas diferencias genéticas son hereditarias y se transmiten a la generación siguiente.

¿Qué es lo necesario para la evolución? El cambio a largo plazo.

Compara estos dos ejemplos de cambio en las poblaciones de escarabajos.

¿Cuál de ellos es un ejemplo de evolución?

Dieta de los escarabajos:

1) Imagina que se produce un año o dos de sequía, esto afecta las plantas de las que se alimentan los escarabajos. Todos los escarabajos tienen las mismas oportunidades de sobrevivir y reproducirse, pero debido a las restricciones en el alimento, los escarabajos de una población, la afectada por la sequía, van a ser más pequeños que los de la generación anterior.

2) Escarabajos de diferentes colores: La mayoría de los escarabajos de una población (90%) tienen los genes para el color verde brillante y unos pocos (10%) tienen los genes para el color marrón. Varias generaciones más tarde, se han producido cambios, los escarabajos marrones son más frecuentes que antes, llegan al 70% de la población.

¿Cuál ejemplo ilustra la evolución según la definición que hemos construído?

La diferencia en tamaño en el ejemplo (1) se debe a influencias ambientales, la escasa provisión de alimento, no a cambios en la frecuencia de los genes. Por lo tanto, el ejemplo (1) no ilustra un caso de evolución. Porque el pequeño tamaño corporal en esta población no está determinado genéticamente, esta generación de escarabajos pequeños será capaz de tener descendientes de tamaño normal si cuenta con provisión suficiente de alimento.

El cambio en la representación de escarabajos verdes y marrones, en el ejemplo (2), ilustra la evolución por selección natural: estas dos son poblaciones genéticamente diferentes, ¿cómo sucedió esto?

Mecanismos de cambio

Cada uno de estos cuatro procesos es un mecanismo básico de cambio evolutivo.

Mutación

Una mutación puede originar padres con genes para el color verde brillante que tengan descendencia con genes para el color marrón. Esto hace que los escarabajos con genes para el color marrón sean más frecuentes en la población.

Migración

Algunos individuos de una población de escarabajos marrones pueden haberse mezclado con una población de escarabajos verdes. Esto puede hacer que aparezcan los genes de los escarabajos marrones con más frecuencia en la población de los escarabajos verdes.

Deriva génica

Imagina que en una generación, dos escarabajos marrones tienen cuatro hijos que sobreviven lo suficiente como para reproducirse. Varios escarabajos verdes son pisados y mueren sin dejar descendencia. La siguiente descendencia tendrá unos pocos más de escarabajos marrones que la generación anterior, los suficientes como para tener oportunidad para pasar sus genes. Este cambio de generación en generación, en poblaciones pequeñas, se conoce como deriva génica.

Selección natural

Imagina que los escarabajos verdes son más fácilmente comidos por los pájaros porque los visualizan mejor. Los escarabajos marrones tienen un poco más de posibilidades de sobrevivir y dejar descendencia. Ellos pasan sus genes para el color marrón a su descendencia. Así en la generación siguiente, los escarabajos marrones están más representados que en la generación anterior.

Todos estos mecanismos pueden causar cambios en la frecuencia de genes en la población, y se denominan mecanismos de cambio evolutivo.

Sin embargo, la selección natural y la deriva génica no pueden actuar sin variación genética, esto significa que algunos individuos son genéticamente diferentes a otros. En una población de escarabajos que son 100% verdes, la selección y la deriva no causan ningún efecto porque su genotipo para el color no tiene variaciones.

Entonces, ¿cuáles son las fuentes de variación genética?

Variación genética

Sin variación genética, los mecanismos evolutivos básicos no pueden actuar.

Hay tres fuentes de variación genética , aprendamos algo acerca de ellas:

1) Las mutaciones son cambios en el ADN. Una sola mutación puede tener un efecto importante, pero en muchos casos, el cambio evolutivo está basado en la acumulación de varias mutaciones.

2) El flujo génico es el movimiento de genes de una población a otra y es una fuente importante de variación genética.

3) La reproducción sexual puede introducir nuevas combinaciones genéticas en una población. Este intercambio genético es otra fuente importante de variación.

La recombinación y distribución al azar durante la meiosis es fuente de variación.

Mutaciones

Una mutación es un cambio en el ADN, el material genético de los seres vivos.

El ADN regula cómo se ve (la apariencia), cómo se comporta y la fisiología de un organismo, es decir todos los aspectos de su vida. Por lo tanto, si se produce un cambio en el ADN éste va a originar cambios en todos los aspectos de la vida del organismo.

Las mutaciones son al azar

Las mutaciones pueden ser favorables, neutras o desfavorables para el organismo, pero no surgen en respuesta a necesidades de éste. Las mutaciones son azarosas, que una mutación se produzca no tiene relación con su posible utilidad.

No todas las mutaciones son materia prima para la evolución

Todas las células de nuestro cuerpo contienen ADN, hay muchos sitios para que se produzcan mutaciones, sin embargo no todas las mutaciones son fuente de cambio evolutivo. Las mutaciones que se dan en células somáticas, no en las células sexuales, no se transmiten a la descendencia.

Por ejemplo el color dorado de la mitad de esta manzana deliciosa roja fue causado por una mutación somática. Las semillas de esta manzana no llevan la mutación.

Una mutación en las células germinales puede producir efectos variados:

1) No se producen cambios en el fenotipo: Es el caso del ADN basura (junk DNA), las mutaciones en el ADN basura se transmiten a la descendencia, pero no tienen un efecto visible en el fenotipo.

2) Se dan pequeños cambios en el fenotipo: Una mutación causa que las orejas de este gato se curven hacia atrás.

3) Se presentan grandes cambios en el fenotipo: Cambios realmente importantes en el fenotipo, como la resistencia al DDT en los insectos, son causados por mutaciones. Una sola mutación puede tener efectos muy negativos para el organismo. Hay mutaciones que causan la muerte de un organismo, se llaman letales.

Hay algunos cambios que una mutación, o una cantidad de mutaciones, no pueden causar. Ninguna mutación puede producir cerdos con alas, sólo la cultura pop pudo crear las Tortugas Ninjas, mutaciones como esas no son posibles, por lo que sabemos hasta ahora.

Mecanismos de mutación

Los mecanismos evolutivos, como la selección natural y la deriva genética, actúan sobre la variación al azar generada por mutación.

Se piensa que los factores ambientales influyen en la frecuencia de las mutaciones pero no en la dirección de las mutaciones. Por ejemplo, la exposición a sustancias químicas tóxicas puede aumentar la frecuencia de las mutaciones, pero no puede causar más mutaciones que hagan al organismo resistente a dichas sustancias. En este sentido, las mutaciones son al azar, el hecho de que una mutación particular suceda o no, no está relacionado con lo útil o provechosa que ésta sea.

En EEUU, como en otros países, la gente usa champúes con ciertas sustancias químicas para matar los piojos, sin embargo tenemos una cantidad de piojos resistentes a estos champúes. Hay dos explicaciones posibles:

Hipótesis A		Hipótesis B
Siempre existen cadenas de piojos resistentes, ahora son más frecuentes porque los no-resistentes han muerto súbitamente.		La exposición al champú antipiojos en la actualidad causa las mutaciones resistentes.

Los científicos generalmente piensan que la primera explicación es la correcta, y que la segunda explicación, las mutaciones dirigidas, es incorrecta. Los investigadores han llevado a cabo varios experimentos en este tema. Aunque los resultados pueden ser interpretados de varias formas, ninguno apoya la hipótesis de las mutaciones dirigidas. Las investigaciones aún continúan en busca de más evidencias significativas.

En suma, los experimentos han aclarado que las mutaciones son de hecho al azar, y que no se producen cuando el organismo las necesita o está en una situación en la que la mutación le sería provechosa. Por ejemplo, si usted aplica un antibiótico a una bacteria, observará un incremento en la resistencia al antibiótico. En 1952, Esther y Joshua Lederberg determinaron que varias de estas mutaciones resistentes a los antibióticos ya existían en la población antes de la aplicación del antibiótico y que la exposición al antibiótico no causaba la aparición de nuevas mutaciones resistentes.