Galería de imágenes de colibríes Colibrí rufo ( Selasphorus rufus ). El pico largo y la lengua de un colibrí evolucionaron para permitir que el ave se adentrara profundamente en una flor en busca de néctar. Ver más imagenes de colibri . Tim Zurowski / Todas las fotos de Canadá / Getty Images Hace varios cientos de millones de años, no había animales vertebrados en tierra. Las únicas especies de vertebrados del mundo eran los peces, todos los cuales vivían bajo el agua. La competencia por la comida era intensa. Algunas especies de peces que vivían cerca de la costa desarrollaron una extraña mutación:la capacidad de empujarse en el barro y la arena de la orilla con sus aletas. Esto les dio acceso a fuentes de alimentos a las que ningún otro pez podía llegar. La ventaja les dio un mayor éxito reproductivo, por lo que se transmitió la mutación. Esto es lo que llamamos seleccion natural .
La selección natural es el motor que impulsa evolución . Los organismos más adecuados para sobrevivir en sus circunstancias particulares tienen una mayor probabilidad de transmitir sus rasgos a la siguiente generación. Pero las plantas y los animales interactúan de formas muy complejas con otros organismos y su entorno. Estos factores trabajan juntos para producir la asombrosa variedad de formas de vida presentes en la Tierra.
Al comprender la selección natural, podemos aprender por qué algunas plantas producen cianuro, por qué los conejos producen tantas crías, cómo los animales emergieron por primera vez del océano para vivir en la tierra, y cómo algunos mamíferos finalmente regresaron. Incluso podemos aprender sobre la vida microscópica, como bacterias y virus, o descubrir cómo los humanos se convirtieron en humanos.
Charles Darwin acuñó el término "selección natural". Por lo general, lo escuchará junto con el eslogan evolutivo a menudo incomprendido " supervivencia del más apto . "Pero la supervivencia del más apto no es necesariamente la sangrienta, batalla de dientes y garras por la supervivencia tendemos a creer que es (aunque a veces lo es). Bastante, es una medida de la eficacia de un árbol en la dispersión de semillas; la capacidad de un pez para encontrar un lugar de desove seguro antes de poner sus huevos; la habilidad con la que un pájaro extrae semillas de las profundidades, taza fragante de una flor; la resistencia de una bacteria a los antibióticos.
Con un poco de ayuda del propio Darwin, vamos a aprender sobre la selección natural y cómo creó la asombrosa complejidad y diversidad de la vida en el planeta Tierra.
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Micrografía electrónica de barrido (SEM) de Campylobacter feto bacterias ampliada 4, 976 veces SMC Images / The Image Bank / Getty Images La evolución es el resultado de la tendencia de algunos organismos a tener un mejor éxito reproductivo que otros:la selección natural.
Es importante recordar que las diferencias entre las personas, incluso individuos de diferentes generaciones, no constituyen evolución. Esas son solo variaciones de rasgos . Los rasgos son características que son heredable - Pueden transmitirse de una generación a la siguiente. No todos los rasgos son físicos:la capacidad de tolerar el contacto cercano con los humanos es un rasgo que evolucionó en los perros. Aquí hay un ejemplo que ayuda a explicar estos conceptos:
Los jugadores de baloncesto son generalmente altos, mientras que los jinetes son generalmente bajos. Esta es una variación del rasgo de altura. Los padres altos tienden a tener hijos altos, para que podamos ver que el rasgo es heredable.
Ahora imagine que surgen algunas condiciones que hacen que sea más probable que los jinetes se reproduzcan con éxito que los jugadores de baloncesto. Los jinetes tienen hijos con más frecuencia, y estos niños tienden a ser bajos. Los jugadores de baloncesto tienen menos hijos, por lo que hay menos personas altas. Después de algunas generaciones, la altura media de los humanos disminuye. Los humanos han evolucionado para ser más bajos.
La evolución tiene que ver con el cambio, pero ¿cuál es el mecanismo que provoca estos cambios? Todo ser vivo tiene todo sobre su construcción codificado en una estructura química especial llamada ADN. Dentro del ADN hay secuencias químicas que definen un determinado rasgo o conjunto de rasgos. Estas secuencias se conocen como genes. La parte de cada gen que da como resultado la expresión variable de rasgos se denomina alelo . Debido a que un rasgo es una expresión de un alelo, la tendencia de cierto rasgo a aparecer en una población se conoce como frecuencia alélica . En esencia, la evolución es un cambio en las frecuencias alélicas en el transcurso de varias generaciones.
Los diferentes alelos (y por lo tanto diferentes rasgos) se crean de tres maneras:
La reproducción sexual en sí misma es un producto de la selección natural:los organismos que combinan genes de esta manera obtienen acceso a una mayor variedad de rasgos, haciéndolos más propensos a encontrar los rasgos correctos para sobrevivir. Para obtener información más detallada sobre la evolución, dirígete a Cómo funciona la evolución.
¿Qué es una población?A población es un grupo definido de organismos. En términos de ciencia evolutiva, una población generalmente se refiere a un grupo de organismos que tienen acceso reproductivo entre sí. Por ejemplo, las cebras que viven en las llanuras de África son una población. Si otras cebras vivieran en Sudamérica (ninguna lo hace, pero pretendamos que lo hacen por el bien del ejemplo), representarían una población diferente porque están demasiado lejos para aparearse con las cebras africanas. Los leones que viven en las llanuras de África también son una población diferente, porque los leones y las cebras son biológicamente incapaces de aparearse entre sí.
El hombre mismo, Charles Darwin FPG / Taxi / Getty Images La aptitud es la clave de la selección natural. No estamos hablando de cuántas repeticiones puede realizar una nutria marina en el gimnasio. aptitud biológica es la capacidad de un organismo para sobrevivir con éxito el tiempo suficiente para reproducirse. Más allá de eso, también refleja la capacidad de un organismo para reproducirse bien. No es suficiente que un árbol produzca un montón de semillas. Esas semillas necesitan la capacidad de terminar en un suelo fértil con suficientes recursos para brotar y crecer.
La aptitud y la selección natural fueron explicadas en detalle por primera vez por Charles Darwin , que observaron la vida silvestre en todo el mundo, tomó notas copiosas, luego trató de comprender lo que había visto. La selección natural probablemente se explica mejor en sus palabras:tomado de su obra histórica "Sobre el origen de las especies".
Los organismos muestran variación de rasgos . "Las muchas diferencias leves que aparecen en la descendencia de los mismos padres pueden llamarse diferencias individuales. Nadie supone que todos los individuos de la misma especie estén moldeados en el mismo molde".
Nacen más organismos de los que podrían ser sustentados por los recursos del planeta . "Todo ser ... debe sufrir la destrucción en algún período de su vida, de lo contrario, sobre el principio del aumento geométrico, sus números rápidamente llegarían a ser tan ... grandes que ningún país podría respaldar el producto ".
Por lo tanto, todos los organismos deben luchar para vivir . "Como se producen más individuos de los que posiblemente puedan sobrevivir, en todos los casos debe haber una lucha por la existencia, ya sea un individuo con otro de la misma especie, o con los individuos de distintas especies, o con las condiciones físicas de la vida ".
Algunos rasgos ofrecen ventajas en la lucha. . "¿Podemos dudar ... de que las personas que tienen alguna ventaja, por leve que sea, sobre otros, tendría la mejor oportunidad de sobrevivir y procrear? "
Los organismos que tienen esos rasgos tienen más probabilidades de reproducirse con éxito y transmitirlos a la siguiente generación. . "La más mínima diferencia puede convertir la balanza bien equilibrada en la lucha por la vida, y así serás preservado ".
Las variaciones exitosas se acumulan a lo largo de las generaciones a medida que los organismos están expuestos a la presión de la población. "La selección natural actúa exclusivamente mediante la conservación y acumulación de variaciones que son beneficiosas en las condiciones a las que está expuesta cada criatura. El resultado final es que cada criatura tiende a mejorar cada vez más en relación con sus condiciones".
Profundicemos en el concepto de presión demográfica.
Jirafas y acacias, Kenia, Reserva natural de Samburu Keren Su / Photodisc / Getty Images El proceso de selección natural puede acelerarse inmensamente por fuertes presiones demográficas. Presión poblacional es una circunstancia que dificulta la supervivencia de los organismos. Siempre hay algún tipo de presión demográfica pero eventos como inundaciones, las sequías o nuevos depredadores pueden aumentarlo. Bajo alta presión, más miembros de una población morirán antes de reproducirse. Esto significa que solo aquellos individuos con rasgos que les permitan lidiar con la nueva presión sobrevivirán y transmitirán sus alelos a la siguiente generación. Esto puede resultar en cambios drásticos en las frecuencias alélicas dentro de una o dos generaciones.
Aquí hay un ejemplo:imagina una población de jirafas con individuos que miden entre 10 y 20 pies de altura. Un día, un incendio de matorrales barre y destruye toda la vegetación por debajo de los 15 pies. Solo las jirafas de más de 15 pies pueden alcanzar las hojas más altas para comer. Las jirafas por debajo de esa altura no pueden encontrar ningún alimento. La mayoría de ellos mueren de hambre antes de poder reproducirse. En la próxima generación, nacen muy pocas jirafas pequeñas. La altura promedio de la población ha aumentado varios pies.
Hay otras formas de afectar rápida y drásticamente la frecuencia de los alelos. Una forma es una cuello de botella de población . En una gran población, los alelos se distribuyen uniformemente en toda la población. Si algún evento, como una enfermedad o una sequía, acaba con un gran porcentaje de la población, los individuos restantes pueden tener una frecuencia alélica muy diferente a la de la población más grande. Por pura casualidad pueden tener una alta concentración de alelos que antes eran relativamente raros. A medida que estos individuos se reproducen, los rasgos que antes eran raros se convierten en el promedio de la población.
los efecto fundador también puede provocar una rápida evolución. Esto ocurre cuando una pequeña cantidad de personas migran a una nueva ubicación, "fundar" una nueva población que ya no se empareja con la población anterior. Al igual que con un cuello de botella demográfico, estos individuos pueden tener frecuencias alélicas inusuales, llevando a las generaciones posteriores a tener rasgos muy diferentes de la población original de la que emigraron los fundadores.
La diferencia entre lento, cambios graduales a lo largo de muchas generaciones ( gradualismo ) y cambios rápidos bajo alta presión poblacional intercalados con largos períodos de estabilidad evolutiva ( Equilibrio exacto ) es un debate en curso en la ciencia evolutiva.
Estabilidad evolutivaHasta aquí, hemos considerado la selección natural como un agente de cambio. Cuando miramos alrededor del mundo sin embargo, Vemos muchos animales que se han mantenido relativamente sin cambios durante decenas de miles de años; en algunos casos, incluso millones de años. Los tiburones son un ejemplo. Resulta que la selección natural también es un agente de estabilidad .
A veces, un organismo alcanza un estado de evolución en el que sus rasgos se adaptan muy bien a su entorno. Cuando no ocurre nada que ejerza una fuerte presión demográfica sobre esa población, la selección natural favorece la frecuencia alélica ya presente. Cuando las mutaciones causan nuevos rasgos, la selección natural elimina estos rasgos porque no son tan eficientes como los demás.
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Araña de pesca gigante pareja de apareamiento Imágenes de Emanuele Biggi / Getty El biólogo evolucionista Richard Dawkins escribió un libro llamado "El gen egoísta" en la década de 1970. El libro de Dawkins reformuló la evolución al señalar que la selección natural favorece la transmisión de genes, no el organismo en sí. Una vez que un organismo se ha reproducido con éxito, a la selección natural no le importa lo que suceda después. Esto explica por qué continúan existiendo ciertos rasgos extraños, rasgos que parecen causar daño al organismo pero benefician a los genes. En algunas especies de arañas, la hembra se come al macho después del apareamiento. En lo que respecta a la selección natural, una araña macho que muere 30 segundos después del apareamiento es tan exitosa como una que vive un vida rica.
Desde la publicación de "The Selfish Gene, "la mayoría de los biólogos están de acuerdo en que las ideas de Dawkins explican mucho sobre la selección natural, pero no responden todo. Uno de los principales puntos conflictivos es altruismo . ¿Por qué las personas (y muchas especies animales) hacen cosas buenas por los demás? incluso cuando no les ofrece ningún beneficio directo? La investigación ha demostrado que este comportamiento es instintivo y aparece sin entrenamiento cultural en bebés humanos [fuente:CBC]. También aparece en algunas especies de primates. ¿Por qué la selección natural favorecería el instinto de ayudar a los demás?
Una teoría gira en torno a parentesco . Las personas que están relacionadas contigo comparten muchos de tus genes. Ayudarlos podría ayudar a garantizar que algunos de sus genes se transmitan. Imagina dos familias de humanos primitivos, ambos compiten por las mismas fuentes de alimentos. Una familia tiene alelos para el altruismo:se ayudan mutuamente a cazar y compartir comida. La otra familia no lo hace, cazan por separado, y cada humano solo come lo que puede atrapar. Es más probable que el grupo cooperativo logre éxito reproductivo, pasando los alelos para el altruismo.
Los biólogos también están explorando un concepto conocido como superorganismo . Básicamente es un organismo formado por muchos organismos más pequeños. El superorganismo modelo es la colonia de insectos. En una colonia de hormigas sólo la reina y unos pocos machos pasarán sus genes a la siguiente generación. Miles de otras hormigas pasan toda su vida como trabajadoras o drones sin ninguna posibilidad de transmitir sus genes directamente. Sin embargo, trabajan para contribuir al éxito de la colonia. En términos del "gen egoísta, "esto no tiene mucho sentido. Pero si miras una colonia de insectos como un organismo único compuesto por muchas partes pequeñas (las hormigas), lo hace. Cada hormiga trabaja para asegurar el éxito reproductivo de la colonia en su conjunto. Algunos científicos piensan que el concepto de superorganismo se puede utilizar para explicar algunos aspectos de la evolución humana [fuente:Wired Science].
Rasgos vestigiales y atávicosTodos los organismos tienen rasgos que ya no les confieren ningún beneficio real en términos de selección natural. Si el rasgo no daña al organismo, entonces la selección natural no lo eliminará, por lo que estos rasgos se mantienen durante generaciones. El resultado:órganos y comportamientos que ya no cumplen su propósito original. Estos rasgos se llaman vestigial .
Hay muchos ejemplos solo en el cuerpo humano. El coxis es el remanente de la cola de un antepasado, y la capacidad de mover las orejas es lo que queda de un primate anterior que podía mover las orejas para localizar los sonidos. Las plantas también tienen rasgos vestigiales. Muchas plantas que alguna vez se reprodujeron sexualmente (requiriendo la polinización por insectos) desarrollaron la capacidad de reproducirse asexualmente. Ya no necesitan insectos para polinizarlos, pero todavía producen flores, que originalmente se necesitaban para atraer a los insectos a visitar la planta.
Algunas veces, una mutación hace que un rasgo vestigial se exprese más plenamente. Esto se conoce como atavismo . Los humanos a veces nacen con colas pequeñas. Es bastante común encontrar ballenas con patas traseras. A veces, las serpientes tienen el equivalente a las uñas de los pies, aunque no tengan dedos. O pies.
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Elefantes africanos Loxodonta africana ) cruzando el río, Reserva de vida silvestre Samburu Isiolo, Kenia Winfried Wisniewski / Banco de imágenes / Getty Images Por lo general, pensamos en la evolución como algo que no vemos que está sucediendo ante nuestros ojos, en lugar de eso, mira los fósiles para encontrar evidencia de que sucedió en el pasado. De hecho, la evolución bajo una intensa presión demográfica ocurre tan rápido que lo hemos visto ocurrir dentro del lapso de la vida humana.
Los elefantes africanos suelen tener grandes colmillos. Algunas personas valoran mucho el marfil de los colmillos, por eso los cazadores han cazado y matado elefantes para arrancarles los colmillos y venderlos (generalmente ilegalmente) durante décadas. Algunos elefantes africanos tienen un rasgo raro:nunca desarrollan colmillos en absoluto. En 1930, alrededor del 1 por ciento de todos los elefantes no tenían colmillos. Los cazadores de marfil no se molestaron en matarlos porque no había marfil que recuperar. Mientras tanto, cientos de elefantes con colmillos fueron asesinados, muchos de ellos antes de que tuvieran la oportunidad de reproducirse.
Los alelos de "sin colmillos" se transmitieron a lo largo de unas pocas generaciones. El resultado:hasta el 38 por ciento de los elefantes en algunas poblaciones modernas no tienen colmillos [fuente:BBC News]. Desafortunadamente, este no es realmente un final feliz para los elefantes, ya que sus colmillos se utilizan para cavar y defenderse.
El gusano de la cápsula una plaga que come y daña los cultivos de algodón, ha demostrado que la selección natural puede actuar incluso más rápido de lo que los científicos pueden diseñar algo genéticamente. Algunos cultivos de algodón han sido modificados genéticamente para producir una toxina que es dañina para la mayoría de los gusanos de la cápsula. Un pequeño número de gusanos de la cápsula tenía una mutación que les daba inmunidad a la toxina. Comieron el algodón y vivieron, mientras que todos los gusanos de la cápsula no inmunes murieron. La intensa presión de la población ha producido una amplia inmunidad a la toxina en toda la especie en el lapso de unos pocos años [fuente:EurekAlert].
Algunas especies de trébol desarrollaron una mutación que provocó la formación del cianuro venenoso en las células de la planta. Esto le dio al trébol un sabor amargo, por lo que es menos probable que se coma. Sin embargo, cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, algunas células se rompen, liberando el cianuro en los tejidos de la planta y matando a la planta. En climas cálidos, la selección natural actuó a favor del trébol productor de cianuro, pero donde los inviernos son fríos, se prefirió el trébol sin cianuro. Cada tipo existe casi exclusivamente en cada área climática [fuente:Purves].
¿Y los humanos? ¿Estamos sujetos también a la selección natural? Es cierto que lo fuimos:los humanos solo se convirtieron en humanos debido a una variedad de rasgos (cerebros más grandes, caminar erguido) confirió ventajas a los primates que los desarrollaron. Pero somos capaces de influir directamente en la distribución de nuestros genes. Podemos usar anticonceptivos de modo que aquellos de quienes son "más aptos" en términos de selección natural podrían no transmitir nuestros genes en absoluto. Usamos la medicina y la ciencia para permitir que muchas personas vivan (y se reproduzcan) que de otra manera probablemente no sobrevivirían más allá de la niñez. Al igual que los animales domesticados, que criamos para favorecer específicamente ciertos rasgos, los humanos están influenciados por una especie de selección antinatural.
Sin embargo, todavía estamos evolucionando. Algunos humanos tienen más éxito reproductivo que otros, y los factores que afectan esa ecuación han agregado una capa de complejidad humana a las ya complicadas interacciones del mundo animal. En otras palabras, realmente no sabemos en qué vamos a evolucionar. El cambio es inevitable, pero recuerde que a la selección natural no le importa hacer "mejores" humanos, solo más de nosotros.
