martes, 16 de diciembre de 2008

Pruebas de la evolución y su Impacto

Pruebas de la evolución
Son pruebas basadas en criterios de morfología y anatomía comparada. Los conceptos de homología y analogía adquieren especial relevancia para la comprensión de las pruebas anatómicas. Se entiende por estructuras homólogas aquellas que tienen un origen común pero no cumplen necesariamente una misma función; por el contrario, las estructuras que pueden cumplir una misión similar pero poseen origen diferente, serían análogas. De esta manera, las alas de los insectos y las aves serían estructuras análogas, mientras que las extremidades anteriores de los mamíferos, que presentan un mismo origen pero que llevan a cabo funciones diversas constituirían estructuras homólogas.
En relación a las pruebas embriológicas, hay que distinguir entre ontogenia —las distintas fases del desarrollo embrionario— y filogenia, concepto que hace referencia a las distintas formas evolutivas por las que han pasado los antecesores de un individuo, es decir, su desarrollo evolutivo. En los vertebrados, cuanto más cerca de la fase inicial se sitúan los embriones, más parecidos son; posteriormente, se van diferenciando progresivamente cuanto más cerca de la fase de adulto terminal se encuentran.
Otra de las pruebas clásicas es el estudio de los fósiles. El análisis de los distintos estratos geológicos demuestra la presencia de fósiles de invertebrados en los más antiguos; gradualmente, van apareciendo en los más recientes peces primitivos, y, finalmente, los fósiles correspondientes a los mamíferos y las aves.


Impacto de la teoría de la evolución
A medida que se ha ido desarrollando la comprensión de los fenómenos evolutivos, posturas y creencias bien arraigadas se han visto revisadas, vulneradas o por lo menos cuestionadas. La aparición de la teoría evolutiva marca un hito, no solo en su campo de pertinencia al explicar los procesos que originan la diversidad del mundo vivo; sino también más allá del ámbito de las ciencias biológicas. Naturalmente, este concepto biológico choca con las explicaciones tradicionalmente creacionistas y fijistas de algunas posturas religiosas y místicas; y bien que aspectos como el de la descendencia de un ancestro común, aún suscita reacciones en algunas personas
El impacto más importante de la teoría evolucionista se da a nivel de la historia del pensamiento moderno y la relación de este con la sociedad. Este profundo impacto es en definitiva debido a la naturaleza no teleológica de los mecanismos evolutivos: es decir que la evolución no sigue un fin u objetivo. Las estructuras y especies no "aparecen" por necesidad (ni por designio divino) sino que a partir de la variedad de formas existentes solo las mejor adaptadas son conservadas en el tiempo. Este mecanismo "ciego", independiente de un plan, de una voluntad divina o de una fuerza sobrenatural ha sido explorado en consecuencia en otras áreas del saber.
La adopción de la perspectiva evolutiva para abordar problemas en otros campos se ha mostrado enriquecedora y muy vigente; sin embargo en el proceso también se han dado abusos (p.e. el atribuir un valor biológico a diferencias culturales y cognitivas) o deformaciones de la misma (como justificativo de posturas eugeneticas).

Especiación y extinción

Especiación y extinción
La especiación es la aparición de una o más especies a partir de una pre-existente. Existen varios mecanismos por los cuales esto puede ocurrir. La especiación alopátrica comienza cuando una subpoblación de una especie queda aislada geográficamente, por ejemplo por fragmentación del hábitat o migración. La especiación simpátrica ocurre cuando una especie nueva emerge en la misma región geográfica. La especiación peripátrica es un tipo de especiación que existe entre los extremos de la especiación alopátrica y simpátrica. La especiación peripátrica es un soporte fundamental de la teoría del equilibrio puntuado. La especiación parapátrica donde las especies ocupan áreas biogeográficas colindantes pero hay un flujo genético bajo.
La extinción es la desaparición de las especies. El momento de la extinción es considerado generalmente como la muerte del último individuo perteneciente a una especie. La extinción no es un proceso inusual medido en tiempo geológico - las especies son creadas por la especiación y desaparecen a través de la extinción.

Mutaciones

Mutación
Darwin no conocía la fuente de las variaciones en los organismos individuales, pero observó que parecían ocurrir aleatoriamente. En trabajos posteriores se atribuyó la mayor parte de estas variaciones a la mutación. La mutación es un cambio permanente y transmisible en material genético (ADN) de una célula, que puede ser producida por errores de copia en el material genético durante la división celular y por la exposición a radiación, químicos o virus, o puede ocurrir deliberadamente bajo el control celular durante procesos como la meiosis o la hipermutación. En los organismos multicelulares, las mutaciones pueden dividirse en mutaciones germinales, que se transmiten a la descendencia, y las mutaciones somáticas, que (cuando son accidentales) generalmente conducen a malformaciones o muerte de células y pueden producir cáncer.
Microevolución y macroevolución
Microevolución es un término usado para referirse a cambios de las frecuencias génicas en pequeña escala, en una población durante el transcurso de varias generaciones. Estos cambios pueden deberse a un cierto número de procesos: mutación, flujo génico, deriva génica, así como también por selección natural. La genética de poblaciones es la rama de la biología que provee la estructura matemática para el estudio de los procesos de la microevolución, como el color de la piel en la población mundial.
Los cambios a mayor escala, desde la especiación hasta las grandes transformaciones evolutivas ocurridas en largos períodos de tiempo, son comúnmente denominados macroevolución (por ejemplo, los anfibios que evolucionaron a partir de un grupo de peces óseos). Los biólogos no acostumbran hacer una separación absoluta entre macroevolución y microevolución, pues consideran que macroevolución es simplemente microevolución acumulada y sometida a un rango mayor de circunstancias ambientales. Una minoría de teóricos, sin embargo, considera que los mecanismos de la teoría sintética para la microevolución no bastan para hacer esa extrapolación y que se necesitan otros mecanismos. La teoría de los equilibrios interr umpidos o puntuados, propuesta por Gould y Eldredge, intenta explicar ciertas tendencias macroevolutivas que se observan en el registro fósil.
¿Por qué son importantes las mutaciones?
Las mutaciones introducen nuevas variaciones genéticas, siendo la principal fuente de evolución. En la teoría sintética, la mutación tiene el papel de generar diversidad genética sobre la cual actúa la selección natural. Las mutaciones que afectan a la eficacia biológica del portador, y por tanto son objeto de la selección natural, pueden ser negativas o beneficiosas. Las mutaciones beneficiosas son las menos frecuentes, aunque se conocen muchos ejemplos que afectan a rasgos variadísimos, como la resistencia a enfermedades o a estrés, la longevidad, el tamaño, la capacidad para metabolizar nuevas sustancias, una cicatrización eficiente de las heridas, etc. La mayor parte de las mutaciones son mutaciones neutras; no afectan las oportunidades de supervivencia y reproducción de los organismos, y se acumulan con el tiempo a una velocidad más o menos constante.
La mayoría de los biólogos creen que la adaptación ocurre fundamentalmente por etapas, mediante la acumulación por selección natural de variaciones genéticas ventajosas de efecto relativamente pequeño. Las macromutaciones, por el contrario, producen efectos drásticos, fuera del rango de variación normal de la especie. Se ha propuesto que quizá hayan sido responsables de ciertos rasgos adaptativos o de la aparición de novedades evolutivas, aunque, dado que las mutaciones suelen tener efectos muy nocivos o letales, esta vía se considera actualmente poco frecuente.

Biología evolutiva

Biología evolutiva
La Biología evolutiva es un subcampo de la biología que se ocupa de la ascendencia común y evolución biológica de las especies, así como de sus cambios en el tiempo. Por ejemplo, generalmente incluye científicos especializados en organismos particulares tales como la ornitología y la utiliza como medio para responder a preguntas generales sobre la evolución.
Ascendencia común
A partir de las semejanzas de los seres vivos, los científicos interpretan que ellas indican y serían la evidencia de que todos los seres vivos existentes comparten un "ancestro común", el cual ya había desarrollado los procesos celulares más fundamentales. Siendo desde la teoría del ancestro común, el comienzo de las explicaciones que son dadas por la teoría de la síntesis moderna de la evolución; en relación a la historia evolutiva de la vida.
Así, a pesar de que los orígenes de la vida nos son todavía desconocidos en su totalidad, otros hitos relacionados a la historia evolutiva de la vida sí son bien sabidos. La aparición de la fotosíntesis (hace alrededor de 3000 millones de años) y el posterior surgimiento de una atmósfera rica en oxígeno y no reductora, puede rastrearse a través de depósitos laminares de hierro, y bandas rojas posteriores producto de los óxidos de hierro. Éste fue un requisito necesario para el desarrollo de la respiración celular aeróbica, la cual se cree que emergió hace aproximadamente 2000 millones de años. En los últimos mil millones de años, organismos pluricelulares simples, tanto plantas como animales, comenzaron a aparecer en los océanos. Poco después del surgimiento de los primeros animales, vio la creación de la mayoría de los animales modernos. Hace alrededor de 500 millones de años, las plantas y hongos colonizaron la tierra, y fueron seguidos rápidamente por los artrópodos y otros animales, llevando al desarrollo de los ecosistemas terrestres con los que estamos familiarizados.
El surgimiento de nuevos caracteres y variación
Mecanismos de la herencia
En la época de Darwin, los científicos no conocían cómo se heredan las características. Actualmente, el origen de la mayoría de las características hereditarias puede ser trazado hasta entidades persistentes llamadas genes, codificados en moléculas lineales de ácido desoxirribonucleico (ADN) del núcleo de las células. El ADN varía entre los miembros de una misma especie y también sufre cambios o mutaciones, o variaciones producidas a través de procesos como la recombinación genética.

Saltacionismo y teoria de lo equilibrios interrumpidos

Teoría de los equilibrios interrumpidos
Al contrario que la teoría sintética y la darwinista, no es gradual. Explica que una especie permanezca estable durante mucho tiempo y en un periodo corto de tiempo se produzcan los cambios. Ya que si la evolución es gradual, el registro fósil estaría lleno de especies en permanente cambio y encontraríamos numerosas formas intermedias entre una especie y la que se originaba a partir de ella. Sus principales defensores son Gould y Eldredge.
Evo-devo
La biología evolutiva del desarrollo (o informalmente, en inglés, evo-devo) es un campo de la biología que compara el proceso de desarrollo de diferentes animales en un intento por determinar la relación ancestral entre los organismos y cómo evolucionaron los procesos de desarrollo. El descubrimiento de los genes que regulan el desarrollo en organismos modelo permitió hacer comparaciones entre genes y redes genéticas de organismos relacionados.
Durante las décadas de los ochenta y los noventa se recopiló una gran cantidad de datos comparativos en torno a la secuencia molecular de diferentes tipos de organismos y empezó a comprenderse en detalle la base molecular de los mecanismos de desarrollo codificados por tales genes. La biología evolutiva del desarrollo comenzó a constituirse en disciplina gracias a la disponibilidad de tales datos.
La evo-devo sostiene que la naturaleza combinatoria de la regulación de la transcripción genética proporciona un rico sustrato para la diversidad morfológica, dado que las variaciones en el nivel, en el patrón o en el ritmo de la expresión genética pueden proporcionar más variación para que la selección natural actúe sobre ellos que los cambios que se producen solamente en el producto génico.
Los cambios epigenéticos incluyen la modificación del material genético debida a alteraciones químicas reversibles así como la remodelación no programada del organismo por efectos ambientales, debida a la inherente plasticidad fenotípica de los mecanismos de desarrollo. Los biólogos Stuart A. Newman y Gerd B. Müller han sugerido que los primeros organismos en la historia de la vida multicelular eran más susceptibles a esta segunda categoría de la determinación epigenética que los organismos modernos.

Teoria sintética

Teoría sintética
Desde su mismo nacimiento, la teoría darwinista carecía de notorias lagunas que eran reconocidas por su autor. Tanto la observación de las especies naturales, como los datos del registro fósil, mostraban patentes discrepancias con dos de sus componentes centrales: la selección natural, y el cambio gradual, problemas que inquietaban profundamente a Darwin y a algunos de sus seguidores.
Ni Darwin ni Wallace pudieron explicar cómo ocurre la evolución, ni como pasaban las variaciones de una generación a otra (Mendel había publicado sus trabajos acerca de la genética pero Darwin no llegó a conocerlo). Redescubiertos los trabajos de Mendel en 1900, la genética llevó a las respuestas necesarias. La combinación de los principios de la genética mendeliana y la teoría de la evolución de Darwin se conoce como teoría NEODARWINIANA o Teoría sintética de la evolución (denominada así porque surge a partir de la fusión de tres disciplinas diferentes: la genética, la sistemática y la paleontología.).

  • Los individuos en una población tienen niveles variables de agilidad, tamaño, capacidad para obtener comida y diferente éxito en reproducirse.
  • Libradas a si mismas, las poblaciones tienden a expandirse exponencialmente, llevando esto a que los recursos escaseen.
  • En el curso de su existencia algunos individuos son más exitosos que otros, lo que los lleva a sobrevivir en mayor grado y a reproducirse mas exitosamente.
  • Estos organismos de mayor supervivencia y reproducción dejarán mas descendientes que aquellos individuos menos adaptados.
  • Con el tiempo las variaciones heredables darán lugar a cambios genotípicos y fenotípicos de la especie cuya resultante es la transformación de la especie original en una nueva especie, distinta de la especie que le dio origen.
  • La evolución es gradual.

En esta teoría, la evolución se define como un cambio en la frecuencia de los alelos en una población a lo largo de las generaciones. Este cambio puede ser causado por una cantidad de mecanismos diferentes: selección natural, deriva genética, mutación, migración (flujo genético).

Esta teoría ha recibido numerosas críticas. A partir de 1940 la teoria de la evolución se ha ido modificando por avances en otras disciplinas.

En los años de la década de 1940, siguiendo el experimento de Griffith, Avery, McCleod y McCarty lograron identificar de forma definitiva al ácido desoxirribonucléico (ADN) como el "principio transformante" responsable de la transmisión de la información genética. Estos desarrollos iniciaron la era de la biología molecular y transformaron el entendimiento de la evolución en un proceso molecular: la mutación de segmentos de ADN.

Selección natural-Darwin

Selección natural
La selección natural es un mecanismo evolutivo que se define como la reproducción diferencial de los genotipos en el seno de una población biológica. Concebida en su forma inicial por Charles Darwin (e, independientemente, por Alfred Russell Wallace), fue posteriormente reformulada en la actual teoría de la evolución, la Síntesis moderna. En Biología evolutiva se considera la principal causa del origen de las especies y de su adaptación al medio.
La formulación clásica de la selección natural establece que las condiciones de un medio ambiente favorecen o dificultan, es decir, seleccionan la reproducción de los organismos vivos según sean sus peculiaridades. La selección natural fue propuesta por Darwin como medio para explicar la evolución biológica. Esta explicación parte de dos premisas. La primera de ellas afirma que entre los descendientes de un organismo hay una variación aleatoria, no determinista, que es en parte heredable. La segunda premisa sostiene que esta variabilidad puede dar lugar a diferencias de supervivencia y de éxito reproductor, haciendo que algunas características de nueva aparición se puedan extender en la población. La acumulación de estos cambios a lo largo de las generaciones produciría todos los fenómenos evolutivos.
La selección natural puede ser expresada como la siguiente ley general, tomada de la conclusión de El origen de las especies:
Existen organismos que se reproducen y sus descendientes heredan características de sus progenitores, existen variaciones de características si el medio ambiente no admite a todos los miembros de una población en crecimiento. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (según lo determine su medio ambiente) morirán con mayor probabilidad. Entonces aquellos miembros con características mejor adaptadas sobrevivirán más probablemente.
Después de regresar a Inglaterra en 1836, Darwin empezó a recopilar sus ideas sobre la habilidad de las especies para cambiar en sus Cuadernos de la Transmutación de las Especies. La explicación de Darwin de como evolucionaron los organismos le surgió después de leer Ensayo sobre el principio de la población (1798), del británico Thomas Robert Malthus, quien explicó como las poblaciones humanas mantenían el equilibrio. Malthus argumentaba que ningún incremento en la disponibilidad de la comida para la supervivencia humana básica no podría compensar el ritmo geométrico del crecimiento de la población. Lo último, por lo tanto, tenía que ser verificado por las limitaciones naturales como el hambre y la enfermedad, o por acciones humanas como la guerra.
Darwin aplicó inmediatamente el razonamiento de Malthus a los animales y a las plantas, y hacia 1838 había elaborado ya una parte de la teoría de la evolución a través de la selección natural. Durante las dos décadas siguientes trabajó en su teoría y otros proyectos de historia natural.
La teoría de Darwin se hizo pública por primera vez en 1858 en un documento presentado al mismo tiempo que Alfred Russel Wallace, un naturalista joven que había llegado independientemente a la teoría de la selección natural. La teoría completa de Darwin se publicó en 1859, como El Origen de las Especies. Se le conocía como "El libro que sacudió al mundo". El Origen de las Especies se agotó el primer día de la publicación y lo mismo sucedió con seis ediciones posteriores a la original.
En resumen...
La idea (hecha pública por Lamarck) que las especies pueden cambiar a lo largo del tiempo no fue inmediatamente aceptada por muchos: la falta de un mecanismo creíble conspiraron contra la aceptación de la idea. Charles Darwin y Alfred Wallace, ambos trabajando independientemente, realizaron extensos viajes y, eventualmente, desarrollaron la misma teoría acerca de como cambió la vida a lo largo de los tiempos como así también un mecanismo para ese cambio: la selección natural.
Los viajes le dieron a Darwin una oportunidad única para estudiar la adaptación y obtener un sinnúmero de evidencias que fueron utilizadas en su teoría de la evolución. Darwin dedicó mucho tiempo a coleccionar especimenes de plantas, animales y fósiles y a realizar extensas observaciones geológicas. El viaje que incluyó, entre otros puntos, toda la costa atlántica sudamericana y el paso por el estrecho de Magallanes. Una de las escalas más importante fue la del archipiélago de las Galápagos, frente a Ecuador, en cuyas áridas islas observó a las especies de pájaros (pinzones), las famosas tortugas gigantes y notó sus adaptaciones a los diferentes hábitats isleños.
Al retornar a Inglaterra en 1836, comenzó (con la ayuda de numerosos especialistas) a catalogar su colección y a fijar varios puntos de su teoría:
Adaptación: todos los organismos se adaptan a su medio ambiente
Variación: todos los organismos presentan caracteres variables, estos son una cuestión de azar, aparecen en cada población natural y se heredan entre los individuos. No los produce una fuerza creadora, ni el ambiente, ni el esfuerzo inconsciente del organismo, no tienen destino ni dirección, pero a menudo ofrecen valores adaptativos positivos o negativos.
Sobre-reproducción: todos los organismos tienden a reproducirse mas allá de la capacidad de su medio ambiente para mantenerlos (esto se basó en las teorías de Thomas Malthus, señaló que las poblaciones tienden a crecer geométricamente hasta encontrar un límite al tamaño de su población dado por la restricción, entre otros, de la cantidad de alimentos).
Dado que no todos los individuos están adaptados por igual a su medio ambiente, algunos sobrevivirán y se reproducirán mejor que otros, esto es conocido como selección natural. Alguna veces se hace referencia a este hecho como "la supervivencia del mas fuerte", en realidad tiene mas que ver con los logros reproductivos del organismo mas que con la fuerza del mismo.

En 1854, Wallace abandonó Inglaterra para estudiar la historia natural de Indonesia, donde contrajo malaria. En 1858, Darwin recibió una carta de Wallace, en la cual detallaba sus conclusiones que eran similares a la aún no publicada teoría de Darwin sobre la evolución y adaptación.
Malthus publicó sus ideas en 1798, e hizo notar que la población humana era capaz de duplicarse cada 25 años. En ese caso se llegaría a un punto en el que faltaría la comida llevando esto al hambre, desnutrición y a la guerra, lo cual reduciría la población. Tanto Wallace como Darwin tomaron como base las ideas de Malthus acerca de como la influencia de la falta de recursos afectan a las poblaciones. Esto se refiere a el crecimiento de la población, en la que se establece que, dicho factor tiende a ser muy elevado, se mantiene constante dado que la disponibilidad de alimento y espacio son limitados; a partir de esta premisa la idea de la competencia. Con esta base argumental se pueden establece dos aspectos fundamentales que sustentan la teoría de Darwin y Wallace. Ambos científicos dan por sentado que los seres vivos pueden presentar clones.
Esta idea, junto con la noción de competencia establecida anteriormente por Malthus, les lleva a establecer que estas variaciones pueden ser ventajas o no en el marco de dicha competencia. Por otro lado, como resultado de la lucha tiene lugar una selección natural que favorece a los individuos con variaciones ventajosas y tiende a eliminar a los menos eficaces en la consecución de los recursos necesarios para la vida. Sin embargo, existe un punto de discrepancia entre ambos. Wallace nunca compartió la idea de la selección expresada por Darwin en su obra El origen del hombre. Según Darwin algunos caracteres son preservados sólo porque permiten a los macho mayor eficacia en esta relación con las hembras.
Con algunos cambios esta teoría elaborada en 1859, (los mas notables debido a la incorporación de la genética y del los conocimientos del ADN) es aceptada por la mayoría del los científicos como una guía en la cual se basa la biología moderna.

Fijismo y Lamarkismo

El fijismo
El fijismo o teoría fijista es una creencia que sostiene que las especies actualmente existentes han permanecido básicamente invariables desde la Creación. Las especies serían, por tanto, inmutables, tal y como fueron creadas. Los fósiles serían restos de los animales que perecieron en los diluvios bíblicos o bien caprichos de la naturaleza (según teorías como la de la vis plastica).
El fijismo describe la naturaleza en su totalidad como una realidad definitiva, inmutable y acabada.
Esta creencia se opondría a la teoría científica de la evolución, que parte de Darwin, estando muy relacionada con el creacionismo, teoría principalmente cristiana, aunque también se da en otras religiones, que sostiene que el universo tal y como lo conocemos fue creado por Dios.
Siguiendo la Biblia y desechando las pruebas científicas que avalan la teoría de la evolución,[ ]algunos seguidores de estas teorías datan incluso la creación del universo en una fecha extremadamente cercana, alrededor de seis mil años, dando incluso el día y la hora a la que se produjo.

El Lamarkismo
A diferencia de Darwin, cuyo modelo de selección natural es simple, el modelo propuesto por Lamarck para explicar cambios evolutivos se basa en tres ejes principales: uso y desuso, generación espontánea y tendencia inmanente a mayor complejidad.
El lamarkismo 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.En su Filosofía zoológica y, más tarde, en la Historia Natural de los Animales sin Vértebras, Lamarck expuso las dos leyes básicas que, según su teoría, explicarían las adaptaciones de los organismos al medio y la herencia de tales adaptaciones: la ley del uso y desuso de los órganos y la ley de la herencia de los caracteres adquiridos:En una primera fase, el movimiento de los fluidos internos del organismo, desatado por su comportamiento, provocaría el sobre desarrollo o la atrofia de los órganos (ley del uso y desuso de los órganos); En una segunda fase, tales modificaciones se transmitirían a los descendientes por gemación (ley de la herencia de los caracteres adquiridos) El lamarckismo 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.
Generación espontánea
Para explicar el origen de nuevas líneas filéticas Lamark asumió la teoría de la generación espontánea de organismos poco complejos, aceptando la demostración de Spallanzani sobre la imposibilidad de generación espontánea de organismos complejos, que irían transformándose en otros más complejos en el transcurso de la evolución. Los organismos más complejos serían pues los que provienen de líneas más antiguas, y los más sencillos los que más recientemente se han originado.