El árbol de la vida

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Esta imagen representa la increíble diversidad biológica terrestre, pasada y futura, con una claridad y un detalle poco habituales. Se trata de una herramienta didáctica creada por los responsables de la página www.evogeneao.com, con la que se puede rastrear la evolución de la vida en la Tierra, desde su nacimiento, hace unos 4.000 millones de años, hasta la actualidad. Los autores ya avisan que está hecha desde el punto de vista de los mamíferos, por lo que parte del primer organismo unicelular y culmina en su extremo derecho con la aparición del Homo sapiens. Según dicen: La vida en la Tierra es una gran familia. ¡Compruébalo!

Perspectiva actual de la teoría de la evolución: del neodarwinismo a la epigenética

El impacto de la teoría de la evolución de Darwin fue enorme, aunque carecía de un elemento fundamental: no podía explicar la causa de la variación en los organismos, punto central de su teoría. Las reformulaciones posteriores fueron llenando ese vacío a partir de los conocimientos de la herencia mendeliana y los avances realizados en el campo de la genética desde comienzos del siglo XX hasta la actualidad.

Teoría sintética de la evolución: el neodarwinismo

El neodarwinismo es una teoría desarrollada en los años 40 del siglo XX, que incorpora las aportaciones de la genética para poder explicar los mecanismos que han hecho posible la evolución.

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La teoría sintética de la evolución se caracteriza por:

  • Los caracteres adquiridos no pueden ser heredados. La variabilidad hereditaria se produce por alteraciones en la secuencia genética (mutaciones) y la recombinación genética que se produce durante el ciclo celular en las células germinales, es decir, en óvulos y espermatozoides, que al combinarse transmiten estas variaciones genéticas a la descendencia.
  • La selección natural actúa sobre esas nuevas combinaciones de genes, de tal manera que las mejor adaptadas a un ambiente concreto tendrán más posibilidades de sobrevivir y reproducirse, transmitiendo esas características genotípicas a la descendencia.
  • La selección natural actúa sobre los individuos, pero las que evolucionan son las especies. En las poblaciones irán aumentando aquellos genes que favorezcan la adaptación, de tal manera que, con el paso del tiempo, las diferencias adquiridas serán tan grandes que podremos hablar de una nueva especie.

Especiación: el origen de las especies

La especiación es el proceso de formación de nuevas especies a lo largo de la evolución, lo que explica la gran diversidad de seres vivos.

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Un paso previo para la formación de una nueva especie a partir de otra preexistente es el aislamiento reproductivo de una población respecto al resto de la especie:

  • Especiación alopátrica: se produce cuando dos especies surgen a partir de dos poblaciones geográficamente separadas.
  • Especiación simpátrica: se produce cuando las barreras que facilitan la formación de nuevas especies no son geográficas, sino biológicas (estructuras reproductoras incompatibles, ciclos reproductores no coincidentes, esterilidad de la descendencia…).

Teoría del equilibrio puntuado

No todos los científicos coinciden en señalar que el proceso de evolución y la formación de nuevas especies se produce de manera lenta y gradual (gradualismo). Según la teoría del equilibrio puntuado la evolución se produce a saltos: momentos de estasis en los que los organismos no se modifican, se alternan con etapas de improvisadas aceleraciones que conducen a la aparición de grupos nuevos destinados a extinguirse o a transformarse en nuevas especies.

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Así como los gradualistas interpretan que los cambios bruscos observados en el registro fósil se deben a que éste está aún incompleto, los partidarios del equilibrio puntuado, como el paleontólogo Stephen Jay Gould, creen que el registro fósil está completo y refleja con fidelidad la manera en que se ha producido la evolución. De esta manera, se explica la abrupta aparición de nuevas especies en el registro paleontológico, ya que éstas aparecerían bruscamente y se extenderían rápidamente, y la escasa o nula aparición de especies intermedias.

Teoría neutralista

Los neutralistas, con Motoo Kimura a la cabeza, consideran que no todo en la evolución ocurre por selección natural, sino que habla de una selección neutral en la deriva genética, que se produce cuando las mutaciones no suponen una ventaja o una desventaja, por lo que el factor que determina su difusión en una especie es el azar.

Participación de los virus en la evolución

Recientes investigaciones han demostrado que el ADN tanto de células procariotas como eucariotas tiene un gran contenido vírico. Así, en los humanos se ha encontrado que un 8 % de su material genético procede de ADN vírico. Se cree, por ejemplo, que la placenta indispensable para la reproducción de los mamíferos modernos apareció gracias a la acción de un gen llamado syncitin proveniente de un retrovirus endógeno. De hecho, una gran parte de las mutaciones adaptativas producidas en los últimos 500 millones de años podrían deberse a la acción de los virus.

El papel de los virus arcaicos pudo ser determinante en el origen de la vida. Dado que los virus, tanto en aquella época como ahora, eran mucho más abundantes que las células, fueron los agentes más activos y eficaces de la diversificación de la vida y de sus extensiones geográficas. Fueron asimismo responsables de lazos evolutivos determinantes, como el paso del mundo del ARN al del ADN, y también de la invención del núcleo celular.

La epigenética

Hoy en día se considera suficientemente probada la influencia del ambiente en la expresión génica. La epigenética centra su atención en todos aquellos mecanismos no genéticos (no explicables debido a la secuencia de nuestro ADN) que alteran la expresión génica (y que definen el fenotipo del organismo). Esas condiciones ambientales que mencionábamos pueden provocar modificaciones en el ADN, las histonas (proteínas que acompañan al ADN en los cromosomas) o en el ARN mensajero, de manera que pueden tener como resultado final tanto la activación como la inhibición de la expresión génica. De hecho, estas alteraciones se relacionan con ciertas patologías, como el Alzheimer o la esquizofrenia, y son muchas las investigaciones que actualmente se están llevando a cabo para estudiar estos mecanismos.

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La epigenética, por tanto, revaloriza el papel que juega el medio ambiente en los procesos evolutivos, una consideración que pone de nuevo sobre la mesa la idea lamarckina de la herencia de los caracteres adquiridos, aunque con una interpretación actual en clave genética. Las modificaciones epigenéticas no implican un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN, sino que consisten en la unión reversible de ciertos grupos químicos al ADN, que dan como resultado una alteración de la capacidad de transcripción de los genes. Estas modificaciones epigenéticas ocurren con más frecuencia que los cambios genéticos, y pueden ser heredadas a través de la línea germinal dando lugar a cambios morfológicos heredables, tanto en plantas como en animales.

En definitiva, a pesar de lo mucho que sabemos de genética y de lo suficientemente probada que está la teoría de la evolución, algunos de los mecanismos mediante los que se produce no están perfectamente definidos y son objeto de una apasionante discusión en determinados ámbitos científicos.

La evolución de los seres vivos: evidencias y teorías

La evolución biológica es el proceso de cambios sucesivos que han experimentado los seres vivos a lo largo de generaciones, a partir de un ancestro común, y constituye la base sobre la que se asientan todas las ciencias de la vida.

Hace ya más de un siglo que la comunidad científica no discute el hecho evolutivo, aunque el camino hacia llegar al actual consenso no ha sido fácil.

Fijismo y catastrofismo

Durante gran parte de la historia de la humanidad se formularon teorías fijistas que sostenían que el mundo es estático y que los seres vivos han permanecido inmutables desde su creación. Decía Carl von Linné que existen tantas especies diferentes como formas creó en un principio el Supremo Hacedor.

Sin embargo, el descubrimiento de fósiles planteaba un desafío a estas ideas, pues revelaban que la vida había sufrido grandes cambios. Para intentar darle sentido surgió la teoría diluvista, que planteaba que los fósiles son los restos de aquellos animales que no sobrevivieron al diluvio universal.

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Más tarde, Georges Cuvier propuso la teoría catastrofista, según la cual habían sucedido varios episodios de extinción, debidos a grandes cataclismos, seguidos siempre de nuevos periodos de creación. Los nuevos organismos creados poseían características distintas a los anteriores.

El transformismo de Lamarck

Aunque en el siglo XVIII algunos naturalistas (como George Louis Buffon o Erasmus Darwin, abuelo de Charles Darwin) empezaron a cuestionarse la inmutabilidad de las especies, no fue hasta principios del siglo XIX cuando surge la primera teoría científica evolutiva, de la mano del naturalista francés Jean-Baptiste de Monet, caballero de Lamarck. En su obra Filosofía Zoológica, de 1809, propuso algo revolucionario: todas las especies, incluida la humana, han descendido de otras especies. Además, mantenía que los organismos han de adaptarse a las nuevas circunstancias que pueden aparecer en el ambiente que habitan. En respuesta a éstas se desarrollan o atrofian órganos ya existentes en los seres vivos, o bien aparecen otros nuevos (ley del uso o desuso): la función crea al órgano y la necesidad, la función. Posteriormente se demostraría que tal explicación de la evolución es errónea por considerarla un proceso finalista, pero la obra de Lamarck dio un paso fundamental para entender un hecho clave: las variaciones que hacen más aptos a los seres vivos en un ambiente dado perduran en su descendencia.

La teoría de la evolución de Darwin

A los 22 años de edad, Darwin fue aceptado como naturalista en el Beagle, la embarcación con la que haría un viaje a las costas de América del Sur y Oceanía desde 1831 a 1836:

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Durante este viaje, Darwin realizó observaciones trascendentales e inspiradoras de su teoría de la evolución:

  • Paisaje geológico de Sudamérica. ¿Los seres vivos se habrían transformado de la misma manera que la Tierra?
  • Fósiles de grandes mamíferos extintos en Argentina. ¿Cómo se explica su gran parecido con algunas especies actuales?
  • Fauna de las islas Galápagos. ¿Por qué había un solo tipo de pinzón en el continente y trece tipos diferentes en las islas? ¿Por qué siendo tan parecidas las islas, cada una tenía sus peculiares poblaciones animales? ¿Por qué existían formas características en cada región?
  • Ante la singularidad de la fauna de Australia, ¿por qué esa extraña diversidad?

Además, estuvo influenciado por las obras de otros autores, especialmente:

  • Thomas Malthus: en sus Ensayos sobre la población (1798) expone su idea de la lucha por la supervivencia que ocasionaría el crecimiento geométrico de las poblaciones humanas, al producirse a mayor ritmo que el de producción de los alimentos, lo que provocaría hambre, enfermedades, guerras… Darwin pensó que la hipótesis de que la disponibilidad de alimento limita el crecimiento de una población es válida para todas las especies y no sólo para la humana.
  • Charles Lyell: en sus Principios de Geología se oponía al catastrofismo/fijismo y apoyaba la teoría uniformista de Hutton. El efecto lento, constante y acumulativo de las fuerzas naturales había producido un cambio continuo en el curso de la historia de la Tierra.
  • Alfred Russel Wallace: mandó un manuscrito a Darwin en el que le exponía los mismos principios de la teoría de la selección natural.

Finalmente, en 1859, Darwin dio a conocer su teoría en el su obra El origen de las especies, cuyas principales ideas fueron:

  • Variaciones. Todos los organismos provienen de otros precedentes, pero entre ellos siempre existen variaciones que los hace únicos. Algunas de las variaciones que surgen entre individuos de una misma población son heredables y se transmiten a la descendencia.  Las variaciones hereditarias en una especie se producen al azar, no las produce el ambiente, ni una fuerza creadora, ni un impulso interno instintivo.
  • Selección natural. El número de individuos que sobrevivan y se reproduzcan dependerá de la interacción entre esas variaciones hereditarias individuales y el ambiente. Estas variaciones confieren al individuo cierta ventaja o desventaja que modifica su aptitud, su capacidad de supervivencia y de reproducción en un determinado ambiente, de manera que las variaciones más favorables tenderán a perpetuarse y se harán cada vez más frecuentes en sucesivas generaciones.
  • Gradualismo. El proceso evolutivo es un cambio lento, gradual y continuo, resultado de un proceso de selección natural. La selección natural al producir cambios acumulativos en poblaciones diferentes de una misma especie puede terminar constituyendo especies diferentes.

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El impacto de la teoría de la evolución fue enorme, pues de ella se desprenden varias consecuencias importantes:

  • Los organismos semejantes están emparentados. Si retrocedemos en el tiempo, llegaremos a un origen común para todas las formas de vida, que se conoce con el nombre de LUCA (acrónimo de Last Universal Common Ancestor), el último ancestro común universal.

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  • La fuente de variación es el azar y la selección natural es un filtro que actúa sobre los caracteres que resultan adaptativos frente a un entorno determinado. Esto implica que un determinado carácter puede resultar ventajoso (adaptativo) en un ambiente concreto y no serlo en otro.
  • Sitúa al hombre dentro de la naturaleza como una especie más, sujeta a los mismos principios que todos los seres vivos. Este punto fue, y es, el más polémico de todos.

Evidencias de la teoría de la evolución

  • Pruebas embriológicas: se basan en el estudio comparado del desarrollo embrionario de los seres vivos, con el fin de establecer el parentesco evolutivo entre ellos (homologías embrionarias).

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  • Pruebas paleontológicas: se basan en el estudio comparativo de fósiles de diferentes tiempos geológicos (series filogenéticas en el registro fósil).
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  • Pruebas anatómicas: se basan en el estudio comparado de los órganos y la morfología de los mismos entre los organismos (órganos homólogos, órganos análogos, órganos vestigiales).
  • Pruebas biogeográficas: se basan en la distribución geográfica de los seres vivos; cuanto más alejadas o aisladas estén dos regiones, más diferencias existirán entre sus especies vegetales y animales.

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  • Pruebas bioquímicas: se fundamentan en comparar las moléculas de ADN y las proteínas de diferentes especies.
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La hemoglobina humana se diferencia de la del gorila en sólo cuatro aminoácidos. Esta diferencia aumenta con respecto al resto de primates.