El origen de la biodiversidad:
Para comprender la vida y su evolución debemos definir el concepto Biodiversidad o Diversidad Biológica, que entendemos como la variedad de todas las especies que existen o que han existido en la Tierra.
Ahora bien, ¿Qué es una especie?. Realmente no existe una definición totalmente válida para este concepto, pero en general podemos entender que una especie es el conjunto de organismos con características similares que pueden reproducirse entre sí y producir descendencia fértil. Existen no obstante muchas excepciones a esta definición (especies partenogenéticas, híbridos fértiles, metaespecies, subespecies... La biología es la ciencia de las excepciones).
Como repaso os recomiendo que volváis a leer el blog de 1º de ESO.
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Independientemente de la definición de especie, lo que es cierto es que los seres vivos están adaptados a todos los medios conocidos de nuestro planeta y con independencia de la dureza de las condiciones en las que se encuentren cada uno de los seres vivos presenta adaptaciones a esos medios.
La adaptación es la adecuación de un ser vivo a las condiciones del medio en el que vive.
Estas adaptaciones pueden ser:
- Estructurales: órganos preparados para realizar una determinada actividad (alas para volar, aletas para nadar, plumas y pelos para mantener el calor corporal...)
- Fisiológicas: Características metabólicas que permiten a los organismos sobrevivir en sus medios (miohemoglobina para retener mas oxígeno en las ballenas, la capacidad de obtener agua a partir de la grasa de la joroba por parte de los dromedarios...)
- Comportamentales: Acciones que permiten sobrevivir en determinados medios (perder las hojas en invierno, hibernar), alejarse del mismo en algunos momentos (migraciones) o bien obtener un beneficio (rituales de cortejo, caza cooperativa...)
Estas adaptaciones no ocurren de manera inmediata, sino que se han ido adquiriendo de una forma muy lenta a lo largo del tiempo y en este proceso las especies cambian, evolucionan, dando lugar a especies nuevas mejor adaptadas a las condiciones del medio. A este proceso de cambios lentos y graduales se le denomina evolución biológica y su estudio nos ha permitido entender que:
- La biodiversidad de la Tierra ha surgido por evolución
- Las especies se originan unas a partir de otras, por lo que las que existen en la actualidad derivan de las que existieron en el pasado y son por tanto distintas de ellas.
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| Árbol de los cinco reinos de clasificación de Whittaker y Margulis |
Primeras teorías evolutivas:
Antes de iniciar este apartado quisiera aclarar un concepto. Muchas veces los movimientos antievolucionistas esgrimen el que se emplee la palabra "Teoría" para hablar de la evolución como una "prueba" de que la evolución no es real. Esto, por supuesto, es una estupidez. La evolución es un hecho probado y simplemente existen diferentes teorías que tratan de explicar el hecho de la evolución desde puntos de vista diferentes. Por supuesto, como todo conocimiento científico está sujeto a revisión constante bajo el método científico y puede modificarse.
Sólo por poner un ejemplo sobre "teorías", hay que recordar que también se dice "Teoría de la Gravitación Universal", y nadie afirma que sea mentira y salta por la ventana para probarlo... esa es una de las ventajas de la Ciencia: se cumple tanto si crees que es verdad como si no.
Cuando hablamos de teorías evolutivas normalmente siempre se piensa en Darwin, reconocido universalmente como "el padre de la evolución". Eso no es cierto y de hecho el propio Darwin habla en el "Origen de las Especies" de varios antecedentes a los conceptos sobre el "misterio de los misterios", como él lo denominada, entre ellos a su propio abuelo, Erasmus Darwin.
En aquella época, a mediados del Siglo XIX, existían dos grandes corrientes de pensamiento sobre el origen de la biodiversidad.
- Pensamiento fijista o creacionista.
En gran medida los defensores de las teorías fijistas estaban influenciados por las ideas religiosas, y defendían que los seres vivos habían sido creados para ocupar un lugar concreto en la naturaleza. La existencia de fósiles de especies desaparecidas la explicaban como el resultado de series de catástrofes que habían extinguido grupos de organismos y que posteriormente habría existido un nuevo proceso de creación divina. Esta teoría se denomina catástrofismo, y fue defendida por Cuvier, quien alegaba que en la biblia sólo se hace referencia a la última catástrofe: el diluvio universal.
- Pensamiento evolucionista.
Teoría de la herencia de los caracteres adquiridos de Lamarck:
El primero en proponer una teoría científica sobre el cambio en los seres vivos fue el francés Jean Baptiste de Lamarck, en su libro Filosofía Zoológica (1809), en el que explicaba la transformación de unas especies en otras a lo largo del tiempo mediante un proceso de herencia de los caracteres adquiridos, que se basa en las siguientes premisas:
- Los órganos tienen una tendencia natural hacia el perfeccionamiento
- Ante cambios ambientales los seres vivos se ven obligados a utilizar sus órganos en mayor o menor medida, lo que provoca que estos se desarrollen o atrofien. La función crea (o anula) al órgano.
- Las modificaciones así adquiridas se transmitirán a la descendencia.
La teoría de Lamarck, aun siendo la primera propuesta sobre la evolución, fue rechazada dado que nunca pudo demostrar que el ambiente pudiera producir cambios en los órganos.
Teoría de la selección natural de Darwin (y Wallace):
Antes de publicar sus ideas Darwin pasó casi 20 años dedicado casi en exclusiva al estudio de sus notas y especímenes provenientes de sus cinco años como naturalista en el Beagle, igualmente se dedicó a trabajar la selección artificial de animales y plantas domésticos (criando gallinas, palomas, orquídeas...) así como a la lectura concienzuda de obras de diversa índole y a mantener correspondencia con gran número de investigadores, naturalistas y cualquiera que pudieran darle información relevante (tanto a favor como en contra), de lo que él denominaba "el misterio de los misterios": la transmutación de especies.
Sin embargo, y de forma independiente Charles Darwin y Alfred Russel Wallace llegaron a la misma teoría, aunque siempre se ha dado a Darwin la paternidad de la misma. Está probado que Darwin llegó a sus conclusiones mucho antes de recibir una carta de Wallace (con quien mantenía correspondencia desde hacía tiempo) en la que le exponía su idea de la selección natural. Además hay que destacar que en su libro sobre la selección natural Wallace no puede ser mas claro, dado que lo titula "Darwinismo" (Darwinism (1889) : An exposition of the theory of natural selection, with some of its applications) dejando claro sin lugar a dudas que considera a Darwin el padre de la teoría. Es cierto que Darwin dejo escrito un bosquejo de su teoría en 1844 para ser publicado si le ocurría algo y Wallace publicó en 1855 el artículo "On the Law Which Has Regulated the Introduction of New Species" en el que el que empieza a interesarse por el tema de la transmutación de especies. Con este aviso a la vista, Lyell, geólogo y buen amigo de Darwin, le anima a terminar de escribir ya su teoría.
(Recomiendo leer el artículo "El naturalista que se adelantó a Darwin")
Si bien estaba prevista inicialmente para ser publicada en varios volúmenes, al final Darwin se vio obligado a bosquejar un resumen en una única obra, conocida mundialmente como "El Origen de las especies", aunque ese título fue el de la sexta edición (1872). El título original era "On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life" (El origen de las especies por medio de la selección natural, o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida).
Esta publicación precipitada se debió a la llegada de la carta de Wallace, la cual llevó a Darwin a presentar en la Royal Society una carta conjunta con Wallace en el que esbozaban los principios de esa idea. Cuando el "Origen" fue finalmente publicado la sociedad científica estaba tan deseosa de conocer esta idea en profundidad, que se vendieron todas las copias (1250 ejemplares) en su primer día de publicación, el 24 de Noviembre de 1859.
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 (se acepta como regalo) |
Pero ¿cuáles son realmente los antecedentes de esta teoría? ¿Qué lleva a un joven naturalista que no creía en el proceso evolutivo cuando puso por primera vez un pie en el H.M.S. Beagle a convertirse en el padre de las ideas evolucionistas al volver 5 años mas tarde y convertido en un naturalista de renombre?. No hay una única causa, sino la suma de varias:
- Cinco años como naturalista en el Beagle recolectando fósiles y especímenes de flora y fauna.
- Reconocer en la teoría del actualismo, de su amigo el geólogo Charles Lyell, de que el mundo no es estático y los procesos geológicos se han producido de manera lenta y gradual, lo que le lleva a pensar que en los seres vivos el cambio también sería lento y gradual.
- Nota: hay que tener en cuenta que en aquella época se consideraba que la antigüedad de la Tierra era de apenas 5000 años
- La selección artificial. Darwin entendió que el proceso de cambio al que los criadores someten a las especies domésticas mediante cruces selectivos y llegó a la conclusión de que los procesos pueden ser similares en la naturaleza, siendo la selección natural el mecanismo por el que cambian las especies a lo largo del tiempo.
- Las ideas del economista Thomas Robert Malthus, autor del "Ensayo sobre el principio de la población", cuyas ideas sobre lo limitado de los recursos y que la población se mantiene mas o menos estable sirvieron de base a Darwin para entender que los seres vivos producen mas descendencia de la que puede sobrevivir, por lo que lleva a Darwin a pensar de algún modos se tienen que seleccionar los organismos que sobreviven.
- La variabilidad de los caracteres, por la que algunos individuos presentan ventajas sobre otros: Para Darwin esta variabilidad se debería al azar, ya que no existían en aquella época conocimientos de genética
- La lucha por la existencia entre los organismos de una población: Debe entenderse el termino "lucha" como competencia.
- La selección de los mas aptos: Aquellos organismos con variaciones beneficiosas sobrevivirán y se reproducirán mas que aquellos con variaciones menos aptas.
- El origen de las especies por adaptación de los organismos al ambiente.
En palabras del propio Darwin: “No es el más fuerte de las especies el que sobrevive, tampoco es el más inteligente el que sobrevive. Es aquel que es más adaptable al cambio.”
Teorías evolutivas actuales:
Darwin nunca pudo explicar cómo se transmitían los caracteres de una generación a la siguiente ni tampoco cómo se origina la variabilidad entre los individuos. Sería la Genética la ciencia encargada de contestar a estas preguntas.
Neodarwinismo o teoría sintética de la evolución:
Se conoce así a la revisión de la teoría de la selección natural a la luz de los conocimientos de la genética. Se basa en las siguientes premisas:
- La unidad evolutiva no es el individuo, sino la población. En ella es donde aparece la variabilidad genética (las frecuencias de cada alelo)
- La variabilidad genética procede de las mutaciones y de los procesos de recombinación durante la reproducción sexual
- Sobre la variabilidad genética actúa la selección natural. Aquellos individuos mas adaptados sobrevivirán y pasarán a sus descendientes sus características genéticas.
- Como consecuencia de esto, los cambios poblacionales conducirán con el tiempo a la aparición de nuevas especies
Un ejemplo típico de neodarwinismo es el conocido como melanismo industrial por el que las polillas del abedul (Biston betularia) comenzó a presentar poblaciones melánicas (negras) al comenzar la revolución industrial que teñía de hollin las cortezas de los árboles donde se posaban, de modo que los ejemplares negros eran menos visibles ante los depredadores.
Puntualismo:
También conocida como Teoría del Equilibrio Puntuado o del Equilibrio Interrumpido esta teoría fue propuesta por Stephen Jay Gould y Niels Eldredge, en 1972. No es una teoría incompatible con la anterior, sino que tiene que ver con el ritmo al que evolucionan las especies. Según Eldredge y Gould, durante la mayor parte del tiempo de existencia de una especie ésta permanecería estable o con cambios menores (periodos de estasis), acumulándose cambio evolutivo durante el proceso de especiación (formación de una especie nueva), que sería una especie de revolución genética breve en términos geológicos. No se discute el carácter gradual del cambio evolutivo, sino que se niega la uniformidad de su ritmo. Dicho de otro modo: la evolución se producirá a saltos
Neutralismo:
La teoría neutralista fue propuesta por el japones Motoo Kimura en 1968. Según esta teoría la mayoría de las mutaciones serían neutras, por lo que su permanencia en la población sería debida al azar y en el caso de que prevalezcan pueden llegar a producirse cambios fenotípicos, que en determinadas condiciones ambientales de aislamiento podrían formar nuevas especies. El principal mecanismo sería por tanto la deriva genética, es decir mediante cambios bruscos que experimentan las poblaciones y que afectan de manera rápida y aleatoria a la variabilidad genética de la población.
La especiación:
Se define como especiación al proceso evolutivo por el que una población de una determinada especie da lugar a dos especies nuevas.
La especiación por aislamiento geográfico es el modelo de especiación mas común y el que propuso Darwin. Una barrera separa las poblaciones y surgen dos especies nuevas
No obstante hay otras: barreras a la reproducción, diferencias en la alimentación... etc.
Pruebas de la Evolución:
Al evolución es un hecho que se sustenta en diversas pruebas procedentes de diferentes ramas de la biología.
- Pruebas paleontólogícas:
- Especies fósiles antecesoras de las existentes
- Series filogenéticas de fósiles que ordenadas nos enseñan los cambios evolutivos por los que ha pasado un grupo concreto.
- La existencia de formas intermedias con características de dos grupos taxonómicos diferentes.
- Tendencia a la complejidad. Se ha pasado de la existencia de fósiles de invertebrados, que son los mas antiguos, a los mas complejos, los vertebrados.
- Pruebas biogeográficas:
- Seres vivos de zonas cercanas (o que estuvieron unidas en el pasado) se parecen, y aumentan las diferencias cuanto mas alejadas están, lo que indica que no originaron aisladamente sino que están emparentados.
- Presencia de fósiles comunes en la costa sudamericanas y africanas, lo que indica un origen común
- Pruebas de la anatomía comparada:
Estas homologías constituye una prueba de evolución divergente (cambios a partir de un grupo antecesor) de los seres vivos.
En contraposición a los organos homólogos encontramos los órganos análogos, es decir, aquellos que pese a tener la misma función, son estructuralmente diferentes. Esto sería una prueba de evolución convergente (cambios producidos por la adquisición de estructuras semejantes)
- Pruebas embriológicas:
Es decir, durante el desarrollo embrionario de un mamífero hay estadíos que recuerdan al desarrollo de peces, anfibios y reptiles.
- Pruebas bioquímicas
Como ya vimos en el tema de genetica, el código genético es universal, y también la gran mayoría de las reacciones químicas celulares tienen rutas similares a lo largo de toda la filogenia, lo que parece indicar un origen común
Evolución humana:
Dada la complejidad del proceso evolutivo humano simplemente resumo las características de los homínidos:
- Bipedismo: Implica cambios morfológicos como la estructura de la columna vertebral, huesos de las piernas mas largos que los de los brazos, etc. pero también implica partos mas complejos y por tanto el que los bebes humanos nazcan menos desarrollados y mucho mas dependientes. Además el andar erguidos permite que las manos queden libres, lo que hace que puedan usarse para trasladar cosas, manejar herramientas, etc
- Aumento de la capacidad craneal: El cerebro de los homínidos es mas grande que el de nuestros ancestros dada la complejidad de las relaciones sociales, la necesidad de elaborar comportamientos complejos a largo plazo, etc.
- Desarrollo del lenguaje: La posesión de un lenguaje articulado facilita la comunicación social y la transmisión de información. Esto posibilita además la creación de conceptos abstractos.
- Neotenia: Consiste en mantener la características juveniles en estado adulto. Nuestra especie presenta un aspecto juvenil comparado con otros homínidos. Posiblemente los neandertales verían a los sapiens con aspecto de niños.
Recomendaciones:
Clase Magistral de Juan Luis Arsuaga: "El joven Darwin: el viaje de un naturalista alrededor del mundo"
Darwin y la evolución
Darwin y Wallace
Libro "El Origen de las Especies"
El origen de la vida:
El origen de la vida:
Al hablar de evolución simplemente nos referimos a los cambios de un organismo que con el paso del tiempo provocan que se convierta en otro, pero en estas teorías evolutivas se aplaza la pregunta de ¿Cómo empieza todo? ¿cual es el origen de la vida?.
Las primeras hipótesis incluyen el origen sobrenatural de la vida, es decir una fuerza creadora mágica o espiritual crea a los seres vivos. Otra de las hipótesis primitivas es la de la generación espontánea, propuesta por Aristóteles y que se mantuvo durante siglos.
Fue Francesco Redi en el siglo XVII quien propuso que la teoría de la generación espontánea era falsa, asumiendo que si de la carne aparecían gusanos era porque habían puesto en ella huevos las moscas. Para probarlo realizó el siguiente experimento.
También Pateur, en el siglo XIX probaría que las bacterias tampoco surgen por generación espontánea.
De todos modos las pregunta que surge entonces es evidente: ¿De dónde surge la vida?.
Fue Francesco Redi en el siglo XVII quien propuso que la teoría de la generación espontánea era falsa, asumiendo que si de la carne aparecían gusanos era porque habían puesto en ella huevos las moscas. Para probarlo realizó el siguiente experimento.
También Pateur, en el siglo XIX probaría que las bacterias tampoco surgen por generación espontánea.
De todos modos las pregunta que surge entonces es evidente: ¿De dónde surge la vida?.
En 1930 el ruso Alexander Oparin y el ingles John Haldane propusieron de manera independiente que la vida surgió por un proceso de evolución bioquímica a partir de moléculas inorgánicas. Según ellos la atmósfera primitiva, formada por agua, hidrógeno, metano y amoniaco entre estos componentes habría sufrido una serie de reacciones químicas propiciadas por las descargas eléctricas, la radiación solar (que sería muy intensa dado que no habría ozono) y los gases procedentes de las erupciones volcánicas. Tras estas reacciones, se sintetizaron las primeras moléculas orgánicas simples.
Para probar esto en 1953 Miller y Urey realizaron el siguiente experimento.
