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Teoría de la evolución
Desde que Charles Darwin sentase las bases de la teoría de la evolución biológica, hace más de un siglo y medio, esta abarca tres materias:
- El hecho de la evolución en sí, es decir, la verificación de que las especies cambian a lo largo del tiempo y están emparentadas entre sí debido a que descienden de antepasados comunes.
- La historia de la evolución, es decir, las relaciones de ancestro-descendiente y otras formas de parentesco que existen entre las especies.
- Las causas de la evolución de los organismos, es decir, los procesos que determinan las características morfológicas, fisiológicas y conductuales de los organismos y las relaciones que existen entre ellos.
Los biólogos evolucionistas se interesan por la identificación y explicación de los acontecimientos más importantes de la historia evolutiva, incluyendo además el intento por precisar los ritmos del cambio, la multiplicación y extinción de especies, la colonización de islas y continentes y otras tantas cuestiones relacionadas con el pasado.
La investigación de la historia evolutiva implica la necesidad de reconstruir desde el origen de la vida hasta el presente los dos procesos históricos que caracterizan los cambios filogenéticos: anagénesis o modificación evolutiva de un linaje a través del tiempo, y, cladogénesis o diversificación de los linajes. Se trata de descubrir los mecanismos o procesos que producen y modulan la evolución de los organismos a través del tiempo como son: la selección natural, la herencia biológica, la mutación de genes y organización del ADN y los procesos ecológicos, sin olvidar el papel importante que tiene el azar en la evolución, como en todo proceso histórico.
La primera teoría general sobre la evolución fue propuesta por el naturalista francés Jean-Baptiste de Monet, caballero de Lamarck, en su Philosophie zoologique. En esta teoría, que era más metafísica que científica, el autor defiende que la vida posee la propiedad innata de mejorar con el paso del tiempo, de modo que la progresión de los organismos inferiores a los superiores se produciría de forma continua y siguiendo siempre la misma transformación.
Otra teoría propuso Erasmus Darwin, abuelo de Charles Darwin, en su Zoonomia, or the Laws of Organic Life, donde con un lenguaje más poético que científico propone una teoría de la transmutación de las formas de vida a través de los eones (1 eón = 1.000.000.000 de años) de tiempo.
Importante fue también la influencia del contemporáneo de Darwin, Charles Lyell, en su obra Principles of Geology, donde sostiene que las características físicas de la Tierra son el resultado de grandes procesos geológicos que actuaron a lo largo de inmensos períodos de tiempo.
Con estas teorías y aportaciones previas llegamos a Charles Darwin, quien el 27 de diciembre de 1831 zarpó como naturalista a borde de la nave HMS Beagle en un viaje alrededor del mundo que duró hasta 1836. A lo largo de este viaje, Darwin fue desembarcando en diferentes países con el objetivo de recoger distintas especies de animales y plantas.
Las pruebas obtenidas a lo largo de su viaje, recogidas en su obra The Origin of Species, le permitió demostrar la evolución de los organismos y proponer una teoría para explicar el diseño de los organismos, su complejidad, diversidad y adaptaciones como resultado de procesos naturales: la teoría de la selección natural (extendida en otros libros publicados por Darwin); la evolución es una consecuencia de la selección natural, la cual es responsable, por tanto, del diseño de los organismos.
Para entender mejor la selección natural, esta actúa de la siguiente manera: los individuos que tienen variaciones beneficiosas para la supervivencia dejan más descendientes que aquellos individuos de la misma especie que presenten variaciones menos beneficiosas para la supervivencia. De esta manera, las variaciones beneficiosas aumentarán su frecuencia con el paso de las generaciones y las menos beneficiosas serán eliminadas.
Si la teoría de Darwin sobre la adaptación de los seres vivos es correcta, la evolución sigue, por necesidad, a la adaptación de los individuos a diversos entornos en distintos lugares y con condiciones siempre cambiantes a lo largo del tiempo,
Pero en realidad, la evolución de los organismos no era una idea nueva, pues era un hecho aceptado entre los naturalistas de las décadas centrales del siglo XIX. La innovación y/o desafío intelectual fue el descubrir la explicación para el origen de las especies, es decir, la explicación a como los organismos llegaban a adaptarse al medio ambiente.
Pero la selección natural no fue solo descubierta por Darwin, sino que también fue descubierta, de manera independiente por Wallace, cuyo objetivo no era tanto explicar el por qué de la evolución de las especies sino la evolución en sí. Además, Wallace pensaba que el desarrollo de la evolución era indefinido y progresivo; en cambio, Darwin no aceptaba que la evolución fuera necesariamente un avance o progreso ni que provocara siempre cambios morfológicos.
Wallace llegó a ser una persona de relevancia en cuanto a la teoría de la selección natural, entendiendo esta como la explicación de la adaptación de los organismos, a excepción de la evolución humana, para cual, según Wallace, era necesario la intervención sobre natural.
Wallace
La publicación de The Origin of Species produjo agitación publica, llevando a debate la teoría de la evolución de Darwin a partir de la última década del siglo XIX. En las primeras décadas del siguiente siglo el debate se centró en la importancia de las mutaciones genéticas relacionadas con la selección natural.
La mayor dificultad a la que se enfrentaba el darwinismo en el siglo XX era la ausencia de una teoría sobre la herencia que pudiera explicar la persistencia de un carácter, de las variaciones sobre las que actúa la selección natural, a través de las generaciones. Una de las teorías aceptadas proponía que las características de los progenitores se mezclan en los hijos; Darwin reconoció que si se aceptaba esta teoría sobre la herencia mezclada, no era fácil explicar el efecto de la selección natural al multiplicar las variaciones favorables.
Los conocimientos que faltaban para comprender todo esto llegó más tarde con la llamada genética mendeliana, llamada así por su autor, Mendel. La teoría propuesta por Mendel explica la herencia biológica a partir de pares de factores (actualmente "genes"), heredados cada uno de un progenitor, que no se mezclan, sino que se segregan (separan) el uno del otro en el momento de la formación de las células sexuales o gametos.
Mendel
Mientras los descubrimientos de Mendel fueron desconocidos por Darwin, el darwinismo se tuvo que enfrentar, a finales del siglo XIX, a una teoría alternativa a la de Medel conocida como neolamarckismo, la cual proponía la importancia del uso y deshuso en el desarrollo y atrofia de los órganos y que el medio ambiente actuaba directamente sobre las estructuras orgánicas, lo que explica su adaptación al entorno y al modo de vida de los organismos. Por tanto, esta teoría descartaba que la selección natural pudiera explicar la adaptación de los organismos al medio ambiente.
El redescubrimiento de la teoría mendeliana a principios del siglo XX llevó a la comunidad científica a poner énfasis en el papel de la herencia en la evolución. Sin embargo, Hugo de Vries, botánico y uno de los primeros genetistas, propuso una nueva teoría de la evolución, el mutacionismo, en la cual descartaba a la selección natural como proceso principal de la evolución.
Hugo de Vries
Esta nueva teoría, la del mutacionismo, impuso la creencia a principios del siglo XX de que la variaciones cuantitativas (acumulación de pequeñas variaciones) observables entre individuos no respondían a las leyes mendelianas de la herencia, sino que estas variaciones eran mezcladas, viéndose diluidas las variaciones ventajosas a lo largo de las generaciones, por lo que ni las mutaciones ni la selección natural podrían tener un papel importante en la evolución.
En un sentido opuesto a los mutacionistas se encontraban los llamados biometristas, quienes argumentaban que las variaciones cualitativas (variación repentina por mutación) debidas a las leyes mendelianas no contribuyen a mejorar la adaptación del organismo al medio ambiente, por lo que son eliminadas por la selección natural, y por tanto no son importantes en el origen de las especies. Los biometristas sostenían también que la evolución dependía sobre todo de selección natural, que actuaba sobre variaciones métricas, es decir, a través de la acumulación de variaciones pequeñas y continuas.
Biometristas y mutacionistas se enzarzaron durante las primeras décadas del siglo XX en una polémica acerca de si las especies aparecen de forma repentina por mutaciones (cualitativas) o de manera gradual por la acumulación de variaciones pequeñas (cuantitativas). La resolución para tal controversia llegó entre los años 20 y los 30 del siglo XX, cuando se descubrió que la herencia de las variaciones cuantitativas obedece a las leyes mendelianas, de manera que un carácter cuantitativo viene determinado por varios genes, cada uno de ellos con un efecto muy pequeño. Este descubrimiento llevó a demostrar que la selección natural, al actuar de forma acumulativa sobre pequeñas variaciones, puede producir cambios evolutivos importantes en la forma y función de los organismos.
Los nuevos descubrimientos permitieron formular la teoría moderna de la evolución, también llamada teoría sintética, recogida por Dibzhansky en su obra "La genética y el origen de las especies", la cual integra de manera efectiva la selección natural darwiniana y la genética mendeliana. Para mediados del siglo XX, la teoría de la evolución de Darwin por selección natura era aceptaba de manera universal entre los biólogos y la teoría moderna de la evolución era aceptaba como correcta y las controversias se limitaban a detalles.
Durante las últimas décadas del siglo XX y primeras del siglo XXI se produjeron los avances más importantes en la teoría de la evolución gracias a la biología molecular. En 1968, el genetista japonés Motoo Kimura propuso una teoría, la teoría neutral de la evolución molecular, según la cual muchos de los cambios que tienen lugar en las secuencias de ADN y de las proteínas son adaptativamente neutrales, es decir, que tienen poco o ningún efecto sobre la función de la molécula.
La teoría neutral de la evolución molecular conduce a la existencia de un reloj molecular de la evolución, pues según la teoría, la probabilidad de que se dé un cambio en un gen concreto es constante, pues la función de la proteína no cambio y queda, por tanto, al margen de la selección natural. De esta forma, según el número de diferencias entre dos especies en estos cambios neutrales, podemos inferir el tiempo transcurrido desde que se separaron del ancestro común.
Motoo Kimura
Además de la biología molecular, a partir de la segunda mitad del siglo XX se produjo una explosión conceptual en una serie de disciplinas científicas con importantes consecuencias para el estudio de la evolución, estas disciplinas son: la geología y geofísica, con la investigación de la tectónica de placas, la biogeografía, con la investigación sobre las modificaciones del ambiente terrestre, la ecología, con la investigación sobre la interacción de los organismos con su ambiente, y, la etología evolutiva, con la investigación sobre el comportamiento de los animales.
La evolución biológica es el proceso de cambio y diversificación de los organismos a través del tiempo, un proceso con impacto en la morfología (forma y estructura), en el desarrollo (embriología), fisiología, comportamiento y ecología. En términos genéticos, la evolución tiene lugar mediante la acumulación de numerosos cambios que se dan a lo largo del tiempo en la composición genética de las poblaciones.
De esta manera, la evolución puede verse como un proceso en dos fases: una primera fase en la que aparecen las variantes hereditarias, y, una segunda fase donde se produce la selección de las variaciones que se pasan a las generaciones posteriores, con la eliminación de aquellas que son menos favorables para los organismos en un determinado medio ambiente; sin olvidar el papel del azar. En la primera fase esta la clave de la estructura y función de los ácidos nucléicos y en la segunda la selección natural.
Esta variación genética de la población se reordenada en cada generación a través de la reproducción sexual, con la mutación, migración, deriva genética y selección natural como procesos básicos cambiadores de las frecuencias génicas.
- Mutación: este proceso cambias las frecuencias de manera muy lenta debido a que las tasas de mutación son bajas.
- Migración: la migración, en el sentido genético, conlleva que los organismos que se desplazan se entrecrucen con los individuos de la población existente en el lugar al que llegan. Esto es conocido como "flujo génico" por esto mismo, porque implica la mezcla de genes de poblaciones diferentes y cambia las frecuencias génicas siempre y cuando las frecuencias génicas entre los emigrantes y los residentes no son iguales. Este es un fenómeno que ha afectado y sigue afectando de manera importante a la evolución humana.
- Deriva genética: es la variación de las frecuencias génicas de manera aleatoria. La influencia de la deriva genética es inversamente proporcional al tamaño de la población, es decir, cuanto mayor sea la población, menor será el efecto de este proceso.
- Selección natural: en términos genéticos, la selección natural hace referencia a la reproducción diferencial de genes que favorecen la adaptación de sus portadores al entorno, pues la selección natural promueve la adaptación de los organismos al ambiente en que viven. Cualquier mutación que aumente la probabilidad de que el organismo sobreviva y se reproduzca, aumentará en las siguientes generaciones porque los organismos que portan dicha mutación dejarán más descendientes que aquellos que carecen de esta.
¿Cuáles son los genes que favorecen a la eficacia reproductiva?
Son aquellos genes que son útiles para la supervivencia, es decir, ayudan a percibir mejor el entorno, conseguir y procesar alimentos, tolerar la temperatura, evitar depredadores y otras características que se conocen con el nombre de "adaptación" al entorno en el que vive el organismo.
Por tanto, la selección natural no sólo da cuenta de la preservación y mejora de la organización de los seres vivos, sino también de su diversidad.
Fuente: Cela Conde, C.J y Ayala, F.J (2014): Evolución humana: el camino hacia nuestra especie, Madrid, España, Alianza editorial.
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