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2 7 0 Evolución y diversid-id de L i vida (a] Trilobrte (b) Helécho de sen il (C) ANosaurus A F IG U R A 14-4 F ó s ile s d e o rg a n ism o s e x tin to s L o s f ó s i l e s c o n s t i t u y e n u n a s ó lid a e v id e n c ia d e q u e l o s o r g a n is m o s a c t u a l e s n o f u e r o n c r e a d o s t o d o s d e u n a s o l a v e z , s in o q u e s u r g ie r o n c o n e l t r a n s c u r s o d e l t ie m p o p o r e l p r o c e s o d e e v o lu c ió n . S I t o d a s l a s e s p e c i e s s e h u b ie r a n c r e a d o s im u lt á n e a m e n t e , n o s e e n c o n t r a r la (a ) l o s p r im e r o s t r l lo b lt e s e n c a p a s d e r o c a m á s a n t i g u a s q u e (b ) l o s p r im e r o s h e lé c h o s d e s e m il la , l o s q u e a s u v e z n o s e e n c o n t r a r ía n e n c a p a s m á s a n t i g u a s q u e (c ) lo s d i n o s a u r i o s , c o m o e l A llo sau ru s. L o s t r l lo b lt e s a p a r e c ie r o n p o r p r im e r a v e z h a c e a l r e d e d o r d e 5 2 0 m il lo n e s d e a ñ o s , l o s h e lé c h o s d e s e m il la s a l r e d e d o r d e h a c e 3 8 0 m il lo n e s d e a ñ o s y l o s d i n o s a u r io s h a c e a p r o x im a d a m e n t e 2 3 0 m il lo n e s d e a ñ o s . 1829). A lam a re k le im pres io nó la secuencia d e organism os en b s capas de roca. O b servó que los fósiles m ás antiguos tienden a x i m ás sim ples, e n tan to q u e los fósiles m ás recientes tienden a ser m ás com p le jos y m ás parecidos a los o rgan ism os actuales. E n 1801 la m a re k p lan teó la hipótesis d e q u e los o rgan ism os evo lu c io n an m ediante la h e re n d a d e características adqu iridas, un proceso por e l que los o rgan ism os v ivo s su fren m od ificadones en fu n c ió n d e l uso o desuso d e algunas d e sus partes, y heredan estas m o d ificad o n es a sus descendientes. ¿P o r q ué tend ría que m od ifica rse el cuerpo d e los o rg an ism o s? lam a re k p ropuso que to d o s los organism os poseen u n im pu lso in n a to h a c ia la p er fecc ión . P o r e jem p lo , s i los an tepasados d e las jirafas in tentaban au m entar su rad ó n a lim e n tic ia al estirarse para com er las hojas que crecían a gran a ltu ra e n los árboles, sus cu e llo s se alargaban u n p oco e n consecuencia. Sus descend ientes heredarían este cue l lo m ás largo y luego se estirarían aú n m ás para a lcanzar ho jas to davía m ás altas. C o n e l tiem po, este proceso p roduc ir ía las jirafas m odernas, co n cuellos e n ve rd ad m u y largos. En la ac tua lidad se sabe có m o fu n d o n a la h e ren d a y p ue des ve r q ue e l p roceso evo lu tivo p ropuesto p o r Lam arek n o po d ría fu n d o n a r ta l co m o él lo d escrib ió . Las características ad q u i ridas n o se heredan . E l h e ch o d e q ue un fu tu ro padre levante pesas n o significa q u e su h i jo parecerá u n cam peón d e culturis- m o. S in em bargo, recuerda que e n tiem pos d e Lam arek todav ía n o se descubrían los p r in d p io s d e la herencia. (C re g o r io M e n d e l n a d ó algunos añ os antes d e la m uerte d e 1 am arek , y su trabajo con la h e ren d a e n p lantas d e ch ích a ro n o se re co n o d ó d e m ane ra un iversa l s in o hasta 1900; co n su lta las páginas 181-182.) D e www.FreeLibros.me P r im ip tO "» d e I j e v o lu c ió n 2 7 1 cu a lqu ier fo rm a, la idea de Lam arck d e q ue la herencia desem pe ñ a un a fu n c ió n im pó rtam e e n la e vo lu d ó n , tuvo un a in fluencia no tab le e n los b ió log o s posteriores, qu ienes descubrieron el me- c in is m o clave d e la e vo lu d ó n . D arw in y W a llace plantearon un m ecanism o de evolución A m ediados d e l s ig lo X IX , cada vez m ás b ió logos co n cluye ro n que las espedes existentes hab ían rv o lu d o n a d o de otras q ue les prece d ie ron . Pero , ¿có m o lo h ir ie ro n ? E n 1858, C harles D a rw in (1809- 1882) y A lfred Russel W a lla ce (1823-1913), cada u n o por su lado, aportaron pruebas convincentes d e q ue la e vo lu d ó n era im pu lsada por un proceso s im p le , p ero poderoso. A unque sus antecedentes soda les y su ed u cad ó n eran m u y d istintos, D a rw in y W a lla ce e ran m u y sem ejantes e n algunos aspec tos. Am bos v ia ja ro n m u cho p o r los trópicos y estudiaron las p lan tas y an im a les q ue habitaban esas regiones. T am b ién descubrieron q ue algunas espedes d iferían só lo e n algunos aspectos (F IG U R A 14-5). D a rw in y W a lla ce estaban fam ilia rizados con los fósiles que se hab ían descubierto, los cuales m ostraban un a tendencia a au m entar su com p le jidad con e l paso d e l tiem po. P o r ú ltim o, am bos co n o d an los estudios d e llu tto n y Lye ll, quienes p rop o n ían q ue la T ierra era sum am ente antigua. Estos hechos sugirieron a D a rw in y a W a lla ce q ue las espedes cam bian co n e l tiem po. Ix » dos busca ban d m ecan ism o capaz d e provocar ta l cam b io evo lu tivo . D e estos dos hom bres, D a n v in fue e l p rim ero e n plantear u n m ecan ism o para la e vo lu c ió n , q u e describ ió e n u n ensayo es crito e n 1842. S in em bargo, n o lo p u b lic ó q u izá p o rq u e sentía tem or d e la con trovers ia q ue generaría la p u b llcad ó n . A lgunos h istoriadores se preguntan s i D arw in h ab ría p ub licado s u traba jo alguna ve z d e n o hab e r red b id o — 1 6 añ os después— el borrador de u n d ocum ento de W a lla ce que con ten ía ideas notab lem ente s i m ilares a las suyas. D a rw in com p rend ió q ue n o p od ía esperar más. E n artícu los independ ien tes pero s im ila res q ue presentaron a la L in n aean S o a e ty d e Londres e n 1858, D a rw in y W a lla ce des crib ie ron e l m ism o m ecan ism o d e la e vo lu c ió n . En u n p rin d p io , sus artícu los tuv ie ro n poca repercus ión. D e h ech o , e l secretario d e la S o d e d a d esc r ib ió e n su in fo rm e an u a l q ue n a d a interesan- fe h a b ía ocu rrido ese añ o . Po r fo rtuna, al añ o siguiente, D a rw in p ub licó su m o n u m en ta l ob ra , t ¡ origen de las especies por medio de la selección natural, q ue a tra jo gran a ten c ió n h a d a las nuevas ideas acerca d e la fo rm a e n q u e e vo lu d o n a n las espedes. (Pa ra aprender m ás acerca d e la v id a d e D a n v in , co n su lta 'Investiga- d ó n rien tífica : C h a rles D a rw in . La naturaleza era su lab o ra to rio ', en la p ág in a 272.) 14.2 ¿C Ó M O FU N C IO N A LA SE LE C C IÓ N N A T U R A L? D arw in y W a lla ce p ropusieron q ue la inm en sa variedad d e exce lentes d iseños de v id a surgió p o r u n proceso de descendencia con m o d iñeadó n , e n el q ue los ind iv id uos d e cada g enerad ó n difieren ligeram ente d e los m iem bros de la g enerad ó n anterior. A lo largo d e periodos prolongados, estas pequeñas diferencias se acum ulan para p roducir grandes transform adones. La teo ría de D arw in y W allace se basa en cuatro postulados E l razonam ien to q ue condu jo a D arw in y W a lla ce a su propuesta d e proceso d e e vo lu d ó n resulta se r sorprendentem ente s im p le y < F IG U R A 14-5 Los p inzones d e D arw in , residentes d e las islas G a láp ag o s D a r w in e s t u d ió u n g r u p o de e s p e c i e s e s t r e c h a m e n t e r e la c io n a d a s d e p in z o n e s e n l a s I s la s G a lá p a g o s . C a d a e s p e c ie s e e s p e c ia l iz a e n c o m e r u n t i p o d is t in t o d e a l im e n t oy t ie n e u n p ic o c o n t a m a ñ o y f o r m a c a r a c t e r ís t i c o s , p o r q u e l a s e le c c ió n n a t u r a l f a v o r e c i ó a lo s in d iv id u o s m á s a p t o s p a r a e x p lo t a r e f ic ie n t e m e n t e c a d a f u e n t e d e a l im e n t o lo c a l . (a ) Pinzón grande d e tierra, con p ico (b ) Pinzón pequeño d e berra, co n p ico adaptado p ara so m íla s g randes adaptado p ara sem illas pequeñas (c ) Pinzón gorjeador. con p ico adap tado (d ) Pinzón arbóreo vegetariano , ccn p ico para In se c to s adaptado p ara hojas www.FreeLibros.me 2 7 2 E v o l u c i ó n y d i v e r s i d a d d e l a v i d a Investigación científica Charles Darwín. La naturaleza era su laboratorio En 18 3 1. cuando Charles Darwln tenia 22 añ os (F IG URA E14-1), obtuvo e l puesto d e 'caballero de compañía* del capitán Roben Fitzroy en el HMS Beagle. E l Beagle pronto se embarcó e n una expedición de exploración que duró cinco años, primero a lo largo del litoral de América del Sur y luego alrededor d e l mundo. 0 viaje d e Darwln a bordo d e l Beagle sembró las semillas de su teoría sobre la evolución. Además de sus funciones como acompañante del capitán, Darwln fungió como e l naturalista oficial de la expedición ya que sus u re a s consistían en observar y recolectar especím enes geológicos y biológicos. El Beagle navegó h a d a América del Sur e hizo muchas escalas a lo largo de su co su . Ahí. Darwtn observó las p lan u s y los anim ales de los trópicos y quedó asombrado por la d iversidad de especies en comparación con las de Europa. Aunque abordó el Beag le convencido de la permanencia de las especies, sus experiencias le llevaron m uy pronto a poner en duda esta idea. Darw ln descubrió una serpiente con extremidades posteriores rudimentarias, a la cual calificó de *vla mediante la cual la naturaleza une los lagartos con las serpientes' « f ig u r a E14-2X Darwln también advirtió que los pingüinos usaban sus a las como remos en el agua y no para \olar, y observó o tra serpiente que no tenia cascabel pero hada Wbrar la e d a como d icha especie. Si e l creador hubiese diseñado Individualmente a cada animal en su forma presente, en armonía con su medio ambiente actual, ¿qué propósito podrían tener estos arreglos provisionales? Tal ve z la escala más im portante del viaje fue e l mes que perm aneció en las islas Calápagos. cerca de la costa norocddcntal d e América del Sur. Ahi, Darw ln halló tortugas enormes. En estas diversas islas habitaban tipos claramente A FIGURA E l 4-1 Charles Darwin en su juventud diferentes de tortugas. Darw ln también encontró varios tipos de pinzones y. como con las tortugas, distintas islas tenían pinzones un poco diferentes. ¿Serla posible que las diferencias entre estos organismos hubieran surgido después de quedar aislados unos de otros en islas separadas? l a d iversidad d e tortugas y pinzones fe obsesionó durante muchos años. En 1836, Darwln regresó a Inglaterra y desde entonces se le consideró uno de los naturalistas más destacados d e su época. Pero en su mente estaba siempre presente, atormentándolo, el problema d e cómo llegaron a diferenciarse la s poblaciones aisladas. A partir de su experiencia como naturalista, Darwln comprendió q ue los miembros d e una especie por lo general compiten mutuamente para sobrevivir. También reconoció que los ganadores y perdedores de la competencia no se determinan al azar, sino por las características y habilidades de los individuos competidores. En palabras de su colega Alfred Wallace: 'Q uienes año con año sobreviven a esta terrible destrucción deben ser, en conjunto, aquellos que cuentan con alguna pequeña superioridad que les permite escapar a cada forma especial d e muerte a la que la gran mayoria sucumbe'. CQrwln comprendió que si los descendientes heredaban estas ■pequeñas superioridades", las especies evolucionarían mediante selección natural. Escribió que 'b a jo estas circunstancias, fes variaciones favorables tenderían a conservarse, y las desfavorables, a destruirse' y que 'e l resultado... sería la formación de nuevas especies. Asi, tuve por fin una teoría con la que podía trabajar*. Cuando Darwln publicó finalmente O origen de la s especies, en 1859, sus pruebas resultaron abrumadoras. SI b ien las repercusiones no se comprendieron plenamente durante varias décadas, la teoría de Darw ln d e la evolución por selección natural se convirtió en un concepto u ilflcador e n prácticamente todo el campo de la biología. A F IG U R A E14-2 V e s tig io s d e e x tre m id a d e s p o s te rio re s en u n a s e rp ie n te Algunas serpientes tienen pequeños 'espolones* donde sus lejanos antepasados tenían extremidades posteriores. En algunas especies, estas estructuras vestigiales Oclusivo conservan garras. www.FreeLibros.me P r i n c i p i o s d e l a e v o l u c i ó n 2 7 3 d ireao . Se b ú a e n cuatro postu lados acerca d e las p o b la c io n e s , es decir, lodos los ind iv id uos d e un a especie e n un a área particular. Po s tu la d o 1 Las in d iv id u o s varían e n un a pob lación . C ad a u n o d e los integrantes d e un a p ob la c ió n d ifiere de los dem ás e n m uchos aspectos. Po s tu la d o 2 Los caracteres se heredan de padres a des cendientes. A l m enos algunas d e las d iferencias e n tre los m iem bros d e un a p o b la d ó n se deben a características que pueden transm itirse d e los progenitores a la descendencia. Postu lado 3 Algunos ind iv iduos n o logran sobrevivir y repro ducirse. En cada generación, algunos ind iv iduos de un a po b la d ó n sobreviven y se reproducen con éxito, pero otros no. Po s tu la d o 4 La su perv ivend a y la rep rod ued ón n o están determ inadas por e l azar. E l des tin o d e los ind iv id uos no está determ inado com pletam ente p o r el azar o la suerte. E n vez d e e llo , la p robab ilidad de su perv ivend a y repro- d u e d ó n d e u n in d iv id u o depende d e sus características. Ix » ind iv id uos con caracteres q ue les confieren ventajas sobreviven m ás tiem p o y dejan m ayo r nú m ero d e descen d ientes, u n proceso c o n o a d o co m o se le cc ió n n a tu ra l D a iw in y W a lla ce co m p ren d ie ro n que, s i los cu a tro postu lado s eran verdaderos, las p o b la d o n e s inev itab lem en te cam bia r ían a través d e l tiem p o . S i los m iem bro s d e un a p o b la d ó n tienen caracteres d iferentes, y s i los in d iv id u o s m e jo r adaptados a su m e d io am b iente dejan m ás d escend end a y transm iten sus caracteres favorab les a la sigu iente generad ó n , en tonces lo s caracteres fa vo rab les serán m ás co m u nes e n las g eneraaon es posteriores. Las características d e la p o b la d ó n cam b iarán ligeram en te co n cada g enerad ó n . Este proceso es la e vo lu r ió n p o rse le c r ió n natural. ¿S o n verdaderos los cu a tro postu lados? D a iw in a s í lo pen saba y d ed icó b uena parte de E l origen de las especies a describir ev idencia q u e lo sustentara. Exam ina b revem ente cada postu lado , e n a lgunos casos co n la ven ta ja d e l co n o c im ie n to q u e n o estaba d isp o n ib le para D a rw in y W a lla ce . Postulado 1 : los individuos varían en una población L a precisión d e l postu lado 1 es ev iden te para q u ienqu iera que haya observado gente dentro de un a hab itad ón llena, la s personas d i fieren e n estatura, co lo r d e ojos, d e p ie l y m uchas oirás caracte rísticas físicas. La m ism a variab ilidad se presenta e n pob ladones d e otros organism os, aunque esto pod ría ser m enos o b v io para el observador casual ( F IG U R A 1 4 - 6 ) . A ho ra se sabe q ue las variadones enlas pob ladones naturales surgen enteram ente por el azar, co m o resultado d e m utadones aleatorias en el A D N ' [léanse las páginas 213-214 y 229-231). Po r ende, las d iferencias en tre ind iv iduos se extienden al n ive l m olecular. l a razón de q ue las pm ebas de A D N p erm itan re lad o n a r sangre e n la escena d e l c r im en con u n sospe choso es q ue la secuencia exacta d e l A D N d e cada persona es única. Postulado 2 : Los caracteres se heredan de padres a descendientes C u an d o D a iw in p ub licó B origen de las especies todavía n o se descu brían los p rindp ios de la genética. Po r consiguiente, aunque la ob- servadón de la gente, las m ascotas y los an im ales d e granja parecía ind icar q ue la descendencia generalm ente se parece a sus progeni tores, D a rw in y W a lla ce no con taban con evidencias científicas que fundam entaran e l postu lado 2. S in em bargo, el trabajo posterior de A F IG U R A 14-6 V a ria c ió n en u n a p o b la d ó n d e c a ra c o le s Aunque todos estos caracoles son m iembros de la misma población, no hay dos Iguales. P R E G U N T A Para generar la variabilidad en estructuras y comportamientos que se necesitan para la selección natural, ¿se requiere la reproducción sexual? M ende l dem ostró d e m anera concluyente q ue h a y caracteres parti culares q ue pueden transmitirse a la descendencia. Desde la época d e M ende l, los investigadores e n e l cam po d e la genética han pro- d u n d o un a im agen detallada d e có m o funciona la herenna . Postulado 3 : algunos individuos no logran sobrevivir y reproducirse La fo rm ulac ión d e D a rw in del postu lado 3 tu vo un a fuerte in fluen c ia d e l Ensayo sobre e l principio de la población (1 7 9 8 ) de Thom as M a lthus, que describ ía los peligros d e l crec im ien to s in con tro l de las pob ladones hum anas. D a rw in estaba m u y co n sd en tc de que los organism os pueden p ro d u d r m ucha m ás descendencia d e la que se requ iere só lo para reem plazar a los progenitores. Po r e jem p lo , ca lcu ló q ue un a so la pareja d e elefantes se m ultip licaría hasta constitu ir un a p o b la d ó n de 19 m illones e n 750 añ os s i cada des cendiente tuviera seis hijos. Pe ro el m u n d o n o está in va d id o d e elefantes. F.I nú m ero de elefantes, al igual que e l nú m ero d e ind iv id uos e n la m ayoría d e las pob ladones naturales, tiende a perm anecer relativam ente constante. Po r tanto, deben nacer m ás organism os que sobrevivan el tiem po su f in en te para reprodurirse. En rada generadón, m u chos ind iv iduos deben m orir jóvenes. In c lu so en tre los q ue sobre v iven , m uchos n o se reproducen, engendran pocos descendientes o producen u n a descendenda poco vigorosa q ue n o logra sobrev iv ir n i reprodudrse. C o m o cabría esperar, siem pre q ue los b iólogos h a cen u n conteo d e la progenie e n un a p o b la d ó n , encuentran que algunos ind iv iduos tienen m ás descendientes que otros. Postulado 4 : la supervivenda y la reproduedón no están determ inadas p o r e l azar S i la rep roduedón desigual e s la n o rm a en las pob ladones, ¿qué determ ina cuáles ind iv iduos d e jan m ás descendientes? U n a gran www.FreeLibros.me 2 7 4 E v o l u c i ó n y d i v e r s i d a d d e U v i d a cantidad de evidencia científica h a dem ostrado q ue e l éx ito repro ductivo depende de las características d e u n in d iv id u o . Po r e jem p lo , los d en ü íico s descubrieron q ue los elefantes m arinos machos más grandes e n un a pob lación d e C a lifo rn ia tienen m ás descen dencia q u e los d e m enor tam año (p o rq ue las hem bras prefieren aparearse co n los m achos grandes). E n u n a pob lación d e C o lo ra do, las p lantas llam adas b oca d e dragón co n flores blancas tienen más descendencia q ue las p lantas co n flores am arillas (p o rq ue los polin izadores encuentran m ás atractivas las flores blancas). En el cuerpo d e un paciente d e hospital, las bacterias d e tuberculosis re sistentes a un an tib ió tico se reprodujeron m ás ráp idam ente q ue las sensibles a l an tib ió tico (p o rq ue e l paciente era tratado con an tib ió ticos). Ta les resultados, y cientos de otros sim ilares, dem uestran que, e n la com petencia por sobrev iv ir y reproducirse, los ganadores se determ inan n o por e l azar, s in o por los caracteres q ue poseen. La selección natural m odifica las poblaciones con el paso d el tiem po l a observación y los experim entos sugieren q ue los cuatro postu lados d e D arw in y W a lla ce son sólidos. La lógica sugiere q ue la a tn secu en ria resultante debe ser e l cam b io a lo largo d e l tiem po en las características d e las poblaciones. En S origen de las espe cies, D a rw in p ropuso e l sigu iente e jem p lo : "T om em o s e l caso de u n lobo, q ue se a lim enta d e diversos an im a les y (los) atrapa me d iante... ve loc idad ... Los lobos m ás veloces y esbeltos tend rían las m ejores posib ilidades d e sobrevivir, y d e esta form a de conservarse o se r seleccionados... A ho ra b ien, s i u n leve cam b io in n a to d e h á b ito o estructura beneficiara a u n lobo ind iv idua l, éste tendría la m ayo r p rob ab ilid ad de so b rev iv ir y dejar descendientes. A lgunas d e sus crias probab lem ente heredarían los m ism os hábitos o es- tn icturas y , m ediante la repetición d e este proceso, se pod ría for m ar una nueva va r ie d ad '. E l m ism o argum ento sería ap licab le a las p e s a s d e l lob o ; las m ás ráp idas o las q ue están m ás a leñ a tendrían m ayores posib ilidades d e evad ir a sus depredadores y transm itirían d ichos caracteres a su progenie. O bserva q ue la se lecc ión n a tu ra l ac túa sobre los ind iv id uos d en tro d e un a pob lación . L a in flu en c ia d e la selección sobre el des tin o de los in d iv id u o s a la larga tien e consecuencias para la p ob la c ió n e n su to ta lid ad . A l p aso d e las generaciones, la p ob la c ió n cam b ia co n fo rm e au m e n ta e l po rcen ta je d e in d iv id u o s que heredan caracteres favorables. U n in d iv id u o n o evo lu c io na , pero un a p ob la c ió n s í lo hace. A u n q u e resulta m ás fácil co m p rend er có m o la selección na tu ra l generaría cam b ios d en tro d e un a m ism a especie, e n c ir cunstancias adecuadas e l p roceso puede p rod uc ir especies co m p le tam en te nuevas. E n el cap ítu lo 16 estud iarás las circunstancias q ue dan origen a espedes nuevas. 40 50 Pak ice tus Am bulocctus Dorudon Fhodocotus A F IG U R A 14-7 L a e v o lu d ó n d e la b a lle n a Durante los últimos 50 millones de años, las baBenas evolucionaron de ser animales terrestres de cuatro patas, a remadores semtacuáticos. a nadadores acuáticos con patas traseras encogidas, hasta los habitantes del océano con cuerpo liso de la actualidad. P R E G U N T A l a historia fósil d e algunos tipos d e organismos modernos, como los tiburones y cocodrilos, muestra que su estructura y apariencia cam bió m uy poco a k> largo d e cientos d e millones de años. Esta falta de cambio, ¿es evidencia de q ue tales organismos no evolucionaron con e l paso del tiempo? www.FreeLibros.me
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