Evolución Dawiniana, selección natural, origen de la vida y de las especies.

De: Alias de MSNDriver_Op (Mensaje original) Enviado: 18/01/2004 5:01

“Por razones que no tengo del todo claras, el darwinismo parece necesitar una defensa mayor que otras verdades establecidas de manera similar en otras ramas de la ciencia. Muchos de nosotros, de hecho la mayoría, no comprendemos la teoría cuántica, o las teorías de Einstein sobre la relatividad general y especial, pero esto no nos lleva a oponernos a estas teorías. …. Supongo que un problema con el darwinismo … es que todo el mundo cree que lo comprende….Es casi como si el cerebro humano estuviese diseñado específicamente para no entender el darwinismo, o para encontrarlo difícil de creer”.
Extraído de “El relojero ciego”, Richard Dawkins, biólogo de la Universidad de Oxford.

Qué es la evolución.
Evolución es el proceso por el cual la vida se ha desarrollado en la Tierra. Las especies que existen ahora son el producto de la evolución.

La evolución como teoría y como hecho.
Son las dos. La evidencia de que las especies han cambiado a lo largo de la historia de la Tierra es proporcionada por los expedientes fósiles, por patrones de similaridad fisiológica, biológica y genética en los organismos; por los experimentos de laboratorio que demuestran la habilidad de los seres vivientes para mutar a través de las generaciones. En este sentido la evolución es un hecho. Las teorías de la evolución tratan de explicar el porqué y cómo tuvieron lugar. El hecho de la evolución no está cuestionado por los científicos, aunque hay todavía debates vigorosos.
El término evolución en biología significa cambio, cambio en la forma y comportamiento de los organismos a medida que se suceden las generaciones. Además, el concepto actual de evolución implica que dicha evolución se ha producido a partir de un origen común, de modo que la actual diversidad de especies se ha generado por sucesivas divisiones de las “ramas” del árbol de la vida hasta llegar a un único y remoto antepasado común de todas las formas vivas actuales. La evolución no tiene un fin en si misma, si no que es la selección natural el mecanismo por el cual se llevan a cabo estos cambios. Por tanto selección natural y evolución no son sinónimos.

Selección Natural.
La selección natural es el mecanismo básico de la evolución. Todos los organismos vivientes se adaptan a condiciones ambientales específicas. Dentro de cada especie, sin embargo, la variación genética conduce a un grado de variación en las características físicas entre diferentes individuos. Algunas variaciones permiten a aquellos que las poseen funcionar más efectivamente en su medio ambiente particular, dándoles más oportunidades de vida suficientemente larga y saludable para producir descendencia. Esta es la selección natural: organismos mejor adaptados tienen más probabilidad de reproducirse.
La teoría de la selección natural de Darwin para explicar la evolución de las especies, es la única teoría unificada que tenemos hasta el momento para entender la vida. En efecto, se ha dicho que nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución. Sin embargo, la aproximación evolutiva para dar respuesta a las cuestiones biológicas es relativamente moderna y ha supuesto una de las principales revoluciones en biología durante los últimos 100 años. Hasta la aplicación de la teoría de la selección natural, las aproximaciones al estudio de la biología se quedaban en la respuesta al ¿cómo?, pero faltaba responder al ¿por qué?. Gracias a esta teoría ya podemos responder al ¿por qué?.
Todo mundo hemos oído hablar de “evolución por selección natural”, y hemos escuchado lo de la “supervivencia del más apto”. Esta segunda expresión no la usó Darwin, sino uno de sus seguidores (creo que Huxley), y muchas veces se presta a malentendidos. No porque no sea cierta, sino porque parece evocar la imagen de un individuo, “el más apto”, que le gana a los otros en el juego de la supervivencia.
Y precisamente uno de los grandes problemas para entender cómo funciona la evolución es la dificultad que tenemos para pensar no en individuos, sino en poblaciones. Este problema, señalado por Ernst Mayr, no lo enfrentan sólo quienes estudian biología (o los creacionistas que intentan estudiar evolución), sino que fue uno de los escollos que retrasó el desarrollo de las modernas teorías evolutivas.
Para entender cómo la idea de población es central para el concepto de evolución, veamos la definición que proporciona José Sarukhán en Las musas de Darwin: evolución es el cambio en las frecuencias géneticas de una población.
Por un fenómeno al azar que se conoce como mutación, continuamente nacen individuos con variantes nuevas, pero de ninguna manera los hábitos o necesidades de estos individuos determinan en que dirección se producirán las mutaciones. Sin embargo, las mutaciones son una inagotable fuente de novedades sobre las que la selección natural actúa impulsando la evolución. Las mutaciones por si solas no producen nuevas especies. Se puede decir que la selección natural es el agente de cambio más importante simplemente porque del total de variaciones posibles en un organismo se seleccionan aquellas que son más favorables en un determinado entorno. La selección natural tampoco persigue un objetivo. Es más, no hay variantes mejores que otras en sentido absoluto, sino que todo depende de las circunstancias del entorno. Lo que es favorable en un momento dado, puede no serlo en otro.

Supervivencia de los más aptos.
¿Qué quiere decir esto? Pues simplemente que cuando en una población, digamos de humanos, la frecuencia con que encontramos ciertos genes aumenta o disminuye, se dice que esa población (que puede ser la totalidad de una especie o un subconjunto de la misma) está evolucionando. O lo que es lo mismo, cambiando.
Supongamos que en nuestra población de humanos comienzan a aparecer (como resultado de mutaciones al azar) algunos individuos con, por ejemplo, seis dedos en las manos. Si esta característica les confiere alguna ventaja, como defenderse mejor de sus enemigos, o gustarle más a las hembras, es probable que los hijos de estos individuos, si heredan sus seis dedos, serán también más exitosos, al igual que sus hijos, y así. Al final, el resultado es que el número de individuos de seis dedos en la población habrá aumentado. O lo que es lo mismo: la frecuencia con la que el gen mutante de seis dedos aparece en la población habrá aumentado. Al paso de miles de años, la especie humana puede haberse convertido en algo nuevo: unos seres de seis dedos.
Por supuesto que mi ejemplo es una simplificación exagerada. Pero sirve para mostrar que no se necesitó de un “diseñador inteligente”, sino únicamente de la selección natural (otra expresión ligeramente desafortunada, pues nos hace pensar en que, si hay selección, debe haber un “seleccionador”). La “selección natural” no es sino una forma de expresar el hecho de que los individuos cuyas diferencias genéticas les dan alguna ventaja sobrevivirán más fácilmente, y sus hijos también, por lo que su presencia en la población irá aumentando hasta que la totalidad de la población haya cambiado: haya habido una evolución. Donde había una especie ahora hay otra.

Malentendidos de la Evolución y la Selección Natural.
El concepto de selección natural es mal interpretado muchas veces. Una persistente mal interpretación es que la selección natural actúa a través de diferencias en la tasa de mortalidad de los organismos o diferencias en la supervivencia. Esto es consecuencia de frases como “la supervivencia de los más adaptados” o “la supervivencia del más fuerte”. Sin embargo, la selección natural actúa de una forma mucho más sutil y menos llamativa. Mientras un organismo deje exitosamente más descendientes a la siguiente generación, con el tiempo sus genes serán mas frecuentes en la población, y cuantos menos descendientes dejen, sus genes con el tiempo llegaran a desaparecer. En resumen, la selección natural opera únicamente a través de diferencias en el éxito reproductivo o “fitness” individual; dicho de otro modo: en la habilidad para perpetuarse a si mismo. A fin de cuentas de lo que se trata es de vivir para reproducirse. Pensar en la selección natural únicamente en términos de lucha por la supervivencia conlleva, por ejemplo, a que generalmente se considere que aquellos individuos más rápidos o más fuertes tienen una ventaja evolutiva sobre aquellos más lentos o débiles. Si este fuera el caso todas las especies tenderían a aumentar su fuerza y rapidez, lo cual evidentemente no ocurre. Además, ser más fuerte puede provocar una reducción en la energía que se dedica a la reproducción para así poder aumentar la fortaleza. Mediante el mecanismo de la selección natural se pueden explicar determinadas características de los individuos que no se pueden entender desde el punto de vista de la simple competencia por los recursos del medio y la lucha por la supervivencia.
Otra mal interpretación de la teoría de la evolución, es que se supone que la evolución se dirige o tiende de forma espontánea hacia formas de vida cada vez más “elevadas” o más complejas. Con lo que se suele suponer que los seres humanos somos la consecuencia lógica o esperada de la evolución. Sin embargo, esto no es cierto, no somos el resultado necesario de la evolución sino una mera circunstancia. Como decía Stephen Jay Gould, si la cinta de la vida se rebobinara y volviera a empezar otra vez desde el principio, el planeta tierra estaría ahora poblado por una variedad completamente diferente de formas de vida, entre las que no nos encontraríamos nosotros.
Si miramos el registro fósil podemos ver que ni la historia evolutiva de los mamíferos, ni la de los hominoideos (grupo de primates entre los que se encuentra el hombre), refleja un patrón de aparición y progresivo dominio sobre las demás criaturas gracias a sus “superiores características”, especialmente su inteligencia. Dicho de otro modo, un biólogo extraterrestre que presenciara la vida en la tierra hace algunos millones de años habría predicho un gran futuro a los dinosaurios y un futuro muy negro a los mamíferos que ya existían, y se habría equivocado. Otro visitante, habría dicho hace diez millones de años que los hominoideos reinarían para siempre en los bosques del viejo mundo, errando por completo, puesto que otro grupo de primates no hominoideos y menos inteligentes (los cercopitecoideos) es en la actualidad mucho más numerosos y variado que ellos. Si la visita se hubiera producido hace seis millones de años, el viajero del espacio estaría convencido de que la ruina total de todo el grupo de hominoideos era inminente, ya que los hominoideos eran habitantes de bosques húmedos que estaban en progresiva regresión frente a ecosistemas más abiertos y secos. Sin embargo, el cambio ecológico que en ese momento estaba perjudicando tanto a los hominoideos iba a proporcionar la aparición de un tipo de hominoideos bípedos que más adelante daría lugar a una especie, la nuestra, que poblaría el mundo y terminaría produciendo, también, biólogos. Incluso hace tan solo 60.000 años, cuando los neandertales se extendían por toda Europa, Asia central y Oriente Próximo ¿quién podría haber pronosticado que los humanos modernos, nuestros antepasados, saldrían del continente africano y serían la causa de la extinción de los neandertales algunos miles de años después? Y ahora que en breve hemos visto como han ocurrido las cosas en el pasado ¿quién se atreverá a vaticinar el futuro de la biosfera?

El proceso de la Selección Natural.
La selección natural es un proceso que ocurre sobre generaciones sucesivas. Veamos un resumen del razonamiento de Darwin. Si toda la descendencia que un organismo puede producir son capaces de sobrevivir y reproducirse pronto cubrirán la Tierra. Darwin ilustra este principio con un ejemplo, el de los elefantes:
“El elefante es reconocido como el animal que mas lentamente se reproduce
es seguro de asumir que inicia su reproduccion a los 30 años y mantiene su capacidad reproductiva hasta los 90 años: en un periodo de 740 a 750 años habrían aproximadamente 19 millones de descendientes del primer par….”
Durante inicios y mediados del siglo 20: se incorpora con fuerza la genética en la “evolución” lo que permite definir la selección natural como Selección Natural es la reproducción DIFERENCIAL de genotipos.
Para que ocurra selección natural se requieren dos cosas escenciales a saber:
1.- Debe de haber una variación heredable de alguna condición.
2.- Debe haber una sobrevivencia y reproducción diferencial asociada a tal condición.
A menos que se cumplan ambos requisitos la adaptación por selección natural no ocurrirá.
Algunos ejemplos prácticos:
– Si algunas plantas crecen mas alto que otras y así evitan ser cubiertas por las otras, podrian producir más semillas, pero si la razón de ese mejor crecimiento es la calidad del suelo y NO porque se tienen los genes para crecer más, entonces NO ocurrirá evolución..
– Si algunos individuos son más rápidos que otros debido a diferencias genéticas, pero el predador es muchísimo más rápido, tampoco habrá evolución.

Selección Estabilizada, Direccional y Diversificante
Existen tres tipos de Selección que intervienen en la evolución de una especie. Tomemos por ejemplo una población de individuos que poseen ciertas características heredables (altura, peso, color, etc…) habrá ciertos individuos que tenderán por médio de su herencia biológica a resaltar o disminuir algunas de esas características pero ninguna de ellas hace a la población más apta para la supervivencia sino que al contrario no la capacitan en ese sentido, por tanto el grueso de la población sin variaciones significativas prevalecerá. A esto se le llama Selección Estabilizada, es decir se eliminan los extremos de la distribución de tales características. Este es el tipo de selección más comunmente encontrado en la naturaleza.
Cuando surge una característica nueva o es resaltada alguna característica ya adquirida pero anteriormente estable que le permite a la población seguir sobreviviendo ocurre Selección Direccional, es decir el grueso de la población cambia, se desplaza hasta que esa característica resaltada ocurre en la gran mayoría de los individuos de esa población. Este es el proceso que la gente más comunmente asocia a la evolución.
Por otro lado si una misma característica es resaltada en ambos extremos (disminuye en un grupo mientras aumenta en otro), o una nueva característica afecta a un grupo de individuos de una población pero se presenta ausente en otro grupo y aún así esto no afecta a la supervivencia de la población, ambos grupos tienden a estar más diferenciados unos de otros. Con el correr de las generaciones esas características hará tan diferentes a ambos grupos que ya no se pueden considerar miembros de una única especie. A esto se le llama Selección Diversificante. Es la menos común de las selecciones naturales y se da principalmente cuando dos (o más) grupos de la misma especie quedan aislados geográficamente.

Evolucion biológica.
Definición 1: cambios en la composición genética de una población a través de generaciones sucesivas, esta definición enfatiza los cambios genéticos, es conocida comunmente como microevolución. Enfatiza la aparición de nuevas formas físicamente distintas que pueden ser agrupadas con otras formas similares en una jerarquia taxonómica. Conocida comunmente como macroevolución.
Definición 2. Cambio gradual de lo viviente desde una forma a otra a través del tiempo, el origen de especies y linages por descendencia desde formas ancestrales y generación de diversidad.

La Selección Artificial.
La cría y/o el cultivo de una especie por parte del hombre “atenta” contra las leyes de la naturaleza. Esto suena terrible, es cierto, pero es así en la mayoría de los casos y no nos damos cuenta. Un ejemplo sencillo: tenemos un jardín en el fondo de nuestra casa que queremos que luzca hermoso, con sus canteros y sus flores en perfecto orden. ¿Cuánto esfuerzo demanda?, ¿porqué?. Esto es muy simple, nosotros tratamos de mantener organizado a nuestro gusto algo que la naturaleza organiza a su “propio gusto”. Y esto tiene que quedar claro, la naturaleza organiza, no desorganiza. La desorganización que nos parece que se produce es una apreciación netamente nuestra (subjetiva además). Tendremos malezas que habrá que controlar, micosis, parásitos de todo tipo, mosquitas, y tantos otros organismos “molestos” que “atacan” nuestro jardín. Por lo tanto la naturaleza da trabajo.
Aquí debemos preguntarnos quien tiene más derecho a vivir, si la mosquita o el jazmín. Por supuesto el jardinero quiere que su jazmín sobreviva y la combatirá exhaustivamente, pero la mosquita también necesita y “quiere” sobrevivir, y “luchará” por ello. Así ocurre en todo emprendimiento, desde el más sencillo hasta el más sofisticado. Los avances científicos colaboran para detener a los que desean sobrevivir a pesar de nuestro disgusto, pero las especies no se darán por vencidas, y así es como se generan las resistencias a insecticidas, agroquímicos, antibióticos, etc.

La Selección Natural fuera de la biología.
Lo que Darwin introdujo con su Teoría de la Evolución va mucho más allá de la biología y lo visto hasta aquí. Pues enunció una alternativa nueva para explicar no solo el origen de las especies biológicas sino que permitió comprender muchos otros fenómenos no directamente asociados con la biología. Incluso áreas del saber como la mercadotecnia y la administración de empresas, para ilustrar esto permitaseme ejemplificarlo usando el mercado de la computación, especialmente el de los sistemas operativos. A comienzo de la década del 90 del siglo pasado el “ecosistema” de los sistemas operativos estaba diversificado, existían varias especies, Windows, DOS, Unix, CP/M, etc…, todos ellos tratando de sobrevivir en la jungla del mercado de la informática. Al cabo de 15 años de carrera evolutiva podemos apreciar que solo aquellos sistemas operativos que se adaptaron al entorno han sobrevivido, DOS es una especie en extinción y no se cree que sobreviva hasta la próxima década. El CP/M está extinto, no hay lugar donde se lo encuentre, mientras que Windows, en base a multiples adaptaciones sucesivas, habiendo resaltado características que mejor encajaban en el mercado pudo sobrevivir, así mismo durante la decada pasada vimos aparecer una nueva especie mutante, Linux que es una “especialización” del sistema operativo Unix original, mientras que este último incluso sufrió cambios adaptativos graduales para tener (mas bién mantener) su éxito.
Incluso la Selección Natural puede servir para explicar ciertos fenómenos de la física hasta el grado de servir como explicación racional del origen de los elementos de la tabla periodica. Naturalmente existen 83 elementos básicos, de ellos también existen “mutaciones” llamados isótopos que por ser inestables (se podría interpretar como no adaptados a este universo) no sobreviven debido a su inestabilidad inerente.

El Origen de la Vida.
El compuesto organico más simple encontrado en la naturaleza se llama porteína, se trata de moleculas complejas formadas por hasta cuatro átomos distintos (Oxígeno, Hidrógeno, Carbono y Nitrógeno), la combinación de distintas proteínas conforman lo que ahora conocemos como ADN, que no es más que una supermolecula. Las proteínas también son suceptibles a la Selección Natural debido a que cuanto más compleja es una molecula más facil es que sus enlaces se rompan, por tanto solo aquellas moleculas proteicas capaces de sobrevivir a un ambiente hostil gozarán de una supervivencia prolongada. El proceso por el cual estas moleculas sobreviven no es otro que la Selección Natural… pero también la Evolución. En efecto, los científicos de la Abiogénesis (rama de la biología y la química que estudia el origen de la vida) han determinado en base a experimentos que la vida apareció como resultado de la acumulación de variaciones en complejos proteicos más simples que los que hoy conocemos, de hecho el ADN es una molecula “reciente” surgida de la mutación de una supermolecula más primitiva y sencilla, y por tanto más estable, el ARN (también llamado ADN mitocondrial).
Al famoso experimento de Oparin hace 50 años le han sucedido otros más refinados que nos permiten decir con razonable grado de certeza que la vida apareció como un fenómeno totalmente natural. Por ejemplo en el Instituto de Investigación Scripps en La Jolla California, Gerald Joyce y Martin Wright han obtenido ribosomas (proteías de las que se compone el ácido desoxiribonucleico o ARN) que se reproducen indefinidamente en un tubo de ensayo. Las mutaciones acumuladas durante las siguientes generaciones mejoraron la taza de replicación de las mismas. La población se duplicaron en el plazo de una hora. En una entrevista del trabajo de Joyce, el biólogo Andrew Ellington dijo: “Durante el curso de muchos ciclos de continua evolución solo los mas rápidos y fecundos ribosomas sobrevivieron. Está claro que los ribosomas han evolucionado en mucho de la misma manera que sus contrapartes bacterianas o humanas: acumulando mutaciones”.
Ellington toma un acercamiento distinto en su propia investigación: desarrollando un organismo artificial no encontrado en la naturaleza. Él ha alimentado con un veneno de acción lenta a un lote de bacterias comunes en el intestino, las E. coli. El veneno enferma a las pequeñas criaturas y las mata generalmente después de apenas tres generaciones – pero algunas de ellas desarrollaron mutaciones que les permitieron adaptarse al veneno. Estos sobrevivientes se reprodujeron rápidamente, creando una nueva especie de vida en la Tierra.
En un experimento anunciado en septiembre de 2003, David Bartel y Peter Unrau mezclaron trillones de moléculas orgánicas al azar en una solución química, permitiendoles mutar, y seleccionaron los especímenes más aptos. Después de repetir el proceso durante muchas generaciones, obtuvieron tres conjuntos de ribosomas artificiales capaces de fabricar una cadena de ARN corta, pero no todavía la estructura completa.
Mientras tanto, los laboratorios de Thomas Cech y de Michael Yarus en la universidad de Colorado en Boulder están desarrollando moléculas de ARN que pueden sintetizar proteínas. Además, dos científicos alemanes, Gunther Wachtershauser y Claudia Huber, han demostrado que los compuestos biológicos pueden formarse espontáneamente en una mezcla de agua caliente y gases volcánicos, como debió haber sido normal en la Tierra temprana.
Todo esto es prueba de que, como dije unos párrafos atrás, el origen de la vida es un fenómeno natural y reproducible, y que la Selección Natural Darwiniana es muy problablemente el mecanismo que le dió origen.
Diego Romero.
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