Ciencias NaturalesTema: Teorías y pruebas de la evolución de las especies

Introducción a Evolución

Generalmente se denomina evolución a cualquier proceso de cambio en el tiempo. En el contexto de las Ciencias de la vida, la evolución es un cambio en el perfil genético de una población de individuos, que puede llevar a la aparición de nuevas especies, a la adaptación a distintos ambientes o a la aparición de novedades evolutivas.

Hecho evolutivo y teoría de la evolución

¿Cuál es la diferencia?

Se denomina hecho evolutivo al hecho científico de que los seres vivos están emparentados entre sí y han ido transformándose a lo largo del tiempo.

La teoría de la evolución es el modelo científico que describe la transformación y diversificación evolutivas y explica sus causas.

Teorías antiguas acerca de la evolución

Antiguos griegos Pensadores orientales

Antiguos griegos

Varios filósofos griegos de la antigüedad discutieron ideas que involucraban cambios en los organismos vivos a través del tiempo. Anaximandro (610-546 a. C.) propuso que los primeros animales vivían en el agua y que los animales terrestres fueron generados a partir de ellos. Empédocles (490-430 a. C.) escribió acerca de un origen no sobrenatural de los seres vivos, sugiriendo que la adaptación no requiere un organizador o una causa final.

Aristóteles (384-322 a. C.), uno de los filósofos griegos más influyentes, es además el primer naturalista cuyo trabajo se ha conservado con detalle. Las obras de Aristóteles contienen algunas observaciones e interpretaciones muy astutas conjuntamente con mitos y errores diversos que reflejan el estado irregular del conocimiento en su época.

No obstante, es notable el esfuerzo de Aristóteles en exponer las relaciones existentes entre los seres vivos como una scala naturae ―tal como se describe en Historia animalium― en la que los organismos se clasifican de acuerdo con una estructura jerárquica, «escalera de la vida» o «cadena del Ser», ordenándolos según la complejidad de sus estructuras y funciones, con los organismos que muestran una mayor vitalidad y capacidad de movimiento descritos como «organismos superiores».

Pensadores orientales

Algunos antiguos pensadores chinos expresaron ideas sobre el cambio de las especies biológicas. Zhuangzi, un filósofo taoísta que vivió alrededor del siglo IV a. C., mencionó que las formas de vida tienen una habilidad innata o el poder (hua 化 ) para transformarse y adaptarse a su entorno. Según Joseph Needham, el taoísmo niega explícitamente la fijeza de las especies biológicas y los filósofos taoístas especularon que las mismas han desarrollado diferentes atributos en respuesta a distintos entornos.

De hecho, el taoísmo se refiere a los seres humanos, la naturaleza y el cielo como existentes en un estado de «constante transformación», en contraste con la visión más estática de la naturaleza típica del pensamiento occidental.

Teorías durante el siglo XVII

Erasmus Darwin

Médico y naturalista británico, propuso que la vida había cambiado, pero no presentó un mecanismo claro de cómo ocurrieron estos cambios.

Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon Entre mediados y bien entrado su

siglo, propuso que las especies (pero solo las que no habían sido el producto de la creación divina) pueden cambiar. Esto fue una gran contribución sobre el primitivo concepto que todas las especies se originan en un creador perfecto y por lo tanto no pueden cambiar debido a su origen.

El botánico suizo Linneus Intentó clasificar todas las

especies conocidas en su tiempo (1753) en categorías inmutables. Muchas de esas categorías todavía se usan en biología actual. La clasificación jerárquica Linneana se basaba en la premisa que las especies eran la menor unidad clasificable, y que cada especie (o taxón) estaba comprendida dentro de una categoría superior.

William "Strata" Smith (1769-1839) Empleado por la industria

minera inglesa, desarrolló el primer mapa geológico preciso de Inglaterra.

El también, de sus viajes desarrolló el Principio de la Sucesión Biológica. La idea sostiene que cada período de la historia de la Tierra tiene su particular registro fósil. En esencia Smith dio comienzo a la ciencia de la estratigrafía, la identificación de las capas de roca basada, entre otras cosas, en su contenido fósil.

Georges Cuvier (1769-1832) Brillante paleontólogo, experto en

anatomía y zoología, adversario de peso de las teorías de la evolución, propuso la teoría de las catástrofes para explicar la extinción de las especies. Pensaba que los eventos geológicos dieron como resultados grandes catástrofes (la más reciente, el diluvio universal). Esta visión era bastante confortable para la época y fue ampliamente aceptada. Cuvier propuso la existencia de varias creaciones que ocurrieron luego de cada catástrofe. Louis Agassiz (1807-1873) propuso entre 50 y 80 catástrofes seguidas de creaciones nuevas e independientes.

Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829) El científico que acuñó el

término biología, el que separó invertebrados de vertebrados, concluyó audazmente, que los organismos más complejos evolucionaron de organismos más simples preexistentes. El propuso la herencia de los caracteres adquiridos para explicar, entre otras cosas, el largo del cuello de la jirafa.

La teoría Lamarckiana dice que el cuello de las jirafas actuales es largo en razón que sus antepasados progresivamente ganaron cuellos más largos por el esfuerzo de conseguir comida en niveles cada vez más altos de los árboles. El trabajo de Lamarck dio vida a una teoría que señalaba la existencia de cambios en las especies en el tiempo debido al uso o desuso de sus órganos y postuló un mecanismo para ese cambio.

La teoría de la selección natural de Charles Darwin y Alfred Wallace

Charles Darwin y Alfred Wallace, ambos trabajando independientemente, realizaron extensos viajes y, eventualmente, desarrollaron la misma teoría acerca de cómo cambió la vida en el transcurso del tiempo como así también cual fue el mecanismo para ese cambio: la selección natural.

Charles Darwin En Inglaterra, Charles Darwin estudió

medicina sin concluirla en la Universidad de Edimburgo y para clérigo en Cambridge, también sin concluir, allí en cambio se manifestó su inclinación por las ciencias naturales. Obtuvo, a sus veintidós años, una plaza ("ad honorem", por recomendación de sus profesores de Cambridge) en el H.M.S. Beagle (His Majesty's Ship) al mando de Robert FitzRoy, de veintiséis. Reinaba por aquel entonces la reina Victoria. Este viaje dio a Darwin una oportunidad única para estudiar la adaptación y obtener un sinnúmero de evidencias que fueron utilizadas en su teoría de la evolución. Darwin dedicó mucho tiempo a coleccionar especímenes de plantas, animales y fósiles y a realizar extensas observaciones geológicas.

Al retornar a Inglaterra en 1836, comenzó (con la ayuda de numerosos especialistas) a catalogar su colección y a fijar varios puntos de su teoría:

1. Adaptación: todos los organismos se adaptan a su medio ambiente

2. Variación: todos los organismos presentan caracteres variables, ellas son una cuestión de azar, aparecen en cada población natural y se heredan entre los individuos. No las produce una fuerza creadora, ni el ambiente, ni el esfuerzo inconsciente del organismo, no tienen destino ni dirección, pero a menudo ofrecen valores adaptativos positivos o negativos.

3. Sobre-reproducción: Todos los organismos tienden a reproducirse más allá de la capacidad de su medio ambiente para mantenerlos (esto se basó en las teorías de Thomas Malthus señaló que las poblaciones tienden a crecer geométricamente hasta encontrar un límite al tamaño de su población dado por la restricción, entre otros, de la cantidad de alimentos).

4. Debido a que no todos los individuos están adaptados por igual a su medio ambiente, algunos sobrevivirán y se reproducirán mejor que otros, esto es conocido como selección natural. Algunas veces se hace referencia a este hecho como "la supervivencia del más fuerte", pero en realidad tiene más que ver con los logros reproductivos del organismo más que con la fuerza del mismo.

Alfred Russel Wallace

A diferencia de Darwin que pertenecía a la clase alta inglesa, Alfred Russel Wallace (1823-1913) también inglés, provenía de un estrato social diferente. Wallace pasó muchos años en Sudamérica, publicó sus notas en Viajes en el Amazonas y el Río Negro en 1853.

En 1854, Wallace abandonó Inglaterra para estudiar la historia natural de Indonesia, donde contrajo malaria. Se dice que presa de la fiebre Wallace se las arregló para escribir sus ideas acerca de la selección natural: "...que la perpetua variabilidad de todos los seres vivos tendría que suministrar el material a partir del cual, por la simple supresión de aquellos menos adaptados a las condiciones del medio, solo los más aptos continuarán en carrera".

En 1858, Darwin recibió una carta de Wallace, en la cual detallaba sus conclusiones que era iguales a la aún no publicadas teoría de Darwin sobre la evolución y adaptación. Darwin y sus colegas leyeron el trabajo de Wallace el primero de Julio de 1858 en una reunión de la Sociedad Linneana, junto con la presentación del mismo Darwin sobre el mismo tema.

El trabajo de Wallace, publicado en 1858, fue el primero en definir el rol de la selección natural en la formación de las especies. En conocimiento del mismo Darwin se apresuró a publicar, en noviembre de 1859, su mayor tratado, El origen de las especies.

Este libro influyó profundamente en el pensamiento acerca de nosotros mismos y, conjuntamente con las teorías astronómicas de Copérnico y Galileo (siglos XVI y XVII), cambió la forma de pensar del mundo occidental, es claro que estos pensamientos se contradicen con la interpretación literal de la Biblia.

En sus censuradas memorias (censuradas por su esposa y recuperadas por su nieta) Darwin llegó a escribir "Nunca llegué a percibir cuán ilógico era afirmar que creía en lo que no podía entender y en lo que de hecho es ininteligible. Podría haber dicho con absoluta verdad que no deseaba discutir ningún dogma; pero nunca llegué al absurdo de sentir y decir: "creo en lo que es increíble".

En base a lo relatado si bien la teoría de la evolución se atribuye generalmente a Darwin, para ser correctos es necesario mencionar que ambos, Darwin y Wallace, desarrollaron la teoría. Los restos de Darwin, fallecido en 1882, fueron sepultados en la Abadía de Westminster, al lado de Newton. Años después a su lado fue sepultado quien lo había obligado a escribir El origen de las especies: Alfred Rusell Wallace.

Gregor Johann Mendel (20 de julio de 1822/6 de enero de 1884)

Fue un monje agustino católico y naturalista nacido en Heinzendorf, Austria (actual Hynčice, distrito Nový Jičín, República Checa) que describió, por medio de los trabajos que llevó a cabo con diferentes variedades del guisante o arveja (Pisum sativum), las hoy llamadas leyes de Mendel que rigen la herencia genética.

Los primeros trabajos en genética fueron realizados por Mendel. Inicialmente efectuó cruces de semillas, las cuales se particularizaron por salir de diferentes estilos y algunas de su misma forma. En sus resultados encontró caracteres como los dominantes que se caracterizan por determinar el efecto de un gen y los recesivos por no tener efecto genético sobre un fenotipo heterocigótico.

Su trabajo no fue valorado cuando lo publicó en el año 1866.

Leyes de Mendel

Primera ley o principio de la uniformidad: «Cuando se cruzan dos individuos de raza pura, los híbridos resultantes son todos iguales». El cruce de dos individuos homocigotos, uno de ellos dominante (AA) y el otro recesivo (aa), origina sólo individuos heterocigotas, es decir, los individuos de la primera generación filial son uniformes entre ellos (Aa).

Segunda ley o principio de la segregación: «Ciertos individuos son capaces de transmitir un carácter aunque en ellos no se manifieste». El cruce de dos individuos de la F1 (Aa) dará origen a una segunda generación filial en la cual reaparece el fenotipo "a", a pesar de que todos los individuos de la F1 eran de fenotipo "A". Esto hace presumir a Mendel que el carácter "a" no había desaparecido, sino que sólo había sido "opacado" por el carácter "A" pero que, al reproducirse un individuo, cada carácter se segrega por separado.

Tercera ley o principio de la combinación independiente: Hace referencia al cruce poli híbrido (mono híbrido: cuando se considera un carácter; poli híbrido: cuando se consideran dos o más caracteres). Mendel trabajó este cruce en guisantes, en los cuales las características que él observaba (color de la semilla y rugosidad de su superficie) se encontraban en cromosomas separados. De esta manera, observó que los caracteres se transmitían independientemente unos de otros. Esta ley, sin embargo, deja de cumplirse cuando existe vinculación (dos genes están muy cerca y no se separan en la meiosis).

Algunos autores obvian la primera ley de Mendel, y por tanto llaman «primera ley» al principio de la segregación y «segunda ley» al principio de la transmisión independiente (para estos mismos autores, no existe una «tercera ley»).

Neodarwinismo

Neodarwinismo es un término acuñado en 1895 por el naturalista y psicólogo inglés George John Romanes (1848-1894) en su obra Darwin and after Darwin. El término describe un estado en el desarrollo de la teoría evolutiva que se remonta al citólogo y zoólogo germano August Weismann (1834-1914), quien en 1892 proveyó evidencia experimental en contra de la herencia lamarckiana y postuló que la reproducción sexual en cada generación crea una nueva y variable población de individuos. La selección natural, entonces, puede actuar sobre esa variabilidad y determina el curso del cambio evolutivo.

Por lo tanto, el neodarwinismo ―o sea, la ampliación de la teoría de Darwin― enriqueció el concepto original de Darwin, haciendo foco en el modo en que la variabilidad se genera y excluyendo la herencia lamarckiana como una explicación viable del mecanismo de herencia. Wallace, quien popularizó el término «darwinismo» para 1889, incorporó plenamente las nuevas conclusiones de Weismann y fue, por consiguiente, uno de los primeros proponentes del neodarwinismo.

Teorías actuales

Teoría neutralista de la evolución molecularA mediados de la década de 1970, Motoo Kimura formuló la teoría neutralista de la evolución molecular, estableciendo de manera firme la importancia de la deriva génica como el principal mecanismo de la evolución. Hasta la fecha continúan los debates en esta área de investigación. Uno de los más importantes es acerca de la teoría del equilibrio puntuado, una teoría propuesta por Niles Eldredge y Stephen Jay Gould para explicar la escasez de formas transicionales entre especies.

Síntesis evolutiva moderna

Este sistema de hipótesis del proceso evolutivo se originó entre 1937 y 1950. En contraste con el concepto neo darwiniano de Weismann y Wallace, la teoría sintética incorporó hechos de campos diversos de la biología, como la genética, la sistemática y la paleontología. Por esta razón, la frase «teoría neo darwiniana» no debe confundirse con la «teoría sintética».

De acuerdo a la gran mayoría de los historiadores de la Biología, los conceptos básicos de la teoría sintética están basados esencialmente en el contenido de seis libros, cuyos autores fueron: el naturalista y genetista ruso americano Theodosius Dobzhansky (1900–1975); el naturalista y taxónomo alemán americano Ernst Mayr (1904-2005); el zoólogo británico Julian Huxley (1887–1975); el paleontólogo americano George G. Simpson (1902–1984); el zoólogo germano Bernhard Rensch (1900–1990) y el botánico estadounidense George Ledyard Stebbins (1906–2000).

La llamada «síntesis evolutiva moderna» es una robusta teoría que actualmente proporciona explicaciones y modelos matemáticos sobre los mecanismos generales de la evolución o los fenómenos evolutivos, como la adaptación o la especiación. Como cualquier teoría científica, sus hipótesis están sujetas a constante crítica y comprobación experimental. Theodosius Dobzhansky, uno de los fundadores de la síntesis moderna, definió la evolución del siguiente modo: «La evolución es un cambio en la composición genética de las poblaciones. El estudio de los mecanismos evolutivos corresponde a la genética poblacional.»

La síntesis moderna de la evolución se basa en tres aspectos fundamentales

1- La ascendencia común de todos los organismos de un único ancestro.

2- El origen de nuevos caracteres en un linaje evolutivo.

3- Los mecanismos por los que algunos caracteres persisten mientras que otros desaparecen.

Pruebas de la evolución

Los fósiles

El estudio de los fósiles ha permitido reconstruir series ordenadas de mayor a menor antigüedad, que representa la historia evolutiva de determinados grupos de animales y vegetales.

Los órganos homólogos Es frecuente encontrar estructuras que proceden de una estructura común en animales diferentes. Se llaman órganos homólogos a aquellos que tienen un mismo órgano de origen, aunque realicen distintas funciones en animales diferentes; por ejemplo, la aleta de una ballena, el ala del murciélago y la mano del gato son órganos homólogos.

Avances de la biología molecularEn los últimos 20 años, los avances de la biología molecular han puesto de manifiesto abundantes semejanzas que presenta seres vivos con apariencia externa muy diferente. Se ha podido comprobar que:

Todos tienen los mismos ácidos nucleicos y el mismo plan de código genético.

Los procesos básicos del metabolismo son similares y hasta idénticos.

Las moléculas vitales son idénticas o presentan solamente pequeñas diferencias.