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Evidencias • Evidencias genéticas de la evolución • 15 cápsulas

¿Qué son las evidencias genéticas de la evolución?

Las evidencias genéticas de la evolución son las similitudes que existen en el genoma y su expresión, en diferentes especies. Son una evidencia de la existencia de ancestros comunes.

Desde el siglo XVIII, los científicos estudiaban los parecidos anatómicos de diferentes animales. Después, en el siglo XX se empezaron a hacer estudios comparando la composición molecular de las proteínas en diferentes especies. Moléculas y anatomía apuntaban a lo mismo: los animales parecían tener un origen común.

Pero no fue sino hasta el siglo XX, cuando se empezaron a secuenciar los genomas de distintas especies y se confirmó lo que ya se sospechaba a partir de los parecidos anatómicos y moleculares. Genomas, moléculas y órganos cuentan la misma historia.

El ejemplo más popular es el hecho que los chimpancés y los humanos compartimos el 98% del genoma.

Mientras más recientemente hayan divergido dos especies, más parecido es su genoma.

También existen evidencias anatómicas, geográficas, geológicas, moleculares y paleontológicas de la evolución.

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El ADN mitocondrial en los animales

Las mitocondrias son las componentes de todas las células que juegan un papel vital en la producción de energía de los organismos vivos.

Esta función tan básica ha provocado que tengan una estructura muy estable: en todo el reino animal, el ADN que lleva a cabo esta función es asombrosamente uniforme.

Los mismos 37 genes especifican los mismos conjuntos de moléculas en todos los animales multicelulares.

Los genes están organizados en la hebra de ADN, en todas las especies, de manera muy consistente.

Una de las razones por las que el ADN mitocondrial tiene esta singular característica es que dentro de un mismo individuo, las células se clonan, por lo que todas las mitocondrias son idénticas. Además, se hereda de la madre pues la mitocondria de los espermatozoides se desintegra en el momento de la fertilización.

Al ADN mitocondrial no lo afecta la recombinación genética que sucede durante la meiosis lo que implica que las mutaciones que pueda tener, pasan intactas de generación en generación.

Esto ha dado lugar a que las variaciones de ADN mitocondrial entre especies y dentro de especies puedan ser utilizadas para estimar la antigüedad de ancestros comunes y la distancia evolutiva entre especies y poblaciones.

La técnica ha sido usada para confirmar que las poblaciones africanas son las más antiguas, que Homo sapiens apareció en África, que el origen de todos los humanos modernos es de hace entre 140 y 290 ka, que Australia y Papúa Nueva Guinea fueron pobladas hace 50 ka, que América fue colonizada hace 15 ka y que todo humano vivo el día de hoy lleva el ADN mitocondrial de una abuela común que vivió en África hace 10 mil generaciones.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Reader, John, (2011) Missing Links: In Search of Human Origins p. 112

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El color de la piel

Una característica obvia que diferencía a la gente de distintas regiones del mundo es el color de la piel.

La pregunta natural es si esto es resultado de la evolución o simplemente un reflejo del parentesco entre la gente.

Las diferencias en el tono de la piel se deben básicamente a diferentes concentraciones de melanina, que funciona como un bloqueador solar.

Se ha encontrado una correlación muy grande entre los niveles de radiación ultravioleta en distintas regiones del planeta y las variaciones en la pigmentación de la piel.

El gen MC1R está relacionado, en humanos y otros animales, al color de cabello y piel: distintas mutaciones en ese gen explican diferencias en tonos.

Por lo tanto, las diferencias genéticas, resultado de la selección natural, son las responsables de las diferencias en los tonos de la piel de los habitantes de distintas regiones del planeta.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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¿Cómo obtenemos el color de nuestra piel?
       
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Referencias:
Referencia. Carroll, Sean B., () The Making of the Fittest. p. 168

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El cromosoma 2 de los humanos

El cromosoma 2 de los humanos es el resultado de la fusión de dos cromosomas de simios.

En algún momento después de la aparición del ancestro común entre los homínidos y los simios, sucedió una mutación que dio como resultado que 2 cromosomas de los simios se convirtieran en un solo cromosoma en los homínidos.

Los chimpancés, gorilas y orangutanes tienen 24 cromosomas y los humanos tenemos únicamente 23.

Los chimpancés, que son nuestros parientes más cercanos, tienen la secuencia de genes de nuestro cromosoma 2, casi idéntica, pero en dos cromosomas distintos.

Con los gorilas y los orangutanes sucede lo mismo, solo que las diferencias son ligeramente más grandes.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Dawkins, Richard, () The Ancestor´s Tale: A Pilgrimage to the Dawn of Evolution. p.

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El gen que controla el desarrollo de ojos

Se sabe desde hace tiempo que las moscas de la fruta pueden sufrir mutaciones que provocan que nazcan sin ojos.

A principios del siglo XXI se hicieron experimentos con los que se identificó al gen responsable y la ubicación de las mutaciones.

Lo interesante de los experimentos es que:

  1. Si el gen sin mutar se activa en otro lugar del genoma dedicado a otra parte del cuerpo, le aparece un ojo a la mosca en esa otra parte del cuerpo.
  2. Si el gen sufre mutación, el ojo no se desarrolla.
  3. Ese mismo gen existe casi idéntico en otras especies vertebradas, como ratones y humanos.
  4. Si el gen se daña en un embrión de ratón, el ratón desarrolla ojos muy pequeños o no los desarrolla.
  5. Más aun, si a la mosca se le pone un gen de ratón, la mosca desarrolla ojo de mosca.

Este tipo de genes son los que se conocen como genes reguladores encargados de activar reacciones en cadena con otros genes para producir estructuras complejas.

En los vertebrados a este gen se le conoce como Pax6. En los humanos se sabe que una mutación en este gen produce enfermedades como aniridia, la falta de iris en el ojo.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Shubin, Neil, () Your Inner Fish: A Journey into the 3.5-Billion-Year History of the Human Body. p. 156

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El origen de las extremidades inferiores

Existe un gen regulador en vertebrados llamado Pitx1.

Se sabe que este gen, además de controlar a otros genes, en los peces tiene que ver con el desarrollo de las aletas pélvicas y en los mamíferos tiene que ver con el desarrollo de los miembros inferiores.

Además, el registro fósil sugiere que la aleta pélvica de los peces es el precursor evolutivo de las extremidades inferiores de los animales de cuatro patas.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias moleculares de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Carroll, Sean B., () The Making of the Fittest. p. 206

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La evolución y su relación con la cantidad de genes

La secuencia de ADN de un ser humano contiene del orden de 3,000 millones de pares de bases. El 98.8% de estas bases son idénticas a las de un chimpancé. Esto quiere decir que sólo el 1.2% de nuestro genoma, 36 millones de pares de bases, es diferente al de los chimpancés.

Nos separamos de la rama de los chimpancés hace alrededor de 6 ma y podemos suponer que en ese tiempo, la mitad de las diferencias, 18 millones, ocurrieron en nuestro genoma y la otra mitad, las otras 18 millones de diferencias, en el de los chimpancés.

También sabemos que dados 2 seres humanos, sus genomas difieren en 3 millones de pares de bases.

La pregunta relevante es: ¿estas diferencias de solo 15 millones de pares de bases contribuyeron a la evolución del ser humano, o son sólo ruido?

Cuando se compara nuestro genoma con el de los ratones, resulta que el 96% de nuestros genes se encuentran en exactamente el mismo orden que en el genoma de ellos.

En 75 millones de años, desde la separación del ancestro de los primates y el de los roedores, los cambios en el ADN no parecen ser muy grandes.

Todo parece indicar que el número de genes no es lo que produce la evolución de los humanos.

Parece que lo que la evidencia genética está diciendo en el caso particular de los primates es que la evolución del hombre se debió más bien a cambios en el control de los genes, no a los genes en sí. Se sabe que las secciones del genoma que se suponía eran basura, en realidad son genes controladores cuya función es permitir o impedir que otros genes se expresen.

Y por supuesto esto se aplica a la evolución de cualquier otra especie.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Carroll, Sean B., () Endless Forms Most Beautiful. p. 270

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La visión de los monos aulladores

Los monos aulladores son monos del nuevo mundo, que tienen visión tricromática, igual a la de los monos del viejo mundo y los simios.

La adquirieron 20 ma más tarde que sus parientes del viejo mundo y de manera independiente, como una adaptación que les permitió escoger las hojas tiernas de entre todo el follaje, como lo hacen los otros primates con visión tricromática.

Al igual que sus parientes africanos y asiáticos, los monos aulladores tienen una proporción grande de genes del olfato fosilizados.

Éste es un ejemplo de evolución convergente: organismos diferentes, bajo presiones equivalentes llegan a adaptaciones similares.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Carroll, Sean B., () The Making of the Fittest. p. 140

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Los árboles filogenéticos espejo

La historia de las especies que interactúan entre ellas queda registrada en sus árboles filogenéticos.

Un ejemplo son algunas especies de tuzas que siempre llevan consigo unos piojos.

Cuando los expertos reconstruyeron el árbol evolutivo de las tuzas y el de los piojos, a partir del análisis del genoma de las diferentes especies, resulta que los dos árboles son idénticos.

Cuando las tuzas se separaron geográficamente y se convirtieron en especies distintas, los piojos divergieron en diferentes especies también.

El análisis genético puede aportar información que con otras herramientas no es posible obtener.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Zimmer, Carl., (2010) The Tangled Bank: An Introduction to Evolution. p. 246

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Los cambios en el plan corporal

Un ejemplo que permite mostrar cómo surgen cambios significativos en el plan corporal, es el caso de la pelvis en los peces espinosos.

Se sabe que el gen Pitx1 contiene una parte reguladora que regula el desarrollo de las aletas pélvicas en los peces y de las extremidades inferiores en los animales.

Dentro de esa parte reguladora del ADN, existen una especie de interruptores, que dependiendo de su estado, controlan el que se use el gen o no se use.

Los peces espinosos que habitan las zonas profundas de los grandes lagos de Europa, Asia y Norteamérica tienen pelvis reducida debido a una mutación en el interruptor de Pitx1.

Los peces espinoso que habitan la superficie de los lagos, tiene pelvis completas y carecen de la mutación.

Este ejemplo muestra cómo un cambio pequeño en el ADN puede provocar un cambio grande en aspecto.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Evolución de los peces espinosos
       
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Referencias:
Referencia. Carroll, Sean B., () The Making of the Fittest. p. 207

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Los genes del olfato

Los ganadores del premio Nobel 2004 descubrieron cuáles son los genes del olfato en los seres humanos. Resulta que son muchísimos, son más del 3% de nuestro genoma, están activos sólo en la zona nasal y nos permiten percibir entre 5,000 y 10,000 olores distintos.

Además, descubrieron que hay genes para detectar olores específicos, pero que para detectar ciertos otros olores es necesario la colaboración de varios genes al mismo tiempo.

Su descubrimiento dió lugar a que otros investigadores estudiaran las demás especies. Lo que sabe al día de hoy se puede resumir en lo siguiente:

  1. Hay genes para detectar olores en el agua y genes para detectar olores en el aire.
  2. Los peces vivos más simples, como las lampreas, tienen pocos genes del olfato y no están diferenciados todavía. Surgieron antes de que los genes del olfato se separaran en dos tipos.
  3. Los peces mas complejos tienen más genes y les sirven únicamente para detectar olores en el agua.
  4. Los anfibios tienen de los dos tipos, de agua y de aire.
  5. Los mamíferos y los reptiles tienen sólo genes para detectar olores en el aire.
  6. Nuestros genes del olfato no aparecieron de la nada. Muchos de nuestros antepasados, que tenían menos genes del olfato que nosotros, sufrieron mutaciones que los duplicaban y las duplicaciones se fueron especializando para detectar nuevos olores.
  7. Los cetáceos, como las ballenas, por ser mamíferos, no tienen genes para detectar olores en el agua. Y como no usan sus vias nasales para respirar, resulta que sus genes del olfato están inhabilitados: han sufrido mutaciones que los han hecho inservibles.
  8. Los mamíferos con visión a color, como nosotros, tienen también gran cantidad de genes inhabilitados. En particular, los seres humanos tenemos una tercera parte de nuestros genes del olfato que son inservibles. Hemos canjeado genes del olfato por genes de la visión. Dependemos mucho más de nuestra visión que de los olores.

La historia de nuestros ancestros y nuestra relación con otras especies está escrita en nuestros genes del olfato. Nuestros genes son casi idénticos a los de otros mamíferos con visión tricromática; menos parecidos a los de los mamíferos con visión dicromática que dependen más del olfato, como los perros; menos parecidos a los de los reptiles; aun menos a los de los anfibios; mucho menos a los de los peces.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Shubin, Neil, () Your Inner Fish: A Journey into the 3.5-Billion-Year History of the Human Body. p. 144

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Los genes hox

Las llamadas mutaciones homeóticas en la mosca de la fruta parecen aberraciones ideadas en una película de horror.

Pueden producir moscas con patas donde deben estar sus antenas, o moscas con pares extra de alas, o moscas con patas en la boca.

Se sabe que una única mutación en uno de los genes del cromosoma 3 puede trasformar el diseño completo de partes del cuerpo.

A este tipo de genes se les conoce como genes hox y se sabe que controlan el desarrollo del cuerpo completo de un organismo multicelular durante el desarrollo embrionario. Igual los tienen las moscas, que los ratones, los elefantes y los humanos.

Se han identificado 2 grupos de genes en la mosca de la fruta. Un grupo controla el diseño anterior del cuerpo y el otro grupo controla el diseño posterior.

Los genes están ubicados en el genoma en el mismo orden en que están las partes anatómicas que controlan.

En mamíferos también se han encontrado genes reguladores que si sufren mutaciones afectan al cuerpo del organismo. Mutaciones en dos genes del grupo Hox-11 en ratones pueden provocar que la extremidad anterior carezca de cúbito y radio.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Carroll, Sean B., () Endless Forms Most Beautiful. p. 62

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Los pseudogenes o genes ´muertos´

Cuando un rasgo ya no es usado, el gen o genes que le corresponden no desaparecen instantáneamente del genoma, simplemente se desactivan.

Como esos genes dejan de impactar en la ventaja reproductiva del ser vivo y ya no hacen al individuo mejor o peor adaptado, es irrelevante si están intactos o no.

De ahí que sea de esperarse que en el genoma de cualquier especie existan genes ""muertos"" o pseudogenes, genes que en algún momento fueron útiles y que ahora ya no lo son. Si sufren mutaciones éstas pasarán a siguientes generaciones dejando evidencia de que en algún momento fueron utilizados.

El pseudogen más famoso en los humanos es el GLO que en otras especies produce una enzima que se utiliza para fabricar vitamina C. Los primates, incluidos los humanos, no necesitan fabricar vitamina C. Obtienen suficiente ácido ascórbico de su alimentación. El GLO en los humanos y los primates está inhabilitado con una mutación que hace que le falte un nucleótido.

Otro ejemplo que nos permite ilustrar que los mamíferos evolucionaron de los reptiles, es el que se refiere al huevo.

Los reptiles ponen huevos, que tienen una yema de donde se alimenta el embrión. Con excepción de los monotremas, todos los mamíferos dejaron de poner huevos y en su lugar alimentan a los embriones dentro del cuerpo a través de la plascenta. Sin embargo, todos los mamíferos tienen inhabilitados los genes involucrados en producir los nutrientes de la yema.

Pero aún más interesante, los seres humanos todavía producen el saco vitelino, donde debería ir la yema, pero lo desechan en el segundo mes de gestación.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencia. Coyne, Jerry A., () Why Evolution Is True. p. 67

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No se necesitan genes nuevos para que aparezcan nuevos animales

Una idea muy socorrida durante mucho tiempo fue que para que surgieran formas complejas era necesario la aparición de genes nuevos.

Como se sabe que la forma de una especie nueva depende de su genoma, se creía que nuevas especies requerían nuevos genes.

Con el descubrimiento de los genes hox, genes que controlan otros genes, se sabe ahora que un solo cambio en uno de estos genes genera cambios enormes en la anatomía del organismo.

Si una mutación en un gen hox impacta enormemente, mutaciones que hicieron que estos genes se duplicaran impactaron todavía mucho más en los cambios en el diseño de los cuerpos.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencia. Carroll, Sean B., () Endless Forms Most Beautiful. p. 150

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Virus en el genoma humano

En el genoma humano se hospedan genes ´muertos´ o pseudogenes que pertenecieron a otras especies. En particular, hay genes de virus.

Los retrovirus hacen copias de su genoma y lo insertan en el ADN de la especie que infectan. Un ejemplo de retrovirus es el VIH.

Si el retrovirus infecta las células que producen los espermatozoides o los óvulos, ese ADN pasará a futuras generaciones.

El genoma humano contiene miles de estos virus, casi todos ellos inutilizados debido a que han sufrido mutaciones.

Son lo que quedó de infecciones sufridas en el pasado. Lo interesante es que muchos de estos virus están localizados en los mismos cromosomas tanto en humanos como en chimpancés.

Dado que es imposible que un virus, no se diga miles de virus, se inserte exactamente en el mismo lugar en dos especies distintas de manera independiente, esto apunta a la existencia inequívoca de un ancestro común entre humanos y chimpancés.

Aquí es posible encontrar más ejemplos de evidencias genéticas de la evolución.

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Referencias:
Referencia. Coyne, Jerry A., () Why Evolution Is True. p. 69

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