Todo sobre la Evolución
Lo esencial
 
 

Funcionamiento • La evolución y sus mecanismos • 18 cápsulas

¿Qué es la evolución?

     En el último párrafo del capítulo 6 del Origen de las Especies, Darwin escribió: “Evolución es descendencia con modificación”.

 

     Evolución es lo que sucede al paso del tiempo, cuando unos individuos, con ciertos rasgos heredables, tienen ventaja reproductiva sobre otros individuos de su misma especie, que carecen de esos rasgos. Cuando esto sucede, el promedio de la población respecto a dichos rasgos varía con el tiempo: se dice que la población evoluciona.

     Dicho de otra manera, la evolución se reduce simplemente a la idea de que cuando hay reproducción que conlleva variación genética hereditaria, con suficiente tiempo ésta tiene consecuencias de largo alcance por ser un proceso acumulativo.

     La reproducción no sucede al azar. En una población dada siempre habrá individuos mejor adaptados que van a dejar más descendencia que otros. Los individuos se van a seleccionar de manera natural. Los que sobreviven no lo hacen al azar, sobreviven porque están mejor adaptados al medio. Tienen ciertos rasgos que les dan ventaja reproductiva.

     La variación hereditaria sí sucede al azar. En una población dada los individuos no son todos idénticos, siempre hay pequeñas diferencias entre ellos. El que un descendiente herede cierto rasgo depende del azar. Inclusive, el rasgo puede sufrir pequeñas modificaciones, llamadas mutaciones, que también dependen del azar.

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En el inicio.
 
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¿Por qué es importante entender evolución?
 
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Mitos sobre la Evolución: "La Evolución es sólo una teoría".
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Referencias:
Dawkins, Richard, () The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe Without Design. p. 32

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Convergencia evolutiva

La evolución suele llegar a soluciones similares en linajes de especies distintas a partir de estructuras totalmente diferentes.

Por poner algunos ejemplos:

  • Los ojos surgieron por lo menos en 40 ocasiones distintas.
  • El vuelo surgió en los pterosauros, las aves y los murciélagos.
  • Los mamíferos y los marsupiales llenaron nichos similares en ubicaciones geográficas muy diferentes.

Si la evolución no parte de los mismos genes, no llega a soluciones idénticas. Simplemente hecha mano de los genes con los que se cuenta y a partir de ellos hace lo que se puede.

A estos casos donde surgen organismos, adaptaciones o rasgos similares en circunstancias distintas se les conoce como convergencia en la evolución.

Deriva genética

Cuando una población se encuentra aislada, es imposible que enriquezca su acervo genético con el intercambio de individuos de otras poblaciones. Si además se trata de una población con pocos individuos, sucede lo que se conoce como deriva genética.

En poblaciones pequeñas, algunos alelos se pueden perder después de varias generaciones simplemente por errores de muestreo. Aun cuando la población tenga mucha variedad genética, al paso de generaciones, la composición de los genes habrá variado.

Esto sucede por la misma razón por la que cuando echamos una moneda al aire 10 veces, aunque sabemos que la probabilidad de obtener cara es 0.5, puede suceder que obtengamos 7 caras y 3 cruces, en lugar de las 5 y 5 esperadas. Tendríamos que tirar la moneda una enorme cantidad de veces para obtener exactamente el mismo número de caras que de cruces.

El mejor ejemplo es lo que sucede en las islas. Las especies evolucionan mucho más rápido que en los continentes, pues hay pocos individuos y el acervo genético se modifica debido a la deriva.

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Referencias:
Mayr, Ernst, () What Evolution Is. p. 99

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Efecto fundador

Este principio, descrito por primera vez por Ernst Mayr en 1942, consiste en que cuando una nueva población es fundada en algún lugar aislado, los fundadores usualmente constituyen un grupo muy pequeño, unos cuantos pioneros solitarios, quizá una sola pareja o inclusive hasta una única hembra preñada.

De ese pequeñísimo número de fundadores descenderá una población que va a tener una muestra aleatoria minúscula del acervo genético de la población original.

Como ejemplo podemos poner un cajón de calcetines con 10 pares negros, 9 pares café y un par anaranjado. Si metemos la mano a oscuras en el cajón para tomar 4 pares de calcetines al azar, la probabilidad de que nuestra muestra tenga la misma proporción de colores que los que hay en el cajón, es bajísima. Lo más probable es que el par anaranjado no lo hayamos tomado.

El efecto fundador funciona igual: una muestra pequeñísima del acervo genético original no va a tener la misma proporción de genes.

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Referencias:
Quammen, David, (1996) The Song of the Dodo. p. 219

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Especiación vs evolución filética

Especiación es cuando a partir de una especie surgen dos especies distintas. A este proceso también se le conoce como cladogénesis. Puede suceder por especiación alopátrica (aislamiento geográfico), simpátrica (en la misma región) o parapátrica (en regiones adyacentes). Originalmente hay una especie y al paso del tiempo (millones de años) esa especie se convierte en dos especies.

Evolución filética o anagénesis es cuando una especie va cambiando gradualmente con el tiempo, hasta que se convierte en otra especie que se ve distinta y actúa diferente. En todo momento en el tiempo hay una sola especie, nunca dos, pero esa única especie sufre cambios, va evolucionando.

La diferencia entre una cebra de Grevy y una cebra de Burchell es el resultado de especiación o cladogénesis. Son especies distintas aún cuando se parecen físicamente.

La diferencia entre un elefante y una cebra es el resultado de especiación o cladogenésis más muchos millones de años de evolución filética o anagénesis. Son dos especies distintas y ya no se parecen mucho entre sí.

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Referencias:
Quammen, David, (1996) The Song of the Dodo. p. 133

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Flujo genético

Uno de los procesos que hace que cambie el acervo genético de una población es el flujo de genes proveniente de poblaciones vecinas.

El contenido genético de todas las poblaciones, con excepción de las que viven totalmente aisladas, se ve fuertemente afectado por la inmigración y la emigración de individuos de y a otros grupos de la misma especie. Este intercambio de individuos entre poblaciones vecinas contribuye a que haya variabilidad genética.

Un ejemplo es lo que sucede en las comunidades de chimpancés que viven en las reservas naturales. Cuando las hembras llegan a la edad de procreación, éstas emigran a la comunidad vecina, donde son bienvenidas por los machos.

El efecto es que cambia el acervo genético de ambas comunidades.

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Referencias:
Mayr, Ernst, () What Evolution Is. p. 98

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Mutaciones genéticas

Otro de los procesos que hace que cambie el acervo genético de una población son las mutaciones.

Las mutaciones son necesarias en la evolución, pero no son suficientes. El problema con las mutaciones como la única fuerza impulsora de la evolución es que una mutación, que sucede al azar, no puede saber qué hace más apto al animal y qué lo hace menos apto.

El cambio evolutivo es en esencia adaptación para dejar más descendencia, que no es posible obtener por casualidad. Una mutación al azar empeorará al animal en la gran mayoría de los casos y sólo muy pocas de ellas lo mejorará.

La fuerza impulsora de la evolución es la selección natural (no aleatoria) actuando sobre la variación genética (aleatoria) de los individuos.

La imagen muestra gráficamente una sección de ADN que sufre mutaciones en dos lugares: una G se cambió por error por una A y una T se cambió por error por una G.

Sin embargo, las mutaciones pueden también ser inserción o eliminación de una sección de ADN, duplicación de un gen completo e inclusive la duplicación de un cromosoma completo.

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Parte 1: ¿Cómo evoluciona la información genética? Cambios puntuales
       
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Referencias:
Dawkins, Richard, () The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe Without Design. p. 305

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Mutaciones genéticas, un caso particular

Un ejemplo de mutación podría ser un pequeño cambio, al azar, en un gen de un tigre, que haga que sus dientes sean más filosos. Si esto representa una ventaja reproductiva sobre los otros miembros de la especie, los descendientes de este tigre, que hereden ese gen, tendrán también ventajas sobre el resto de los individuos de la especie.

A lo largo del tiempo, todos los tigres serán de dientes más filosos pues los tigres con dientes menos filosos habrán desaparecido. La población de tigres habrá evolucionado.

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Referencias:
Dawkins, Richard, () The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe Without Design. p. 122

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Mutaciones genéticas, ¿a qué velocidad suceden?

Nuestro ADN está constantemente cambiando, totalmente al azar, debido a mutaciones que ocurren de manera natural.

Estas mutaciones, además de contribuir a la evolución, son las responsables de que heredemos enfermedades genéticas.

Cada vez que una de nuestras células duplica su ADN durante la división celular, entre 2 y 10 mutaciones nuevas aparecen en el genoma.

Cada uno de nosotros experimenta un millón de mutaciones en todo el cuerpo, por segundo. En órganos que se regeneran muy rápido, como el epitelio intestinal, casi cada una de las letras del genoma ha sufrido una mutación por lo menos una vez en una célula, al llegar el individuo a los 60 años de edad.

Los humanos al nacer, ya tienen entre 50 y 100 mutaciones que surgieron en las células germinales de los padres.

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Referencias:
Doudna, Jennifer A. (2017), A Crack in Creation, p. 223.

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Mutaciones genéticas, ¿cómo suceden?

Las mutaciones que modifican el ADN pueden ser muy diversas y alterar el genoma de distintas maneras:

  1. Un cambio puntual que sustituya una base nitrogenada por otra: A, T, C o G.
  2. La inserción de un segmento de ADN a la mitad de otro segmento. El segmento que se inserta puede ser desde una base hasta miles de bases, incluyendo un gen completo.
  3. La remoción de un segmento de ADN. Al igual que la inserción, es posible que desaparezca una base o un gen o un grupo de genes.
  4. La duplicación de un segmento de ADN. Esta duplicación puede dar lugar a dos copias del mismo gen. En ocasiones el genoma completo se duplica.
  5. La inversión de un segmento de ADN. Sucede que el segmento se invierte y se vuelve a insertar en la misma posición pero en la dirección contraria.
  6. Fusión de cromosomas. Dos o más cromosomas se convierten en uno sólo.
  7. Intercambio de genes entre organismos. Esto sucede entre bacterias.

Es de estas novedades en el genoma que la selección natural puede echar mano.

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Referencias:
Zimmer, Carl., (2010) The Tangled Bank: An Introduction to Evolution. p. 105

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Radiación adaptativa

La radiación adaptativa sucede cuando una especie se introduce en un ecosistema donde existen muchos diferentes nichos por llenar.

El hecho que la especie original se ubique y sobreviva en distintos medios, da como resultado la especiación con distintos fenotipos que son las adaptaciones a esos distintos nichos llenados.

Un ejemplo que ilustra este hecho son los mamíferos de Madagascar llamados comunmente tenrecs.

Existen alrededor de 30 especies distintas y son parientes lejanos de las musarañas de África central.

Seguramente el ancestro común de todas estas especies llegó a Madagascar hace alrededor de 60 a 70 ma, cerca en el tiempo cuando desaparecieron los dinosaurios y cuando la evolución de los mamíferos estaba en sus etapas iniciales.

Como Madagascar se aisló del resto de África, muy pocos otros linajes de mamíferos evolucionaron ahí, como son los lémures, algunos roedores y los ancestros de los hipopótamos pigmeos.

Los tenrecs se multiplicaron, se extendieron por toda la isla, se apropiaron de toda la selva en la falda oriental de Madagascar. Divergieron de la especie original. Como no había mamíferos grandes que fueran sus depredadores, fueron muy exitosos en su especiación.

Otros ejemplos típicos de radiación adaptativa son los pinzones de las Galápagos que tanto inspiraron a Darwin; la proliferación de los mamíferos marsupiales a partir de un único ancestro, de donde surgieron los canguros, los wombats, los cuscuses y las demás especies de marsupiales de Australia; y los cangrejos de río, que actualmente están distribuidos en todos los continentes.

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Evolución de los pinzones de las Galápagos. Subtitulado al español
       
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Referencias:
Quammen, David, (1996) The Song of the Dodo. p. 41

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Selección de parentesco

La selección de parentesco (kin selection) se refiere a las adaptaciones que explican la evolución del altruismo. Se define como la selección de aquellas características que favorecen la supervivencia de parientes cercanos de un individuo con los que comparte el mismo genoma, aun cuando es costosa para el actor.

Sin selección de parentesco resulta difícil explicar por qué un individuo ayudaría a otro sin recibir nada a cambio. Un gen altruista se puede propagar en la población siempre y cuando el altruismo sea dirigido a organismos que tengan el mismo gen, en otras palabras, a la familia.

Esto explica por qué los padres protegen a sus hijos sin esperar nada a cambio.

También existe el altruismo recíproco: ""si tu me ayudas, yo te ayudo"". Cuando los animales viven en sociedades donde conviven juntos todo el tiempo, los genes que regresan favores pueden sobrevivir. Esto aclara, desde la óptica de la evolución, por qué los individuos se sacrifican por otros, por qué ayudan a sus seres cercanos y por qué hacen y regresan favores.

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Referencias:
Dawkins, Richard, () The Selfish Gene. p. 88

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Selección natural

Selección natural es el hecho que dada una población de individuos en un medio ambiente, de manera natural va a suceder que los que tienen ciertas características van a resultar ser los mejor adaptados, los que más se van a reproducir y los que van a dejar más descendencia.

Se dice que se van a seleccionar de manera natural.

Los peor adaptados dejarán menos descendencia o inclusive morirán antes de reproducirse. Desaparecerán con el tiempo y sus rasgos ya no serán heredados por ningún individuo.

La selección natural no sucede al azar, depende del medio del que se trate. Puede suceder que los que son los mejor adaptados en un medio resultaran ser los peor adaptados en otro. En este caso, los que dejarían más descendencia son los que en otro medio habrían desaparecido.

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Darwin, Wallace y la selección natural
 
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¿Qué es la selección natural?
 
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Natural Selection - Crash Course Biology #14
   
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Referencias:
Mayr, Ernst, () What Evolution Is. p. 86

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Selección natural, un caso particular

Imaginemos una población de pájaros con picos de tamaño variable que se alimentan de semillas. Aquellos que tienen pico pequeño comen semillas pequeñas, pero los que tienen pico más grande se pueden alimentar tanto de semillas pequeñas como de semillas grandes.

Durante varios años se da una gran sequía, las semillas pequeñas desaparecen y sólo es posible encontrar semillas grandes. Los pájaros que se pueden alimentar de semillas grandes son los que van a sobrevivir y reproducirse. Los otros morirán sin reproducirse.

Los descendientes de esta población serán pájaros con picos grandes: habrá ocurrido una selección natural a favor de los pájaros con picos grandes.

Este ejemplo no es ficticio. Es lo que sucede, entre muchos otros lugares, en las Galápagos con las poblaciones de pinzones, que son los pájaros que inspiraron a Darwin a desarrollar su teoría.

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Pinzones de Darwin y Seleccion Natural
 
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Pinzones de las Galápagos. Subtitulado al español.
     
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Referencias:
Weiner, Jonathan, () The Beak of the Finch. p.

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Selección sexual

Otro de los procesos que produce cambio en la composición del acervo genético de una población es el apareamiento no aleatorio o selección sexual.

En poblaciones con reproducción sexual, donde los individuos escogen la pareja con la cual se van a aparear, puede suceder que haya preferencia por cierto fenotipo. Esto lleva a favorecer de manera no aleatoria los genotipos asociados.

Con el tiempo, ciertos genes habrán desaparecido del acervo genético de la población y ciertos otros genes se habrán convertido en mucho más frecuentes.

Cada vez que un macho pavorreal es preferido por una hembra por tener una cola llamativa, no sólo se están seleccionando los genes de colas llamativas. Al mismo tiempo, por ser un evento que sucede en paralelo, se están seleccionando los genes de las hembras que prefieren colas llamativas.

Otro ejemplo de los efectos de la selección sexual lo constituye los plumajes exóticos de las Aves del Paraíso. Las hembras escogen a los machos más espectaculares.

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Referencias:
Mayr, Ernst, () What Evolution Is. p. 100

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Variación genética

Los individuos de una misma especie no son idénticos, difieren entre sí.

Las diferencias entre los individuos son muy diversas: en tamaño, en peso, en fortaleza, en longitud de las extremidades, tamaño de las hojas.

También hay variación difícil de percibir: tipo de sangre, resistencia a enfermedades, agudeza de los sentidos, etc.

Esta variación es aleatoria, pues sucede al azar durante la reproducción y es heredada por la progenie. Depende del azar cuáles genes heredamos de nuestros padres.

Se le conoce como variación hereditaria.

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Referencias:
Sarukhan, Jose, () Las Musas de Darwin. p. 85

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Variación genética, ¿cómo se produce?

Hay un resultado muy famoso en genética que se conoce como el Principio de Hardy-Weinberg, que dice que si nada ajeno le sucediera a una población, su acervo de genes permanecería igual de generación en generación.

Aunque la población tuviera mucha o poca variedad genética, ésta permanecería igual a lo largo del tiempo.

En la realidad, lo que sucede es que hay ciertos procesos que hacen que la población adquiera nuevos genes o que la población pierda ciertos genes y con esto cambia su acervo de genético. Sobre esa variedad genética es sobre la que va a trabajar la evolución.

Los procesos que cambian el acervo de genes y producen la variación genética son:

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Referencias:
Mayr, Ernst, () What Evolution Is. p. 96

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Otros procesos que evolucionan

Los idiomas son un buen ejemplo de algo que evoluciona. Muestran tendencias, divergen y conforme pasa el tiempo, se vuelven mutuamente ininteligibles.

     Las islas del Pacífico son un laboratorio perfecto para estudiar la evolución de los idiomas que ahí se hablan. Tuvieron un origen común y los pobladores de las islas estuvieron aislados suficiente tiempo como para que las lenguas divergieran.

     Los linguistas han logrado reconstruir el árbol genealógico de los idiomas. Ellos miden el parecido entre dos lenguas a partir del número de palabras en las que difieren. La gráfica muestra este árbol genealógico.

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Mitos sobre la Evolución: "La Evolución es sólo una teoría".
 
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Mitos sobre la Evolución: "La Evolución ya no sucede".
 
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Mitos sobre la Evolución: "Los fósiles transicionales no existen".
 
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Mitos sobre la Evolución: "La Selección Natural es Enteramente Azarosa".
 
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Mitos sobre la Evolución: "La Evolución no hace predicciones".
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Referencias:
Referencia. Dawkins, Richard, () The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe Without Design. p. 16

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