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TEORIA SINTETICA

Escrito por jmjm 25-01-2009 en General. Comentarios (4)

 

 

teoria sintetica

 

 

 

Una de las premisas en que se basa la teoría de Darwin de la evolución por selección natural es que los individuos transfieren rasgos a la siguiente generación.

D. fue contemporáneo de Mendel, quien dedujo leyes básicas de la herencia.

Hace más de 50 años los biólogos combinaron la genética mendeliana con la teoría de Darwin para formular una explicación amplia de la evolución que se conoce como teoría sintética.

La teoría sintética de la evolución explica la variación observada por Darwin entre la descendencia en términos de mutaciones y recombinaciones. Dicha teoría ha dominado las concepciones y la investigación de muchos biólogos y ha dado por resultado un enorme conjunto de pruebas en apoyo de la evolución.

Los biólogos aceptan los principios básicos de la teoría sintética de la evolución, pero examinado a fondo alguno de sus aspectos. Por ejemplo, ¿cómo influye el azar en la evolución? ¿Con que rapidez surgen nuevas especies? Estas cuestiones se han originado en parte de una reevaluación del registro paleontológico y en parte de descubrimientos en aspectos moleculares de la herencia.

 

 

Las pruebas de la evolución

Primer prueba:

LOS FÓSILES

Se denomina fósil a cualquier evidencia reconocible de vida en el pasado. Los fósiles son fragmentos de la historia de la vida que se han preservado de diferentes formas, ya sea como restos de organismos casi completos o en partes. Son también fósiles las impresiones de seres vivos en las rocas, antes o después de muertos. Huesos, huevos, dientes, troncos, hojas, huellas de pisadas, etc. Pueden llegar a nuestros días en forma de fósiles.

Hasta hace unos 500 años, los fósiles fueron considerados como objetos de oscuro origen y extrañas formas, razón por la cual era común asignarles ciertas propiedades mágicas.

Recién en la segunda mitad del siglo XV, comenzaron a surgir de la mano del artista e inventor Leonardo Da Vinci, concepciones mas acertadas respecto a la naturaleza de los fósiles. Da Vinci afirmaba que los fósiles que se encontraban en el norte de Italia correspondían a restos de antiguos caracoles marinos. Nadie se interesó por esta idea.

Cien años después, otro italiano, Nicolás Steno postulo que los fósiles eran de origen orgánico y que se habían formado conjuntamente con la roca que los contenía durante el diluvio universal.

Esta explicación de Steno logro conciliar la información que ofrece la naturaleza a través de los fósiles y aquella proveniente de las Sagradas Escrituras, por lo cual fue rápidamente aceptada. La lógica que encerraba esta explicación se basa en la creencia de que Dios creo la Tierra y todos los seres que la pueblan, pero en el diluvio universal, muchos murieron ahogados encontrándose los restos en forma de fósiles.

La teoría de Steno fue más allá. Pensó que si los fósiles podían ser considerados como restos de organismos y estos se formaban simultáneamente con las rocas donde aparecen, entonces los estratos que los albergan pueden ofrecernos una historia cronológica de la Tierra.

Steno postuló tres enunciados básicos:

    • Las rocas sedimentarias tienden a depositarse en estratos horizontales.

    • En una sucesión de estratos no deformados posteriormente, los estratos más jóvenes se asientan sobre los más viejos.

    • En el momento de su formación un estrato sedimentario tiende a formar un manto continuo que se extiende en todas direcciones.

Casi al mismo tiempo que Steno, el británico Roberto Hooke defendió la idea de la naturaleza orgánica de los fósiles y propuso:

  • Los fósiles pueden utilizarse para realizar comparaciones cronológicas de rocas.

  • Los fósiles demuestran que en el pasado, existieron formas de vida que no tienen representantes en la actualidad porque se extinguieron.

Los postulados de Hooke sentaron las bases para una sólida interpretación de la historia geológica y paleontológica de la Tierra.

A finales del siglo XVIII y principios del XIX, los fósiles comienzan a ser utilizados para trazar los primeros mapas geológicos. En estos, los diferentes estratos geológicos pueden reconocerse a través de los fósiles que contienen.

LA IMPORTANCIA DE LOS FÓSILES

Además de la importancia practica que adquirieron los fósiles para el mapeo geológico de la corteza terrestre, se constituyeron como prueba del hecho evolutivo en base a los siguientes argumentos:

  • No todas las especies que vivieron en el pasado son las que actualmente vemos. Muchas se extinguieron sin dejar representantes vivos.

  • Los fósiles son contemporáneos con los estratos que los contienen, eso implica que los más jóvenes suprayacen a los más antiguos. Dada la similitud morfológica entre algunas especies fósiles y algunas especies actuales, se pueden establecer relaciones de parentesco entre las mismas.

La posible relación entre ellos se reinterpreto como una relación de parentesco en la cual los fósiles de los estratos superiores son descendientes de algunos de aquellos que se encuentran en los estratos inferiores.De esta forma, los fósiles nos permiten tener un panorama de los cambios que acontecieron durante la historia de la vida y son, por lo tanto, documentos inapreciables de que la evolución ocurre.

Segunda prueba:

LA ANATOMIA Y FISIOLOGIA COMPARADA

Con las teorías transformistas empezó a considerarse que las estructuras similares de los organismos era el resultado de la transmutación, donde las nuevas especies que se formaban conservaban estructuras de sus antecesores.

Con Darwin y la explicación del mecanismo evolutivo, esta prueba tomó todavía más importancia. Por ejemplo, el hecho de que todos los mamíferos, desde una jirafa hasta un ratón tuvieran siete vértebras en la zona correspondiente al cuello (vértebras cervicales), pudo ser interpretado como que todos provenían de un ancestro común donde esta estructura se había conservado casi sin modificaciones a lo largo de toda la serie.

De la misma forma, el estudio detallado de los huesos que forman el ala de un ave, la aleta de una ballena, la pata anterior de un caballo y el brazo humano, revelan un origen común aunque cumplen funciones muy diferentes. Son estructuras homologas aquellas que tienen un origen común independientemente de la función que cumplen.

El estudio de las homologáis puede extenderse desde el análisis de estructuras anatómicas hasta comportamiento similares o formas de la respiración, tipo y funciones de la sangre, etc.

Los estudios comparados aportan importantes argumentos a favor de la evolución biológica.

ANALOGIA Y HOMOLOGIA

Cundo se realizan estudios de anatomía comparada con el fin de establecer parentescos evolutivos, las estructuras que deben ser consideradas son aquellas denominadas estructuras homologas. Por el contrario, hay otras estructuras que aunque cumplen la misma función, como las alas de los insectos y de las aves, no revelan un origen común cuando son analizadas detenidamente.

Este fenómeno se llama convergencia adaptativa, en la cual organismos de muy distinto origen filogenético desarrollan estructuras muy parecidas en su forma y función, como las aletas de peces y cetáceos, por ejemplo.

Tercera prueba:

LA EMBRIOLOGIA COMPARADA

Al observar embriones de diversos organismos, todos ellos vertebrados se puede ver el evidente parecido. Si la comparación la hacemos con embriones de la misma clase dentro de los vertebrados, el parecido será aún mayor.

Cuarta prueba:

LA SELECCIÓN ARTIFICAL

Tempranamente Darwin se había dado cuenta de que el hombre podía producir artificialmente nuevas variedades de animales domésticos y plantas cultivadas. Cruzando durante varias generaciones determinados organismos se obtenían nuevas formas que no se encontraban en la naturaleza.

Darwin experimentó con palomas caseras. Las crió de todas las variedades que puedo conseguir e hizo diversas cuzas entre ellas seleccionando las que más se acercaban al tipo silvestre.

Asimismo, recogió datos sobre los antiguos cultivos y obras de domesticación llevados a cabo en las culturas milenarias de Mesopotamia, Egipto, India y China.

Todos estos datos fueron finalmente publicados con el nombre de La variación de los animales y de las plantas bajo la acción de la domesticación. Esta fue una evidencia que Darwin utilizó para inspirarse para postulas el mecanismo de selección natural.

Quinta prueba:

LAS PRUEBAS DE CARÁCTER GENETICO

Los experimentos de Mendel mostraron que existían factores hereditarios que determinan, por ejemplo, las características físicas de una planta (color de flor, largo de tallo) pero no daban una explicación sobre donde se ubicaban estos factores y como trabajaban. Con el desarrollo de la genética durante el siglo XX, no solo se pudo ubicar donde residen estos factores, llamados genes, sino también su naturaleza.

Los genes son fragmentos de una gran molécula denominada ADN que se ubica en el núcleo de las células. Un trozo de ADN puede incluir cantidades variables de genes según su longitud. El conjunto de genes de un organismo (genoma) contiene toda la información necesaria para la "construcción" y funcionamiento de ese organismo.Todas las especies del planeta comparten un mismo lenguaje genético basado en la molécula de ADN. Esto constituye una de las pruebas mas importantes del parentesco evolutivo entre todas las especies.

Los biólogos han desarrollado varias técnicas que permiten comparar directamente los genes entre organismos diferentes. De estas comparaciones surgen similitudes y diferencias que solo pueden ser explicadas considerando diferentes grados de parentesco entre los grupos estudiados.

Teorías del origen de los virus y las células eucariotas

Origen de los virus:

Existen dos principales teorías con respecto del origen de los virus. Una teoría propone que los virus son consecuencias de la degeneración de microorganismos (bacterias protozoarios y hongos) que alguna vez fuero parásitos obligatorios de otras células a tal grado que se convirtieron en parásitos intracelulares y perdieron paulatinamente todos los componentes necesarios para desarrollar un ciclo de vida libre independiente de la célula hospedera.

La otra teoría propone que los virus son el equivalente a genes vagabundo. Es probable que algunos fragmentos de ácido nucleico hayan sido transferidos en forma fortuita o una célula perteneciente a una especie diferente a la que pertenecen dichos fragmentos, los cuales en lugar de haber sido degradados (como ocurre generalmente) por causas desconocida podrían sobrevivir y multiplicarse en la nueva célula hospedera.

El reciente descubrimiento de que los oncogenes retrovirales son casi idénticos a ciertos genes normalmente presentes el las células eucariotas (protooncogenes) a permitido establecer que los virus son capaces de incorporar en sus genomas secuencias de nucleótidos presentes en la célula hospedera. Estas secuencias adquiridas por el retrovirus pueden ser introducidas por el propio virus en otra célula perteneciente a una estirpe diferente.

De esta manera, los retrovirus y quizás también otro tipo de virus, pueden actuar como vectores de la evolución, transfiriendo fragmentos de información genética entre diferentes especies.

Es mas probable que diferentes tipos de virus hayan surgido en diferentes ocasiones por medio de cualquiera de los mecanismos invocados por las teorías mencionadas. Sin embargo, una vez que se ha formado un virus en particular, este estará sujeto a presiones evolutivas al igual que los organismos procarióticos y eucarióticos.

Los avances en la caracterización de los virus a nivel molecular, sugiere que los virus coevolucionan con sus organismos hospederos, posiblemente esto se debe a que los virus son parásitos intracelulares extremos y, por la tanto, requieren de la supervivencia del hospedero para poder asegurar su propia supervivencia. Un virus se replica en su hospedero natural, tiende a no causas enfermedad en la mismo o causa una enfermedad leve y autolimitada en la mayoría de los caso. Varios de los virus conocidos producen enfermedades severas solo cuando infectan organismos diferentes a sus hospederos naturales. Lo anterior sugiere que buena parte de los virus asociados con la producción de enfermedades, son virus que están en proceso de adaptarse a un nuevo tipo de hospedero y que una vez lograda dicha adaptación, la estrategia del virus consiste en perpetuarse y propagarse sin afectar al organismo hospedero.

Origen de la célula eucariota:

La eucariota es una célula que se diferencia de la procariota en poseer un núcleo bien definido (generalmente central en el citoplasma) envuelto en una membrana. En el citoplasma que rodea al núcleo pueden hallarse diferentes organelos especializados en distintas funciones según sea el caso. Este tipo de células es el que poseen tanto los unicelulares protozoos como eucariotas pluricelulares.

Se dice que el origen de estas células se debe a la radiación adaptativa de algas cianofíceas en respuesta a la gran cantidad acumulada en el tiempo de oxígeno atmosférico. Este punto de la historia de la vida es muy controvertido y ambiguo. La versatilidad de las formas actuales de los representa antes del reino monera da un supuesto punto de partida, pero la gran diversidad de los organismos eucarióticas, derivadas seguramente de una forma o formas procariotas, que podemos intuir pero cuyas pruebas quedaron eclipsadas bajo las actuales formas simplemente porque la historia esconde celosamente los cambios dejándonos ver solamente los resultados.

Especiación

La especiación es el proceso mediante el cual se forman las especies. En una primera etapa, denominada de aislamiento extrínseco, los miembros de una especie existente comienzan a separarse entre sí, debido a algún suceso externo, como un cambio climático, la formación de una barrera física (la aparición de una montaña, por ejemplo), o la colonización de un nuevo hábitat. Esta separación puede ocurrir también porque, durante el transcurso de centenares de generaciones, los individuos pueden necesitar dispersarse desde el ámbito geográfico de su especie a otras zonas. En una segunda etapa, de diferenciación, las poblaciones aisladas divergen genéticamente, lo que pueden realizar con más rapidez que aquellas que están en contacto con otras poblaciones. Esto ocurre, bien debido al azar, o bien como resultado de la selección natural. En la tercera etapa, llamada de aislamiento intrínseco, ciertas formas de aislamiento evolucionan en el seno de la población. Todas esas tendencias dependen más de los organismos que del entorno y pueden originarse por preferencias durante el cortejo, o por incompatibilidades genéticas, que hacen que la descendencia de cruces entre diferentes poblaciones no resulte viable o fértil. El mulo es un ejemplo. En la etapa final, la de independencia, las poblaciones recién separadas siguen su evolución particular y son capaces de colonizar otros ámbitos geográficos sin necesidad de hibridarse o mezclarse con otras. Cada una de estas etapas ha sido comprobada en estudios de campo y en laboratorio con diversos organismos.

Existen, en teoría, dos maneras posibles de llevar a cabo la especiación: de modo geográfico, o de modo no geográfico. En la especiación geográfica, el aislamiento inicial surge como resultado de una separación geográfica de las poblaciones. La especiación no geográfica es el resultado de cambios de conducta, o genéticos, de una parte de determinada población local. Existe una gran controversia acerca de la frecuencia con que aparecen los distintos tipos de especiación pero, en general, se considera más común la especiación geográfica.

La definición biológica de especie no es infalible. Pueden existir siempre algunos casos dudosos para los que la identificación de la especie resulte arbitraria. Esto sucede porque las especies no son entes estáticos. Los estados intermedios de la especiación son los que causan mayores dificultades a la hora de la clasificación e identificación; incluso durante la división celular, cuando sólo hay una o dos células, existe controversia sobre las mismas. La ausencia de casos dudosos sólo podría significar que la evolución hubiera finalizado su recorrido y no siguiera teniendo lugar.

Coevolución

Evolución concertada o Coevolución, conjunto de cambios evolutivos que se producen en dos o más especies que interaccionan entre ellas, de manera que el cambio de una influye en la evolución de las otras. La evolución concertada puede imaginarse como un caso especial de evolución en que el propio medio de las especies evoluciona junto con éstas. Pertenece a esta categoría la adaptación de una presa, como la cebra, con el fin de escapar de un depredador, como el león, porque es probable que el león evolucione a su vez para adaptarse al cambio de la cebra. La evolución concertada se puede dividir en antagonista y cooperativa, aunque la diferencia no siempre está clara.

Evolución concertada antagonista:

Depredadores y presas y parásitos y hospedantes tienden a seguir una evolución concertada antagonista. Así, por ejemplo, se han medido los tamaños relativos del cerebro de carnívoros (depredadores) y ungulados o mamíferos con pezuñas (presas) fósiles desde hace unos 60 millones de años hasta el presente. Ambos tipos han ido aumentando el volumen del cerebro, y este fenómeno se ha explicado como un caso de evolución concertada, pues tanto depredadores como presas utilizan la inteligencia para cazar o para evitar ser capturados; a medida que los carnívoros se hacían más inteligentes, la selección natural favorecía a los ungulados también más inteligentes, y viceversa. Un estudio similar basado en los huesos de las patas de los fósiles sugiere que los ungulados, y posiblemente también los carnívoros, se han ido haciendo cada vez más rápidos. No obstante, se trata de investigaciones controvertidas, debido a las incertidumbres que envuelven la determinación del volumen cerebral o la velocidad de la carrera a partir de fragmentos fósiles.

La evolución de la virulencia del mixomavirus que causa la mixomatosis ilustra un caso de evolución concertada del parásito (el virus) y su hospedante (el conejo). La virulencia de un parásito puede definirse como la probabilidad que tiene de causar la muerte al hospedante en un periodo de tiempo determinado. El conejo europeo se introdujo accidentalmente en Australia, donde proliferó hasta convertirse en una plaga para la agricultura. En 1950 se introdujo el mixomavirus con conejos de América del Sur. Al principio mostraba una enorme virulencia y mataba a todos los hospedantes infectados; pero la virulencia fue decreciendo a lo largo de las décadas de 1950, 1960 y 1970. Se ha demostrado que esta menor virulencia aparente fue resultado tanto de la mayor resistencia adquirida por los conejos como de la pérdida intrínseca de virulencia por parte de los parásitos. Se tomaron muestras de virus en la naturaleza en años sucesivos y se inyectaron a cepas normalizadas de conejos de laboratorio; se observó así que los virus más recientes causaban la muerte a menos conejos. También se tomaron muestras de conejos a lo largo del tiempo y se infectaron en el laboratorio con virus de cepas normalizadas: a medida que pasaban los años, el número de conejos muestreados destruidos por el virus iba disminuyendo. Esto significa que tanto el parásito como el hospedante habían evolucionado. No tiene nada de raro que el hospedante evolucione en el sentido de aumentar su resistencia. Pero, ¿por qué evoluciona el virus hacia una virulencia menor? Una posible interpretación es que la virulencia inicial señalaba una adaptación imperfecta por parte del parásito, pues destruía a los conejos antes de que éstos tuviesen oportunidad de contagiar el virus a otros individuos. Por tanto, la selección natural favorecía la perpetuación de cepas menos virulentas.

Evolución coordinada cooperativa:

Los componentes de asociaciones simbióticas pueden seguir una evolución coordinada caracterizada por adaptaciones que benefician a ambos. Así, las hormigas protegen a las orugas de muchas especies de mariposas azules frente a los parásitos. Las hormigas han desarrollado adaptaciones del comportamiento que les llevan a cuidar de las orugas y a ahuyentar a las avispas parásitas; a su vez, las orugas han respondido a estas adaptaciones desarrollando evolutivamente una glándula especial por la que segregan un líquido que sirve de alimento a las hormigas.

Otro amplio grupo de adaptaciones interpretables como evolución coordinada cooperativa es el de las relaciones entre plantas e insectos, aves y mamíferos polinizadores o que dispersan sus semillas.

Adaptación y aclimatación

La adaptación y aclimatación son las respuestas que da el individuo a las exigencias del medio ambiente, y pueden situarse en dos niveles

Adaptación a nivel genético:

La adaptación a nivel genético es la adaptación en sentido estricto, fruto de una selección natural irreversible. Las características genéticas de estas poblaciones (sherpas del Tibet), les permiten la supervivencia en la altura, y persisten aunque el individuo cambie a un ambiente a inferiores cotas.

Recientemente se ha demostrado que los niños permanentemente expuestos a hipoxia a alturas mayores de 3.000 metros por encima del nivel del mar muestran una forma de adaptación fenotípica. En estos niños que se desarrollan en altas cotas, aumenta la ventilación, la compliancia pulmonar y la difusión alveolo capilar. Los volúmenes tanto del pulmón como del tórax son mayores, aumenta la concentración de hemoglobina y la viscosidad sanguínea. El crecimiento postnatal disminuye, incluso cuando se toman en cuenta las condiciones socio-económicas de la población.

La reducida disponibilidad de oxígeno a elevada altitud predispone a una mortalidad neonatal e infantil más elevadas que en áreas de parecido nivel socioeconómico pero de baja altitud. Comparando niños de madres chinas que emigraron al Tibet, tras la conquista de este territorio , procedentes de las tierras bajas de China y con una media de permanencia en los 3658 m de la ciudad de Lhasa, con niños nacidos de madres tibetanas de la misma edad gestacional, los recién nacidos de la etnia Han tenían un menor peso al nacer, mayores concentraciones de hemoglobina en la sangre del cordón umbilical, y unos valores de hematócrito más elevados que los de etnia tibetana, cuyos antepasados llevan viviendo en el altiplano nepalí desde hace unos 25.000 años. Aunque en ambos grupos de niños, la saturación arterial de oxígeno fue más alta en los dos primeros días tras el nacimiento, y descendió cuando los niños dormían, respecto a la mantenida mientras estaban despiertos, los valores de saturación de oxígeno de la hemoglobina eran más bajos en los niños chinos que en los tibetanos en todo momento, y en cualquier nivel de actividad que se considerase. Estos hallazgos parecen probar que las adaptaciones genéticas pueden permitir una adecuada oxigenación, y conferir resistencia al síndrome de hipertensión arterial pulmonar y fallo cardiaco derecho (mal subagudo de montaña infantil).

Es muy probable que la adaptación genética se efectúe no solamente a nivel cardiopulmonar, sino en mecanismos metabólicos más íntimos. Recientemente, estudios realizados comparando el metabolismo cardiaco in vivo, mediante espectroscopía de resonancia magnética del 31P, entre sherpas en distintos grados de hipoxia y en distintos grados de desaclimatación (4 semanas después de descender a bajas cotas), y en individuos procedentes de baja altura, se ha encontrado que los sherpas tienen, y conservan incluso en el periodo de desaclimatación citado, una relación fosfocreatina / ATP no alterada, un 50% menor que lo esperado para sujetos procedentes de cotas bajas. Se calcula que esta estabilidad de la relación PCr/ATP supone unas concentraciones de adenosina libre tres veces mayores que en los sujetos procedentes de tierras bajas. Estas altas concentraciones de ADP se interpretan como que reflejarían una elevada contribución de los carbohidratos a las necesidades energéticas del corazón. Se cree que esta organización metabólica sería ventajosa en situación de hipobarismo, ya que la cantidad de ATP formada por cada molécula de O2 es 25-60% más alta con la glucosa que con los ácidos grasos libres, que son el combustible habitual utilizado en el corazón humano en condiciones de postayuno.

Adaptación a nivel fisiológico:

Es la aclimatación. La complejidad de los sistemas de homeostasis (termoregulación, eritropoyesis, regulación de la ventilación, etc.), permiten al individuo hacer frente a ambientes excepcionales. Es decir, se adapta adecuadamente para vivir en un entorno diferente a su medio natural. Este poder de aclimatación lleva un tiempo, tiene unos límites, y desaparece cuando las condiciones que lo provocan han desaparecido. Si la diferencia ambiental es extrema se producen variaciones en la estructura y fisiología del organismo. Sin embargo, cada organismo presenta ciertos límites de temperatura y otras condiciones en las que puede sobrevivir, y algunos supuestos casos de aclimatación son simplemente casos de una insospechada capacidad de respuesta del organismo.

Una variante podría ser la adaptación a nivel cultural. La puesta en juego voluntaria de comportamientos nuevos, adaptados y aprendidos. Es una especie de aclimatación cuyos beneficios se pierden con extremada rapidez.

El hombre, por ejemplo, puede aclimatarse a condiciones extremas mediante variaciones en los procesos fisiológicos normales. Las personas que se desplazan desde un clima templado a un clima caluroso y seco sufren cambios en la frecuencia cardiaca y la temperatura corporal, debido a que la transpiración es inferior y el sudor contiene una proporción menor de sal. Aunque a una altitud de 7.600 m, la mayoría de las personas necesitan respirar oxígeno a alta presión para sobrevivir, mediante aclimatación gradual pueden llegar a ser capaces de respirar sin ayuda. Esto se debe a un incremento del número de glóbulos rojos que contienen hemoglobina, transportadora de oxígeno. El aumento se produce por mediación de la eritropoyetina, hormona secretada por los riñones. Además, un cambio en la composición química en el interior de los glóbulos rojos estimula el transporte de la hemoglobina hacia los tejidos corporales que necesitan oxígeno.

El organismo humano también presenta una respuesta a la ausencia de luz natural. Como en la mayoría de las formas de vida, las funciones del hombre están reguladas normalmente por lo que se denomina ritmo circadiano, que corresponde a la duración del día. Los humanos que han vivido bajo tierra en condiciones experimentales siguen mostrando cambios fisiológicos cíclicos, lo que demuestra la existencia de un reloj biológico natural. Sin embargo, el periodo dictado por este reloj interno es ligeramente superior a un día.

La aclimatación también se refiere a cambios psicológicos ocasionados por variaciones en el ambiente, como el provocado por el paso de un medio rural a uno urbano.

La evolución y la adaptación

Uno de los fenómenos biológicos más interesantes es ciertamente la adaptación al medio ambiente de los organismos, tanto animales como vegetales.

En general se observa que los animales y las plantas que viven en un determinado ambiente presentan caracteres que los hacen más aptos para vivir precisamente en aquel ambiente particular.

Puede tratarse de adaptaciones parciales que se limiten a una especial conformación de algunos órganos, o incluso sencillamente a la coloración del cuerpo; pero pueden existir adaptaciones que abarquen toda la organización del animal o de la planta, haciendo que solo puedan vivir en el ambiente particular que le es propio.

Una adaptación bien distinta requiere el ambiente aéreo, cuyos habitantes están provistos de alas, más o menos desarrolladas, y presentan un conjunto de estructuras a propósito para aligerar el cuerpo durante el vuelo.

Con la adaptación va ligado otro fenómeno muy característico, que es el de la convergencia. Consiste en el hecho de que los organismos que viven en un mismo ambiente, aunque pertenezcan a grupos muy distantes entre si, presentan caracteres comunes, hasta el punto deque, al menos en apariencia, presentan una organización muy semejante.

Según la interpretación tradicional de la adaptación, cada organismo habría sido creado tal como ahora lo vemos y con la organización particular que le hace apto a la vida en el ambiente determinado al que estaba destinado.

Tal cosa es posible, desde un punto de vista teórico. Pero es necesario hacer resaltar que el fenómeno se puede explicar admitiendo que la adaptación de los organismos a los diferentes ambientes se haya realizado gradualmente, y que cada animal o planta de un determinado grupo, originariamente dotado de una organización común, se haya diferenciado progresivamente, adaptándose a los diversos ambientes que iban ocupando.

Origen y evolución del hombre

Se supone que la línea de los homínidos se separo de la línea de los simios hace unos cuatro o cinco millones de años.

Es evidente que los primeros hominidos adquirieron una postura bípeda antes de que el encéfalo aumentara de tamaño.

Los cambios evolutivos que han ocurrido desde los primeros hominidos hasta el ser humano moderno son obvios en alguna de las características del esqueleto, en particular el cráneo. Comparado con el de los simios, el sistema óseo del ser humano presenta claras diferencias que reflejan su capacidad de mantenerse erguido y caminar en dos pies.

Entre las diferencias en el esqueleto se incluyen mayor curvatura de la columna para mejorar el equilibrio y la distribución del peso. La pelvis humana es mas corta y mas redondeada, lo que permite una mejor inserción de los músculos utilizados para la marcha erguida. El agujero occipital se localiza en la parte posterior de la caja craneal en los simios en tanto que en el ser humano esta en el centro de la parte inferior, lo cual deja a la cabeza en una posición adecuada para la marcha erguida. Un incremento en la longitud de las piernas respecto de los brazos y el cambio de posición del pulgar del pie para alinearlo con el resto de los dedos del pie adaptaron a un mejor a los homínidos primitivos para el bipedismo.

Otra tendencia importante hacia la aparición del ser humano es un incremento en el tamaño del encéfalo respecto de la talla corporal. Además, los simios poseen en el cráneo prominentes bordes óseos sobre las cuencas de los ojos, en tanto que estos bordes supraorbitarios están casi del todo ausentes en el cráneo humano. El rostro del ser humano es mas plano que el de los simios y los maxilares son distintos.

Los primeros hominidos forman parte del genero australopithecus:

La evolución de los hominidos comenzó en África. Los primeros hominidos pertenecen al genero australopithecus (hombre mono del sur), que apareció hace unos 3,8 millones de años.

La mayoría de los biólogos reconocen dos a cuatro especies de australopitecos.

Los hominidos más antiguos se signan en la especie A. Afarensis, incluido un esqueleto notablemente completo al que se le dio el nombre de Lucy.

Australopithecus Afarensis era un pequeño homínido, de poco más de noventa centímetros de estatura. Su rostro se proyectaba al frente, y su cráneo de aspecto simiesco cubría un encéfalo pequeño. La capacidad craneal era de 450 a 500 centímetros cúbicos. Su dentición incluía largos caninos. Es probable que no hablaran, ni construyeran herramientas, ni utilizaran el fuego.

Muchos científicos consideran que A. Afarensis evolucionó hacia el autralopithecus más avanzado, el A. Africanus, que apareció hace unos 3 millones de años. Este homínido mas bien pequeño caminaba erecto, y sus manos y sus pies, eran, claramente humaniodes. Se cree que se alimentaba de plantas y animales. Poseía un encéfalo de 500 centímetros cúbicos.

El homo habilis:

El primer homínido en presentar suficientes características para ser colocado en el mismo genero que el hombre moderno es el homo habilis. Este ser humano primitivo apareció hace unos 1,9 millones de años y persistió más de medio millón de años. Su capacidad craneal era de 650 centímetros cúbicos. En África se han encontrado las primeras herramientas primitivas, rocas que eran golpeadas con otra para hacerles bordes afilados para cortar o raspar.

Homo erectus:

H. erectus apareció en África, pero emigró a Europa y Asia. Sus fósiles más antiguos se encuentran en África, 1,5 a 1,6 millones de años, y los posteriores distribuidos en el Viejo Mundo.

El homo erectus era bípedo, más alto que el H. Habilis y por completo erecto. Su encéfalo se hizo progresivamente mayor, pues evolucionó de una capacidad craneal de 850 centímetros cúbicos a otra de entre 1000 y 1200 centímetros cúbicos.

Esto les permitió manufacturar herramientas de piedra más avanzadas. Su inteligencia les permitió sobrevivir en zona frías. H. Erectus vistió ropas, encendió fuego y vivió en cuevas o refugios.

Homo sapiens:

Hace unos 200.000 años aparecieron seres humanos con aspecto suficientemente moderno para que se les clasifique en nuestra misma especie. Su encéfalo seguía creciendo, logrando la capacidad craneal actual, 1.400 centímetros cúbicos.

Hombre de Neandertal:

Uno de los primeros grupos de H. Sapiens fue el hombre de Neandertal. Estos humanos primitivos eran de corta estatura y complexión fuerte. Su rostro se proyectaba poco al frente y su mentón era menos pronunciado, y los bordes subraorvitarios eran masivos.

Los estudios realizados indican que su cultura incluía la cacería de grandes animales. La existencia de esqueletos de individuos viejos o con fracturas que habían sanado demuestra que cuidaban a los ancianos y los enfermos.

Al parecer tenían rituales, tal vez de significado religioso, y enterraban a sus muertos. La presencia de flores, alimentos y armas indica que tenían un concepta abstracto del más allá.

La desaparición del hombre de Neandertal es un misterio. Es posible que el hombre de neandertal se intercruzara con otros grupos de H. Sapiens contemporáneos, diluyendo así sus peculiaridades más allá del posible reconocimiento. También es posible que el H. de Neandertal no pudiera adaptarse a los cambios climáticos.

El moderno Homo Sapiens:

Homo Sapien, con todas las características modernas, existió hace 40. ooo años y es posible que antes.

La cultura de Cro-Magnon, en Francia y España, ejemplifica a estos seres humanos. Sus armas y herramientas eran complejas y a menudo realizadas en materiales distintos de piedra, como hueso, marfil y madera. Elaboraban cuchillos de piedra muy afilados. Los hombres de cromagnon desarrollaron el arte, quizá con fines rituales, con la pintura en cavernas, el tallado y la escultura.

La existencia de una variedad de obras de arte y herramientas complejas en una indicación de que pueden haber poseído capacidades de lenguaje, utilizadas para transmitir su cultura a las generaciones sucesivas.

Los estudios del DNA mitocondrial de poblaciones humanas actuales de diferentes regiones geográficas indican que el primer H. Sapiens moderno pudo haber surgido en África a principios del pleistoceno tardío.

Una vez que aparecieron, estos seres humanos modernos emigraron de manera extensa en la Tierra.

Los seres humanos experimentan evolución cultural:

Desde el punto de vista de la genética, el ser humano no es muy distinto de otros primates. Compartimos la mayor parte de nuestros genes con gorilas y chimpancés. Sin embargo, el ser humano posee mayor inteligencia y ha sido capas de aumentar esta inteligencia a través de evolución cultural. La evolución cultural es la adición progresiva de conocimiento a la experiencia humana. La cultura humana es dinámica; es modificada a medida que obtenemos nuestro conocimiento. La evolución cultural suele dividirse en tres etapas (1) desarrollo de las sociedades cazadoras /recolectoras; (2) desarrollo de la agricultura, y (3) revolución industrial.

Loa primeros seres humanos en dedicarse a la caza y la recolección dependían de lo que podían encontrar en el medio. Eran nómades, y cuando los recursos disponibles en la zona se agotaban, emigraban a otra región. Estas sociedades requerían división de trabajo y la capacidad de elaborar herramientas y armas. Unos pocos grupos aislados de sociedades cazadoras/ recolectoras sobrevivieron hasta el siglo XX, incluyendo los Inuit de las regiones polares y los aborígenes australianos.Desarrollo de la agricultura.

Entre las pruebas de que los seres humanos habían iniciado la agricultura hace unos 10.ooo años se incluye el hallazgo de herramientas agrícolas y resto de vegetales en sitios arqueológicos. La agricultura, incluida en ella la ganadería, dio por resultado un suministro mas confiado de alimentos. La domesticación de animales se inicio en una fase posterior. A menudo se desarrollaron aldeas y ciudades en torno a las tierras cultivadas, pero datos recientes hacen difícil relacionar el advenimiento de la agricultura con el establecimiento de villas y centro de población.

Pruebas arqueológicas indican que la agricultura se desarrollo en forma independiente en varias regiones. Hubo tres centros agrícolas principales y varios menores. Cada uno de ellos cultivaba un cereal, que podrían ser trigo, maíz y arroz.

Otro avance en la agricultura es la domesticación de animales que se mantenían para disponer de carnes, leche y pieles. En el viejo mundo también se utilizaron animales a fin de preparar para la siembra. Un avance importante fue el uso del riego, que data de hace 7. 000 años.

La producción de alimentos por medio de la agricultura requería mas tiempo que se obtención por cacería y recolección, pero también es mas productiva. En las sociedades cazadores/recolectoras, todos los individuos comparten la responsabilidad de obtener alimento. En las sociedades agrícolas se requiere menos personas para dotar alimentos a todos. Esto liberó algunos pueblos para dedicarse a otras actividades, como la religión, el arte y diversos labores.

La evolución cultural ha tenido efectos de importancia en la exosfera:

La evolución cultural ha tenido efectos de largo alcance en la sociedad humana y en otras formas de vida. La Revolución Industrial, que comenzó en el S XVIII, dio por resultado la concentración de personas en zonas urbanas donde se localizaban los centros de manufactura. Los avances en la agricultura estimularon esto, ya que se necesitaban cada vez menos personas a fin de producir alimentos para todos. La industrialización cada vez más extensa ha incrementado la demanda de recursos naturales para suministrar materias prima a la industria. La población humana se ha expandido de manera tan impresionante que algunos biólogos temen que el planeta no pueda mantener tal cantidad de personas. En la actualidad, millones de personas están mal nutridas.

Casi toda la tierra cultivable está ya siendo explotada.

La evolución cultural ha causado la desnutrición y la degradación a gran escala del ambiente. Los bosques lluviosos tropicales y otros ambientes naturales están desapareciendo con rapidez. En muchos lugares contamina el suelo, el agua y el aire. La desertificación aumente a medida que se destruye la cubierta vegetal natural para cultivar ese suelo. Muchas especies vegetales y animales están desapareciendo porque no pueden adaptarse a los grandes cambios que le ser humano esta causando en el ambiente. Es alarmante el descenso en la diversidad biológica debido a la extinción.

Por suerte hemos advertido los efectos negativos que tienen en el ambiente nuestras actividades y tenemos la inteligencia para modificar nuestro comportamiento o mejorar nuestras condiciones. A través de la educación podemos ayudar a las nuevas generaciones a desarrollar sensibilidad ambiental, y hacer de la revolución cultural nuestra salvación en lugar de nuestra destrucción.

Consecuencias de la teoría darviniana

Durante los siglos XVII y XVIII, el orden de la naturaleza se atribuía a un origen divino que debía ser imitado por el hombre. El mundo viviente constituía algo estático y ordenado.

A partir de la publicación del Origen de las especies, cambio la concepción de la biología e incluso del ser humano como centro del universo. El darwinismo derrumbo la imagen estática y ordenada de la naturaleza por una visión de cambio explicada por leyes naturales emergentes de la evolución biológica.

Se podría decir que la evolución es la dirección que transita la vida por efecto de cada cambio que ocurre en los organismos, demostró que existía un mecanismo do divino de creación natural de las especies, en contradicción con la idea de inalterabilidad de los organismos, reinante hasta ese entonces. También cambio la situación del ser humano dentro de la naturaleza, mostrando que no somos fundamentalmente diferentes de otros organismos en cuanto a nuestros orígenes o al lugar que ocupamos.

 

 

 

SELECCION NATURAL

Escrito por jmjm 08-01-2009 en General. Comentarios (1)

 

        SELECCION NATURAL

 

 

De acuerdo al relato de Darwin, el concepto de selección natural se le ocurrió al leer al economista  Malthus, quien en 1798 afirmó que gran parte del sufrimiento humano era consecuencia ineludible del potencial de la población humana de crecer más rápido que sus recursos y alimentos. Para Darwin fue evidente que este concepto se aplicaba a todas las especies y dedujo que, cuando los recursos son limitados, la producción de más individuos que lls que el medio puede sostener llevará a la lucha por la existencia. De esta lucha solo un porcentaje sobrevivirá y originará nueva descendencia.

No todos los miembros de una población tienen necesariamente las mismas probabilidades de sobrevivir y reproducirse (debido a la competencia por los recursos y las parejas). En virtud de pequeñas variaciones genéticas, algunos individuos se adaptan mejor a su medio ambiente que otros. Los mejor adaptados son los "que dan la talla" y tienden a sobrevivir y reproducirse en mayor grado, transfiriendo sus adaptaciones a la próxima generación con una frecuencia superior al de aquellos miembros de la población que "no dan la talla".

"Dar la talla" es una medida de la habilidad individual para sobrevivir y reproducirse. Aquellos que "encajan" se reproducen mejor y sobreviven mas. Por lo tanto ellos realizan una mayor contribución al conjunto (pool) genético de la siguiente generación.

Este proceso de "supervivencia de los más favorecidos" fue llamado por Darwin SELECCIÓN NATURAL.

 La selección natural por supervivencia y reproducción diferencial lleva inevitablemente en el tiempo a un cambio de la frecuencia de los alelos favorables en aquellos individuos, que por ser los mejores,  encajan en su ambiente y sobreviven dejando mas descendientes.

En términos de genética de poblaciones, la selección natural se define ahora mas rigurosamente como la tasa de reproducción diferencial de distintos genotipos en una población.

Qué selecciona la SELECCIÓN NATURAL?

La frase de Darwin "supervivencia del más apto" es muy popular al hablar de evolución. Actualmente se define la adaptabilidad evolutiva como la contribución que hace un individuo al pool de genes de la siguiente generación, respecto a la contribución de otros individuos. Así, los individuos "aptos" son aquellos que pasan el mayor número de genes a la siguiente generación.

Sin embargo, es el fenotipo , y no el genotipo, lo que se expone al ambiente. Por fenotipo no solo debemos entender la apariencia externa de un individuo, también su metabolismo o por ej.: la capacidad de que una enzima actúe a una determinada temperatura son características fenotípicas sobre las que actúa la selección natural. 

Debemos recordar además que el fenotipo es la expresión de muchos genes diferentes, y también es el producto de las interacciones del genotipo con el ambiente. Un ejemplo es el caso de gemelos idénticos con diferente peso al momento del nacimiento.

Tipos
de selección
 

Selección estabilizadora

La selección estabilizadora favorece los fenotipos intermedios dentro de un rango. Los extremos de las variaciones son seleccionados en contra. Los niños que pesan significativamente menos o más de 3,4 Kg. tienen porcentajes mas altos de mortalidad infantil. La selección trabaja contra ambos extremos.

La selección direccional tiende a favorecer, a lo largo del tiempo, a fenotipos en un extremo de un rango de variación (es decir escasos). Ejemplos:

La resistencia a los insecticidas es un ejemplo. El DDT fue un insecticida ampliamente usado. Luego de unos años de uso intensivo, el DDT perdió su efectividad sobre los insectos. La resistencia al DDT es un carácter genético (raro en un comienzo) que se convierte en un carácter favorable por la presencia de DDT en el medio ambiente. Solo aquellos insectos resistentes al DDT sobreviven dando origen a mayores poblaciones resistentes al DDT.

Un caso interesante es la polilla Biston betularia. Antes de la revolución industrial solo se observaban polillas con alas de colores claros en árboles de troncos de color claro. Con la contaminación causada por la Revolución Industrial, los troncos se oscurecieron y, las entonces raras polillas de alas oscuras se convirtieron en prevalentes, y las una vez prevalentes de colores claro en raras. ¿La razón?, las aves predadoras. El color que tiene el mayor contraste con el fondo (en este caso los troncos de los árboles), es una desventaja. La limpieza de los bosques a medidos del siglo XX causó la reversión de la frecuencia de polillas claras a oscuras a valores pre-industiales.

Biston betularia (forma típica)forma melanica de Biston betularia f. carbonaria

Otro ejemplo es la resistencia contra los antibióticos. El empleo de los antibióticos selecciona bacterias insensibles al fármaco. Una vez mas un carácter genético raro sin ninguna ventaja adaptativa  se convierte en un carácter favorable por la presencia de un factor en el medio ambiente (en este caso los antibióticos). Cuando se exponen bacterias a un antibiótico, las bacterias sensibles al fármaco mueren, pero las que muestran cierta insensibilidad sobreviven y crecen produciendo poblaciones donde se incrementa la probabilidad de encontrar bacterias con mayores grados de resistencia. Las bacterias resistentes eludirán el efecto del fármaco con mayor éxito y así sucesivamente hasta llegar al momento que predominen sobre las otras. Mecanismos adicionales como mutaciones e intercambios de genes pueden acrecentar la resistencia.

Selección desorganizadora o disruptiva

La selección desorganizadora favorece a individuos en ambos extremos de la variación: la selección es en contra del medio de la curva. Esto causa una discontinuidad en la variación, produciendo dos o más fenotipos distintos. Un ejemplo de esto lo da el salmón Oncorhynchus kisutch. Cuando la hembra desova, los machos se acercan al nido y vierten su esperma fecundando los huevos, los que logran hacerlo son, por un lado los machos mas grandes que luchan entre sí por acercarse ganando generalmente el de mayor tamaño y por el otro, los mas pequeños, que logran llegar ocultándose entre las rocas, evitando así ser vistos (y pelear.....). De esta manera se observa, dentro de la población, una gran proporción de los dos tamaños extremos de machos 


Selección Sexual
 

Se da el caso que determinadas características en el marco de una especie son sexualmente atractivas aunque carezcan de otro significado, por ejemplo en algunas especies de aves, los machos pueden hinchar sus cuellos en una medida extraordinaria lo cual resulta atractivo para las hembras, por lo tanto se seleccionan machos que pueden hinchar enormemente sus cuellos. Darwin concluyó que si bien la selección natural razonable guía el curso de la evolución, la selección sexual influye su curso aunque no parezca existir ninguna razón evidente.

 

EL LAMARCKISMO

Escrito por jmjm 07-01-2009 en General. Comentarios (16)

Lamarckismo

 

También conocida como herencia de carácteres adquiridos, su formulación más simple postulaba que los individuos podían adquirir o mejorar carácteres físicos durante su vida y que estos eran transmitidos a su descendEl lamarckismo fue una teoría propuesta en el siglo xix por el biologo frances jean-baptiste lamarck para explicar la evolució de las especies. De esta forma, las especies evolucionarían acumulando los carácteres útiles que habían adquirido en vida sus antepasados.

Fue la teoría dominante en el campo de la evolución durante gran parte del siglo xix, incluso tras la formulación del mecanismo de selección natural por Darwin y Wallace. Sin embargo, el desarrollo de la genética mendeliana, con la separación de las líneas celulares somática y genética, la hizo incompatible con los hechos observados.

El Lamarckismo inspiró a trofim denosivich lysenco en la union soviética durante los años 30 hasta los años 60 en una campaña en contra del conocimiento sobre genética adquirido en occidente.

Aunque el lamarckismo biológico se considera una teoría obsoleta, en los últimos años ha vuelto a ponerse de actualidad como mecanismo para estudiar la evolución cultural, sobre todo a partir de la introducción del concepto de meme por Richard Dawkins.