LA EVOLUCION BIOLOGICA

 

Pocas ideas han cambiado tan profundamente nuestra visión de la naturaleza como la misma idea de cambio que implica la evolución de los seres vivos. Los organismos biológicos se agrupan en unidades naturales de reproducción que denominamos especies. Las especies que ahora pueblan la Tierra proceden de otras especies distintas que existieron en el pasado, a través de un proceso de descendencia con modificación. La evolución biológica es el proceso histórico de transformación de unas especies en otras especies descendientes, y su reverso es la extinción de la gran mayoría de las especies que han existido. Una de las ideas más románticas contenidas en la evolución de la vida es que dos organismos vivos cualesquiera, por diferentes que sean, comparten un antecesor común en algún momento del pasado. Nosotros y cualquier chimpancé actual compartimos un antepasado hace algo así como 5 millones años. También tenemos un antecesor común con cualquiera de las bacterias hoy existentes, aunque el tiempo a este antecesor se remonte en este caso a más de 3000 millones de años.

La idea de evolución por modificación y derivación de nuevas especies implica la existencia de antepasados comunes para cualquier par de especies. Hay un antepasado común del hombre y el chimpancé, y del hombre y las bacterias.

La evolución es el gran principio unificador de la Biología, sin ella no es posible entender ni las propiedades distintivas de los organismos, sus adaptaciones; ni las relaciones de mayor o menor proximidad que existen entre las distintas especies. La teoría evolutiva se relaciona con el resto de la biología de forma análoga a como el estudio de la historia se relaciona con las ciencias sociales. La famosa frase del genético evolucionista Theodosius Dobzhansky que abre este tema, no es más que una aplicación particular del principio más general que afirma que el presente de un proceso temporal no puede entenderse sin una perspectiva histórica.

La revolución darwiniana

Aunque la idea de la evolución tenía precedentes, no fue hasta 1859, con la aparición de la obra El origen de las especies del naturalista británico Charles Darwin, que la idea de la evolución se estableció definitivamente. Darwin recopiló e interpretó un gran número de observaciones y experimentos de muy diversas disciplinas de investigación y los presentó como un argumento irrefutable en favor del hecho de la evolución. Pero Darwin suministró además un mecanismo para explicar las adaptaciones complejas y características de los seres vivos: la selección natural. ¿Qué significó la teoría de la evolución y de la selección natural en el contexto de la biología del siglo XIX? En 1802 el teólogo W. Paley publica la obra Teología natural, en donde arguye que el diseño funcional de los organismos evidenciaba la existencia de un creador omnisapiente. Según él, el ojo humano, con su delicado diseño, constituía una prueba concluyente de la existencia de Dios. Para los naturalistas que querían explicar los fenómenos biológicos por procesos naturales, explicar la adaptación, la maravillosa adecuación de los organismos a su ambiente, constituía el problema fundamental.

El gran reto de Darwin era explicar las complejas adaptaciones de los organismos vivos, como el diseño funcional de un ojo, por mecanismos naturales. La solución de Darwin fue proponer el mecanismo de la selección natural

El argumento del diseño de Paley tenía una gran influencia en los naturalistas del XIX, a pesar de que esta visión intervencionista violaba flagrantemente el concepto de naturaleza que se había establecido con el desarrollo de la física en los siglos XVI y XVII. Los fenómenos del Universo, según esta nueva concepción, eran explicables por procesos naturales. La naturaleza, per se, era un objeto lícito para preguntar y contestar científicamente. Con el Origen de Darwin se introduce esta revolución en la Biología. Lo verdaderamente revolucionario en Darwin fue el proponer un mecanismo natural para explicar la génesis, diversidad y adaptación de los organismos.   

El naturalista británico Charles Darwin (1809-1882) introdujo en su libro El origen de las especies (1859) dos ideas revolucionarias: la evolución biológica y la selección natural

El pensamiento poblacional

Hay grandeza en esta concepción de la vida,... que mientras este planeta ha ido girando según la constante ley de la gravitación, se han desarrollado y se están desarrollando, a partir de un comienzo tan sencillo, infinidad de formas cada vez más bellas y maravillosas

Charles Darwin

Para imponer su teoría de la evolución y de la selección natural, Darwin tuvo que introducir una nueva forma de entender la variación en la naturaleza, el pensamiento poblacional. En el tiempo de Darwin las especies se consideraban entidades fijas e inmutables; representaban a un tipo platónico, la idea perfecta de la mente de su creador. Las diferencias en la forma, en la conducta, o en la fisiología de los organismos de una especie no eran más que imperfecciones, errores en la materialización de la idea de la especie. En contraste con esta visión esencialista dominante, la variación individual, lejos de ser trivial, es para Darwin la piedra angular de la evolución. La variación en el seno de las especies o poblaciones es lo único real, es la materia prima de la evolución, a partir de la que se va a crear toda la diversidad biológica. Son las diferencias existentes entre los organismos de una especie las que, al magnificarse en el espacio y en el tiempo, producirán nuevas poblaciones, nuevas especies, y por extensión, toda la diversidad biológica.

Bajo la visión darwiniana, la variación es la única realidad de las especies. No hay un color de piel en la especie humana ideal o arquetípico. Cada individuo con su variación característica es un elemento esencial de nuestra especie

El estudio de la evolución

Los estudios y afirmaciones acerca de la evolución generalmente se refieren a uno de dos aspectos distintos: (1) las investigaciones acerca del hecho de la evolución y (2) las que se refieren al mecanismo de la evolución. Las primeras abarcan las disciplinas biológicas, tales como la paleontología, la clasificación, la biología comparada, la biología de poblaciones,... que muestran de manera inequívoca el hecho de la evolución. Las segundas, las afirmaciones acerca del mecanismo de la evolución, son el objeto principal de estudio de la genética de poblaciones, y nos informan de los factores, fuerzas o procesos que producen el cambio evolutivo, es decir, los mecanismos naturales que causan la descendencia con modificación. Una analogía cotidiana que ilustra esta distinción es la del tiempo meteorológico. Las precipitaciones, los vientos, las gotas frías, los tifones, son las evidencias que constituyen las afirmaciones de hecho del tiempo atmosférico. Ahora bien, si queremos explicar el porqué se dan los diferentes fenómenos meteorológicos, entonces nos tenemos que introducir en el ámbito de las afirmaciones del proceso o de los mecanismos meteorológicos. Debemos proponer los factores, tales como las diferencias de temperatura entre distintas masas de aire, que producen los fenómenos meteorológicos.

La evidencia de la evolución

La evolución que se da en una escala reducida, en el interior de una especie y en el intervalo de unas pocas generaciones, se denomina microevolución. La macroevolución es la evolución a gran escala, y abarca periodos considerables de tiempo, y grandes procesos de transformación; en el caso más extremo comprendería toda la evolución de la vida. Se pueden efectuar experimentos y/o observaciones de poblaciones de especies actuales a pequeña escala y obtener evidencia directa de evolución. Hay muchos ejemplos en los que se detecta la evolución en acción, como el clásico caso del melanismo industrial que se comentará más adelante. La selección artificial efectuada por el hombre en el perro o el caballo son también claros ejemplos que muestran el potencial de modificación de una especie. Por su propia dimensión temporal, no podemos demostrar la macroevolución directamente, exceptuando los casos de creación de nuevas especies de plantas mediante cruzamiento de especies distintas por el hombre. Aunque la evidencia evolutiva que suministra el registro fósil, la biología comparada, y la biología molecular es indirecta, no por ello es menos concluyente a la hora de demostrar la comunidad de origen de todos los organismos.

Las diferentes razas de perro que el hombre ha obtenido por selección artificial ilustran el potencial de cambio que tienen las especies.

El registro fósil

Los sedimentos que se han ido acumulando sobre la corteza de la tierra durante su historia geológica dejan una huella inestimable, generalmente en forma de huesos o esqueletos duros petrificados, de organismos muertos en el pasado: son los fósiles. El registro fósil es una ventana maravillosa a la historia de la vida. Si no existiera no podríamos inventarlo. Sin él, el vacío acerca de la evolución de la vida sobre la tierra sería insustituible. Podríamos especular, teorizar infinitamente, pero ¿quién podría haber imaginado que la Tierra estuvo dominada durante 150 millones de años por unos reptiles inmensos y fantásticos, los dinosaurios, que desaparecieron en un instante relativo de tiempo, si no hubieran existido fósiles de dinosaurios que nos lo contasen? La desintegración de los elementos químicos radiactivos que hay en las rocas ha permitido estimar que la Tierra se originó alrededor de hace 4600 millones de años. La Tierra, que era una esfera caliente, se enfría gradualmente, iniciándose un periodo de evolución química que culminará con la formación de las primeras células. En Australia y África se han encontrado sedimentos retenidos y fijados por bacterias de hace 3600 millones de años, lo que hace que esta fecha sea una estima mínima de la edad de inicio de la evolución biológica. La magnitud del tiempo en el que ha transcurrido la evolución se escapa completamente a nuestra comprensión, no podemos siquiera imaginar, limitados a la minúscula escala de nuestro tiempo vital, el potencial de transformación que suponen 3600 millones de años de evolución.

El tiempo geológico

El tiempo geológico se ha dividido en una serie de etapas jerárquicas, las eras, los períodos, y las épocas, que no siguen una cronología lineal, sino que es una crónica de los momentos claves de la historia de la vida. Las transiciones entre las cuatro eras, la Precámbrica, la Paleozoica, la Mesozoica y la Cenozoica representan grandes cambios en las fauna y flora de toda la Tierra. En el primer período de la era Paleozoica, el Cámbrico, hace 570 millones de años, aparecen de golpe en el registro fósil los animales pluricelulares que tienen partes duras, como las conchas, y exoesqueletos,... El final del Paleozoico coincide con la mayor extinción habida en la Tierra, en la que desaparecieron el 96% de las especies. Al final del Mesozoico, en la transición entre el período Cretácico y Terciario, se da la conocida extinción de los dinosaurios, junto a un 70% de las especies existentes.  

Cronología de siete momentos estelares de la evolución

¿Qué nos enseña el registro fósil sobre la historia de la vida sobre la Tierra? Esta es una lista de los acontecimientos más importantes

• Origen de la célula procariota 3600 M (M=Millones de años)
• Origen de la célula eucariota 1400 M
• Origen de la fauna de animales pluricelulares 650 M
• Fauna de la explosión cámbrica 570 M
• Origen de los vertebrados terrestres 360 M
• Extinción de los dinosaurios. La antorcha pasa de los dinosaurios a los mamíferos 65 M
• Origen de Homo sapiens 0,1 M.

Si toda la historia de la Tierra la comprimiésemos en una hora, a los 20 minutos aparecerían las bacterias, a los 55 los dinosaurios, los antropoides aparecen a 40 segundos antes del final, y los humanos al cumplirse la hora.

Hay una coherencia entre el registro fósil y el origen evolutivo de las especies y sus grupos correspondientes. Si la vida se debiera a la creación espontánea e independiente de especies, no tendríamos porqué esperar que el hombre surgiera con los mamíferos, podríamos haber surgido en cualquier momento, cuando aparecieron los peces, o los dinosaurios, o antes de que surgieran los primates.

La evolución no tiene dirección definida

La historia de la vida es una historia de extinciones y muerte,... con unos pocos supervivientes. El 99,9% de las especies que han existido alguna vez están hoy extintas. Grupos enteros de organismos, como los dinosaurios (exceptúando las aves), los trilobites, los ammonoideos, se han extinguido para siempre sin dejar descendiente alguno.

    Como señala el reconocido paleontólogo S. Gould, el registro fósil no es un relato convencional que conduce a los diferentes linajes a más excelencia, más complejidad, más diversidad. La historia de la vida no muestra un rumbo definido, no tiene dirección ni sentido. La evolución es una narración de eliminación masiva seguida de diferenciación en el interior de unos cuantos supervivientes. Es a priori imposible determinar la dirección de la evolución porque la importancia de los acontecimientos concretos, contingentes, como la extinción o no de un grupo de organismos en el caso de una extinción en masa, o la posesión o no de una variante adaptativa adecuada cuando ésta es requerida, son los verdaderos agentes de la historia.

Las extinciones en masa

Hay dos regímenes de extinciones: la extinción normal, que afecta a las especies que dejan de seguir a su ambiente en su lucha diaria por adaptarse, y la extinción en masa, que son más rápidas y devastadoras en cuanto a su magnitud. Al menos han ocurrido cinco extinciones en masa, y han dejado muchos huecos ecológicos que han permitido que sean ocupados por los descendientes de las especies supervivientes. Esta ocupación del bioespacio disponible suele ir acompañada de una rápida y extensa diversificación morfológica que se denomina radiación adaptativa. No se sabe con certeza la causa de las extinciones masivas, aunque las causas físicas como el impacto de asteroides o el cambio climático parecen más probables que las biológicas. Según una hipótesis reciente, hay ciclos de extinción masiva aproximadamente cada 26 millones de años, y el impacto periódico de lluvias de cometas sobre la Tierra podría explicar dicho ciclo.

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE

 Elije una especie y realiza una linea del tiempo donde se encuentren las diferentes caracteristicas que han presentado a lo largo de su evolucion.