Seleccion natural

La selección natural es el proceso por el cual una especie se adapta a su medio ambiente. La selección natural lleva al cambio evolucionario cuando individuos con ciertas características poseen una tasa de supervivencia o reproducción más alta que los otros individuos de la población y pasan estas características genéticas heredables a su progenie. Puesto en forma simple, la selección natural es la diferencia consistente en la supervivencia y la reproducción entre genotipos diferentes, o hasta en genes diferentes, en lo que podríamos llamar el éxito reproductivo. [Un genotipo es un grupo de organismos que comparten un conjunto genético específico.]

La selección natural es importante porque es la idea central que surgió de los estudios de Charles Darwin y de Alfred Russel Wallace, y que explica al diseño en la naturaleza. Es el proceso que es responsable por la evolución de las adaptaciones de los organismos a su medio ambiente.

El libro de Darwin Sobre el Origen de las Especies por Medio de la Selección Natural causó una gran controversia cuando fue publicado en 1859. Por supuesto, la evidencia en apoyo a la evolución y a la selección natural se ha acumulado con el tiempo, y ahora la ciencia acepta que la evolución es un hecho y que la selección natural explica muy bien como ocurre la evolución adaptativa.

• Selección estabilizadora

Estabiliza, fija caracteres y frena el proceso evolutivo, es decir, el que produce cambios en los organismos. Se produce cuando, para un determinado rasgo fenotípico, existe una variabilidad genética grande y la mayoría de individuos tienen valores intermedios. Además, la mayor eficacia biológica se da para dichos rasgos intermedios. Por otro lado, existe un pequeño grupo de individuos que presentan valores extremos del fenotipo. Estos tendrán una capacidad baja para transmitir sus genes a la descendencia, es decir, poca eficacia biológica.
Con el transcurso del tiempo, los individuos con valores extremos van desapareciendo. En este caso, la selección natural ha actuado eliminando los fenotipos más alejados del promedio, ha estabilizado caracteres y ha reducido la diversidad genética.

Un ejemplo de selección natural estabilizadora, que fija los caracteres intermedios, se da en los ungulados. Los ciervos macho compiten por las hembras. Se podría pensar que, con el tiempo, sobreviven los ejemplares más grandes y poco a poco los ciervos se harían enormes. Sin embargo, el análisis de las pinturas rupestres muestra que el tamaño del ciervo no ha cambiado mucho en los últimos miles de años. Se ha observado que los ciervos excesivamente grandes son demasiado “ambiciosos” y reúnen harenes de hembras muy numerosos, que a su vez atraen a más competidores. Como resultado, los ciervos más grandes emplean más tiempo en luchar que en aparearse, mientras que los ciervos medianos se cuelan en los harenes y se reproducen. Se ha dado, por tanto, un proceso estabilizador en el tamaño de los ciervos.

• Selección orientada

se produce cuando hay un amplio rango de valores para un determinado rasgo fenotípico. Como consecuencia de algún cambio en el ambiente, tan solo los individuos de una zona del rango de valores tienen alta eficacia biológica. Con el tiempo, el resto de fenotipos tiende a desaparecer. En este caso sí ha habido evolución. Para ello, es fundamental que antes haya amplia diversidad genética.

• Selección disruptiva

se da cuando los valores de alta eficacia biológica se encuentran en los valores extremos de un rasgo fenotípico, mientras que los valores intermedios tienen baja eficacia. Si esta desciende hasta cero en esta zona intermedia, los genotipos con estos rasgos acabarán desapareciendo, y como resultado final se produce una ruptura en dos poblaciones diferenciadas, que puede llevar incluso a la especiación.

Por ejemplo, los insectos hoja usan su color para camuflarse. Los individuos verdes se camuflan bien en hojas vivas, y los de color pardo en las hojas muertas. Sin embargo, los individuos intermedios, de color amarillos, no se pueden camuflar en ningún sitio y tienen menor eficacia biológica.

Variación genética

La variación genética es una condición sine qua non la evolución es imposible (o la selección natural) y por tanto la vida (los sistemas genéticos) como la conocemos. La evolución es un proceso por el que la variación dentro de las especies se transforma en variación entre especies. La variación es también esencial en la técnica del análisis genético. Sin variación genética no es posible obtener marcadores ni hacer disección genética. 

Existen dos procesos moleculares que generan variación genética, la mutación y la recombinación. La primera genera variación de novo mientras que la segunda suministra una cantidad ilimitada de nuevas combinaciones genéticas a la población. La migración entre poblaciones y la introgresión (hibridación) entre especies son procesos poblacionales que pueden inyectar nueva variación en las poblaciones y especies.

Ahora bien, la magnitud de la variación genética que existe en una especie viene determinada por su historia evolutiva, en donde la selección natural y la deriva genética son las fuerzas moduladoras de dicha variación. La importancia relativa de ambos factores en el mantenimiento de la variación dentro y entre poblaciones es una cuestión todavía no resuelta. Una especie típica es polimórfica en alrededor de un tercio de los loci que codifican proteínas solubles y, en promedio, un individuo es heterocigoto en un 10% de sus loci. Pero estos valores de variación proteica son netamente inferiores a los hallados en el nivel de secuencias de DNA. Por ejemplo, en la especie D. melanogaster la heterocigosidad por nucleótido es 0,006, o sea, 6 de 1000 pares de bases difieren en dos secuencias cogidas al azar de una población.

En la genética se distinguen varios niveles de variación. Así, la variación puede ser fenotípica o genotípica. La primera puede subdividirse a su vez en morfológica, fisiológica y conductual. Otra forma de clasificar la variación es en cuantitativa y cualitativa. El análisis genético de la primera es el objeto de la Genética cuantitativa. La variación cualitativa es la materia prima del análisis genético mendeliano. Sólo un cuarto de las mutaciones en Drosophila parecen ser cualitativas, analizables mendelianamente.

 

Evolución

La evolución biológica es el cambio en caracteres fenotípicos y genéticos de poblaciones biológicas a través de generaciones. Dicho proceso ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común.Los procesos evolutivos han producido la biodiversidad en cada nivel de la organización biológica, incluyendo los de especie, población, organismos individuales y molecular (evolución molecular). Toda la vida en la Tierra procede de un último antepasado común universal que existió entre hace 3800 y 3500 millones de años.

La palabra evolución para describir tales cambios fue aplicada por primera vez en el siglo XVIII por el biólogo suizo Charles Bonnet en su obra Consideration sur les corps organisés. No obstante, el concepto de que la vida en la Tierra evolucionó a partir de un ancestro común ya había sido formulado por varios filósofos griegos,y la hipótesis de que las especies se transforman continuamente fue postulada por numerosos científicos de los siglos XVIII y XIX, a los cuales Charles Darwin citó en el primer capítulo de su libro El origen de las especies.Sin embargo, fue el propio Darwin en 1859, quien sintetizó un cuerpo coherente de observaciones y aportó un mecanismo de cambio, al que llamó selección natural; lo que consolidó el concepto de la evolución biológica en una verdadera teoría científica.

Evidencias fosiles

La evidencia fósil documenta cómo cambió la Tierra y la vida de un periodo de tiempo al siguiente. Los fósiles se forman cuando los restos de un ser vivo son preservados. La edad geológica de la capa de roca en la que se encuentran los fósiles corresponde a su edad y a la cantidad de tiempo que haya pasado desde que los restos del organismo se fosilizaron. Los científicos analizan la edad de los fósiles y examinan los cambios entre ellos para comprobar la teoría de la evolución: la evidencia fósil comprueba que los organismos cambian con el tiempo.

• Tafonomía

La tafonomía es el estudio de cómo se forman los fósiles. Estos son preservados en roca sedimentaria, el tipo más abundante de roca encontrada en la corteza terrestre. Los fósiles se forman cuando restos de seres vivos quedan enterrados en capas de roca sedimentaria. La mayoría de los fósiles están hechos de las partes duras de un organismo, como huesos, dientes o conchas. Los tejidos blandos muy rara vez se conservan. Las bacterias consumen las partes orgánicas de los huesos y los espacios que quedan se llenan de agua o sedimento. Con el tiempo los huesos se mineralizan y son preservados como fósiles similares a las rocas.

• Edad de los fósiles

Las rocas sedimentarias se forman cuando las partículas de roca se apilan en capas. El principio de la superposición establece que las capas son secuenciales. Más capas se acumulan a medida que el tiempo pasa; las capas más antiguas yacen debajo de las más jóvenes. Los científicos observan los fósiles encontrados en cada capa para ayudar a determinar la edad de las rocas. Si la edad de una capa de roca es conocida los científicos pueden usar esa información para datar los nuevos fósiles que se encuentren ahí. Los científicos determinaron que los fósiles encontrados en una capa de roca de una edad determinada están ausentes en las capas de roca de edades diferentes. Por lo tanto los fósiles encontrados en capas de roca de la misma edad provienen del mismo periodo de tiempo.

• Cambio de las especies

El registro fósil proporciona evidencia de los cambios que experimenta una especie con el tiempo. Los miembros de una especie comparten características físicas que transmiten a su descendencia. Las características físicas de los seres vivientes preservadas en los fósiles ayuda a los científicos a determinar cómo estaban relacionados los organismos antiguos y cómo se relacionan con las especies contemporáneas. Los paleontólogos pueden clasificar a los fósiles de los organismos dentro de la misma especie si comparten el mismos grado de similitud de los individuos de una especie viviente.

• Qué nos dicen los fósiles

La evidencia fósil documenta la extinción de las especies y la aparición de nuevas. El registro fósil también muestra cómo evolucionaron los grupos de organismos mediante la adquisición o desaparición de características físicas. El registro fósil presenta piezas de evidencia como las piezas de un rompecabezas. Cuando se unen las piezas suficientes, el rompecabezas comienza a tomar forma y se vuelve más claro. Cada nuevo fósil encontrado contribuye al cuerpo de evidencia para el proceso de la evolución proporcionando un vínculo perdido entre grupos de organismos, apoyando a la evidencia que ya se ha reunido o refutando las viejas ideas e introduciendo nuevas.

• Evidencias estructurales

La anatomía comparada ofrece evidencias estructurales de la evolución, de tres clases.
Las estructuras homólogas son aquellas que tienen un origen evolutivo común, independientemente de la función que cumplen. Por ejemplo la estructura del esqueleto de cinco dedos en la mano de los vertebrados aparece no solo en los humanos, sino también en los simios, los osos, los gatos, los murciélagos, los delfines, las lagartijas y las tortugas. ¿Cuál es la razón de tan variada repetición de unos cuantos diseños básicos? La respuesta de Darwin es que todas estas formas descienden de un antepasado común.
Las estructuras análogas (convergencia adaptativa) son aquellas estructuras que a pesar de su parecido y función similares no provienen de un antepasado común. Es decir que grupos de organismos alejados filogenéticamente (es decir que no tienen un parentesco evolutivo) han desarrollado adaptaciones similares. Por ejemplo las alas de los insectos son análogas a las alas de las aves y de los murciélagos; las aletas de los peces son análogas a las aletas de las ballenas y delfines.
Las estructuras vestigiales son otra forma de evidencia morfológica. Estas estructuras son remanentes de la historia evolutiva de un linaje. Por ejemplo algunas serpientes tienen vestigios de pelvis y diminutas patas; las ballenas poseen huesos pélvicos. Se puede decir que esto demuestra que en cada caso están emparentados con un antepasado que sí tenía patas. Estas estructuras vestigiales son evidentemente homólogas respecto de otras estructuras que otros vertebrados poseen y utilizan.

Evidencia embrionarias

La embriología muestra el evidente parecido, en los estadios más tempranos, entre embriones pertenecientes a diferentes grupos emparentados. Por ejemplo todos los embriones de vertebrados muestran un gran parecido entre sí en las primeras etapas de su desarrollo.

• Evidencias de la bioquímica

Los avances de la biología molecular han puesto de manifiesto las abundantes homologías que presentan seres vivos tan evolutivamente alejados entre sí como una bacteria y un mamífero.

• Todos comparten el mismo código genético.
• Todos comparten los ácidos nucleicos y los procesos básicos de la expresión génica.
• Los planes metabólicos generales de todos los seres vivos, es decir, las reacciones químicas básicas necesarias para la asimilación y aprovechamiento de los nutrientes son muy semejantes.

Se ha realizado trabajos sobre semejanzas entre secuencias de proteínas (entre ellas, el citocromo c). Con cuya información recabada se puede construir árboles filogenéticos.

También las nuevas tecnologías permiten analizar homologías en secuencias de DNA entre especies próximas. Los resultados de estas comparaciones son semejantes a los obtenidos por técnicas de secuenciación de proteínas. Hoy con las técnicas y conocimientos derivados del proyecto Genoma Humano, se espera de la biología molecular un aporte sustantivo al estudio evolutivo.

La biología molecular

Tanto el ADN como las proteínas determinadas por él, aportan información sobre la historia evolutiva de los organismos.

• La uniformidad en la composición química y en los procesos metabólicos revela la existencia de antepasados comunes.

El lenguaje utilizado por el ADN es el mismo para todos los seres vivos. Esto indica un origen común.

• Comparar secuencias de nucleótidos de ADN de especies diferentes puede proporcionar información sobre su parentesco evolutivo.

Podemos comparar una secuencia de nucleótidos de cada uno de los cinco grupos de primates.