Desarrollo de la Teoría de la Evolución

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Desarrollo de la teoría de la evolución

El filósofo griego Anaximandro (611-547 a.C.) y el romano Lucrecio (99-55 a.C.) acuñaron el concepto de que todas las cosas vivas se encuentran relacionadas y que ellas cambiaron en el transcurso del tiempo. La ciencia en su época se basaba principalmente en la observación y, sorprende la similitud con los conceptos actuales de la evolución.

dijo:

Anaximandro (611 - 547 a.C)

Otro filósofo griego, Aristóteles desarrolló su Scala Naturae, o Escala de la naturaleza, para explicar su concepto del avance de las cosas vivientes desde lo inanimado a las plantas, luego a los animales y finalmente al hombre. Este concepto del hombre como la "cumbre de la creación" todavía subsiste (como una plaga) en muchos biólogos evolucionistas modernos.



Los "científicos" post-Aristotélicos fueron restringidos por los pensamientos prevalentes en la Edad Media que exigía la aceptación del mito judeocristiano, es decir lo que estaba escrito en el libro del Génesis perteneciente al Viejo Testamento, con su especial creación del mundo construido literalmente en seis días.


El Arzobispo James Ussher de Irlanda, a mediados del siglo 17, calculó la edad de la Tierra basado en la genealogía desde Adán y Eva de acuerdo al libro bíblico del Génesis yendo hacia atrás desde la crucifixión de Jesús de Nazaret. De acuerdo a sus cálculos, la Tierra se formó el 22 de Octubre, 4004 a.C.

Estos cálculos forman parte de la su Historia del Mundo, y la cronología que el desarrolló fue impresa en la primera página de las Biblia. Las ideas de Ussher fueron rápidamente aceptadas, en parte debido a que no contrariaban el orden de los tiempos y, por otra parte, sus confortables ideas no alteraban la relación entre iglesia y estado.

Los geólogos dudaron durante un cierto tiempo de la "verdad" de una tierra de 5.000 años de antigüedad. Leonardo da Vinci (el pintor de La Última Cena , de la Mona Lisa, escultor e ingeniero; calculó, en base a los sedimentos del río italiano Po, que debió haber tomado unos 200.000 para formarse los depósitos.

Galileo Galilei: Hereje convicto por haber sostenido que la Tierra no era el centro del universo. Estudió los fósiles (evidencias de vida pasada) y concluyó que eran reales y no artefactos inanimados.

dijo:

Que la Tierra no era el centro del Universo fue una opinión sostenida hasta que la Inquisición le pidió aclaraciones..... El acta de la Inquisición señala "habiendo informado el señor Cardenal Belarmino que Galileo Galilei, matemático, fue advertido en debida forma por la Santa Congregación de que abandonara la opinión que hasta entonces sostenía, que el Sol es el centro de las esferas y se halla inmóvil y que la Tierra se mueve, y habiendo aceptado....La leyenda dice que cuando se retracta, pronunció la famosa frase "e pur si muove", " y sin embargo se mueve"

James Hutton, considerado el padre de la moderna Geología, desarrolló (en 1795) la teoría del uniformismo, la base de la geología y paleontología moderna. De acuerdo al trabajo de Hutton, ciertos procesos geológicos operaron en el pasado en la misma forma que lo hacen hoy en día. Por lo tanto muchas estructuras geológicas no podían explicarse con una Tierra de solo 5.000 años. Por ejemplo ver abajo las geoformas resultantes de la erosión en Ischigualasto (del quechua: sitio donde se posa la luna)



El geólogo británico Charles Lyell (mas tarde sir Charles Lyell) refinó las ideas de Hutton durante el siglo 19, y concluyó que el efecto lento, constante y acumulativo de las fuerzas naturales había producido un cambió continuo en la Tierra, su libro Los Principios de la Geología tuvo un profundo efecto en Charles Darwin (quien lo leyó durante su viaje) y Alfred Wallace.




La datación radioactiva permite medir tiempos geológicos que se asigna en base a la velocidad de desintegración de los isótopos radioactivos, que no fueron descubiertos hasta fines del siglo 19.

Como cada isótopo radioactivo termina convirtiéndose en un producto de desintegración final y estable (Uranio 238-->Plomo 206; Uranio 237--->Plomo 207), por ejemplo conociendo dicha velocidad puede inferirse el tiempo de desintegración en cualquier mineral que contenga uranio, lo cual con otras pruebas dice mucho sobre la historia geológica de una roca examinada.



Los datos de estos métodos sugieren que la Tierra tiene mas de 4,5 mil millones de años, teniendo la roca mas antigua conocido 3,96 mil millones de años (encontrada en los gneiss de Acasta, zona de rocas al sureste del lago Gran Oso en los territorios del nordeste canadiense. Rocas tan antiguas se encontraron en Groenlandia, Labrador y Australia Occidental).

El tiempo geológico se divide en eones (del griego aion = edad), eras, y unidades menores. La historia de la Tierra se divide por convención en tres eones:

Arcaico, abarca desde el origen del planeta hasta hace unos 2.500 millones de años;
Proterozoico, duró hasta hace unos 2.000 millones de años;
Fanerozoico, comenzó hace unos 540 millones de años.





Erasmus Darwin (1731-1802; abuelo de Charles Darwin) médico y naturalista británico, propuso que la vida había cambiado, pero no presentó un mecanismo claro de como ocurrieron estos cambios, sus notas son interesantes por la posible influencia sobre su nieto.


Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon (1707-1788) entre mediados y bien entrado su siglo, propuso que las especies ( pero solo las que no habían sido el producto de la creación divina...) pueden cambiar. Esto fue una gran contribución sobre el primitivo concepto que todas las especies se originan en un creador perfecto y por lo tanto no pueden cambiar debido a su origen.


El botánico sueco, Linneus , nacido 1707, en Stenbrohult, en la provincia de Småland en el sur de Suecia, ntentó clasificar todas las especies conocidas en su tiempo (1753) en categorías inmutables. Muchas de esas categorías todavía se usan en biología actual. La clasificación jerárquica Linneana se basaba en la premisa que las especies eran la menor unidad clasificable, y que cada especie (o taxón) estaba comprendida dentro de una categoría superior.



William "Strata" Smith (1769-1839) empleado por la industria minera inglesa, desarrolló el primer mapa geológico preciso de Inglaterra. El también, de sus viajes desarrolló el Principio de la Sucesión Biológica. La idea sostiene que cada período de la historia de la Tierra tiene su particular registro fósil. En esencia Smith dio comienzo a la ciencia de la estratigrafía, la identificación de las capas de roca basada, entre otras cosas, en su contenido fósil.

Georges Cuvier (1769-1832), brillante paleontólogo, experto en anatomía y zoología, adversario de peso de las teorías de la evolución; propuso la teoría de las catástrofes para explicar la extinción de las especies. Pensaba que los eventos geológicos dieron como resultados grandes catástrofes (la mas reciente, el diluvio universal). Esta visión era bastante confortable para la época y fue ampliamente aceptada. Cuvier propuso la existencia de varias creaciones que ocurrieron luego de cada catástrofe.



Louis Agassiz (1807-1873) propuso entre 50 y 80 catástrofes seguidas de creaciones nuevas e independientes.

Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829) el científico que acuñó el término biología, el que separó invertebrados de vertebrados, concluyó audazmente, que los organismos mas complejos evolucionaron de organismos mas simples preexistentes. El propuso la herencia de los caracteres adquiridos para explicar, entre otras cosas, el largo del cuello de la jirafa.
La teoría Lamarckiana dice que el cuello de las jirafas actuales es largo en razón que sus antepasados progresivamente ganaron cuellos mas largos por el esfuerzo de conseguir comida en niveles cada vez mas altos de los árboles. El trabajo de Lamarck dio vida a una teoría que señalaba la existencia de cambios en las especies en el tiempo debido al uso o desuso de sus órganos y postuló un mecanismo para ese cambio.



Un par de días antes del Año Nuevo de 1830, en la sección indigentes del cementerio de Montparnasse en París, se descendió el cadáver de un hombre de 85 años a una fosa común, era Jean Baptiste de Monet más conocido por todos por el apelativo de su título nobiliario: caballero de Lamarck.



La idea (hecha pública por Lamarck) que las especies pueden cambiar a lo largo del tiempo no fue inmediatamente aceptada por muchos: la falta de un mecanismo creíble conspiraron contra la aceptación de la idea. Charles Darwin y Alfred Wallace, ambos trabajando independientemente, realizaron extensos viajes y, eventualmente, desarrollaron la misma teoría acerca de como cambió la vida a lo largo de los tiempos como así también un mecanismo para ese cambio: la selección natural.



En Inglaterra, Charles Darwin estudió medicina sin concluirla en la Universidad de Edimburgo y para clérigo en Cambridge (¿demoró por ello la difusión de sus escritos?) también sin concluir, allí en cambio se manifestó su inclinación por las ciencias naturales. Obtuvo, a sus veintidós años, una plaza ("ad honorem", por recomendación de sus profesores de Cambridge) en el H.M.S. Beagle (His Majesty's Ship) al mando de Robert FitzRoy, de veintiséis. Reinaba por aquel entonces la reina Victoria.

Este viaje dio a Darwin una oportunidad única para estudiar la adaptación y obtener un sinnúmero de evidencias que fueron utilizadas en su teoría de la evolución. Darwin dedicó mucho tiempo a coleccionar especimenes de plantas, animales y fósiles y a realizar extensas observaciones geológicas. El viaje que incluyó, entre otros puntos, toda la costa atlántica sudamericana (desde allí partió su expedición a los Andes y en la cual contrajo una fiebre que persistió por el resto de su vida, (¿Chagas?) y el paso por el estrecho de Magallanes. Una de las escalas mas importante fue la del archipiélago de las Galápagos, frente a Ecuador, en cuyas áridas islas observó a las especies de pájaros (pinzones), las famosas tortugas gigantes y notó sus adaptaciones a los diferentes hábitats isleños.

Al retornar a Inglaterra en 1836, comenzó (con la ayuda de numerosos especialistas) a catalogar su colección y a fijar varios puntos de su teoría:

1. Adaptación: todos los organismos se adaptan a su medio ambiente
2. Variación: todos los organismos presentan caracteres variables, estos son una cuestión de azar, aparecen en cada población natural y se heredan entre los individuos. No los produce una fuerza creadora, ni el ambiente, ni el esfuerzo inconsciente del organismo, no tienen destino ni dirección, pero a menudo ofrecen valores adaptativos positivos o negativos.
3. Sobre-reproducción: todos los organismos tienden a reproducirse mas allá de la capacidad de su medio ambiente para mantenerlos (esto se basó en las teorías de Thomas Malthus, señaló que las poblaciones tienden a crecer geométricamente hasta encontrar un límite al tamaño de su población dado por la restricción, entre otros, de la cantidad de alimentos).
4. Dado que no todos los individuos están adaptados por igual a su medio ambiente, algunos sobrevivirán y se reproducirán mejor que otros, esto es conocido como selección natural. Alguna veces se hace referencia a este hecho como "la supervivencia del mas fuerte", en realidad tiene mas que ver con los logros reproductivos del organismo mas que con la fuerza del mismo.

Ejemplo de la adaptación de un organismo a su medio ambiente:



A diferencia de Darwin que pertenecía a la clase alta inglesa, Alfred Russel Wallace (1823-1913) también inglés, provenía de un estrato social diferente.



Wallace pasó muchos años en Sudamérica, publicó sus notas en Viajes en el Amazonas y el Río Negro en 1853.

En 1854, Wallace abandonó Inglaterra para estudiar la historia natural de Indonesia, donde contrajo malaria. Se dice que presa de la fiebre Wallace (¿dará la fiebre ideas convergentes....?) se las arregló para escribir sus ideas acerca de la selección natural: "...que la perpetua variabilidad de todos los seres vivos tendría que suministrar el material a partir del cual, por la simple supresión de aquellos menos adaptados a las condiciones del medio, solo los más aptos continuarán en carrera"...

En 1858, Darwin recibió una carta de Wallace, en la cual detallaba sus conclusiones que eran iguales a la aún no publicada teoría de Darwin sobre la evolución y adaptación. Darwin y sus colegas leyeron el trabajo de Wallace el 1º de Julio de 1858 en una reunión de la Sociedad Linneana, junto con la presentación del mismo Darwin sobre el mismo tema.

El trabajo de Wallace, publicado en 1858, fue el primero en definir el rol de la selección natural en la formación de las especies. En conocimiento del mismo Darwin se apresuró a publicar, en noviembre de 1859 su mayor tratado: El origen de las especies.



Este libro influyó profundamente en el pensamiento acerca de nosotros mismos y, conjuntamente con las teorías astronómicas de Copérnico y Galileo (siglos XVI y XVII), cambió la forma de pensar del mundo occidental, es claro que estos pensamientos se contradicen con la interpretación literal de la Biblia. En sus censuradas memorias (censuradas por su esposa y recuperadas por su nieta) Darwin llegó a escribir "Nunca llegué a percibir cuán ilógico era afirmar que creía en lo que no podía entender y en lo que de hecho es ininteligible. Podría haber dicho con absoluta verdad que no deseaba discutir ningún dogma; pero nunca llegué al absurdo de sentir y decir, "creo en lo que es increíble".

En base a lo relatado si bien la teoría de la evolución se atribuye generalmente a Darwin, para ser correcto es necesario mencionar que ambos Darwin y Wallace desarrollaron la teoría. La reina Victoria nunca los hizo caballeros. Los restos de Darwin, fallecido en 1882 fueron sepultados en la Abadía de Westminster, al lado de Newton. Años después a su lado fue sepultado quién lo había obligado a escribir El origen de las especies: Alfred Rusell Wallace.

Si bien con algunos cambios esta teoría elaborada en 1859, (los mas notables debido a la incorporación de la genética y del los conocimientos del ADN) es aceptada por la mayoría del los científicos como una guía en la cual se basa la biología moderna.

La cuidadosa observación en terreno de los organismos y su medio ambiente llevaron a Darwin y Wallace a definir el rol de la selección natural en la formación de las especies. También utilizaron el trabajo del geólogo Charles Lyell y las ideas de Thomas Malthus. Malthus publicó sus ideas en 1798 (Essay on the principle of population), e hizo notar que la población humana era capaz de duplicarse cada 25 años. En ese caso se llegaría a un punto en el que faltaría la comida llevando esto al hambre, desnutrición y a la guerra, lo cual reduciría la población. Wallace y Darwin adaptaron las ideas de Malthus acerca de como la influencia de la falta de recursos afectan a las poblaciones.

Ni Darwin ni Wallace pudieron explicar cómo ocurre la evolución, ni como pasaban las variaciones de una generación a otra (el moje agustino Gregor Mendel había publicado sus trabajos acerca de la genética pero Darwin no llegó a conocerlo, Mendel luego de sus trabajos fue nombrado abad de su monasterio y en ello ocupó el resto de su vida). Redescubiertos los trabajos de mendel en 1900, la genética proveyó las respuestas necesarias. La combinación de los principios de la genética mendeliana y la teoría de la evolución de Darwin se cooce como teoría NEODARWINIANA o Teoría sintética de la evolución (Sintética: unión de dos o más elementos).

1. Los individuos en una población tiene niveles variables de agilidad, tamaño, capacidad para obtener comida y diferente éxito en reproducirse.
2. Libradas a si mismas, las poblaciones tienden a expandirse exponencialmente, llevando esto a que los recursos escaseen.
3. En el curso de su existencia algunos individuos son mas exitosos que otros, lo que los lleva a sobrevivir en mayor grado y a reproducirse mas exitosamente.
4. Estos organismos de mayor supervivencia y reproducción dejarán mas descendientes que aquellos individuos menos adaptados.
5. Con el tiempo las variaciones heredables darán lugar a cambios genotípicos y fenotípicos de la especie cuya resultante es la transformación de la especie original en una nueva especie, distinta de la especie que le dio origen.

dijo:

Vale la pena citar a Richard Dawkins él, en "El gen egoísta", nos dice: la "supervivencia de los mas aptos" es un caso especial de una ley más general relativa a la supervivencia de lo estable y, extiende la competencia a las moléculas del caldo primordial que, en un principio, habrían dado lugar a replicadores. "Aquellos replicadores han recorrido un largo camino. Ahora se los conoce con el término de genes, y nosotros somos sus máquinas de supervivencia".

La visión moderna de la evolución

Poblaciones

Una población es un grupo de individuos que viven en una misma área geográfica y que comparten un mismo conjunto de genes. El conjunto de genes o genoma es la suma de toda la información genética que poseen los miembros de la población. También se usa el término pool génico para denominar a la suma de todos los alelos de una población.



Para que una población evolucione, sus integrantes deben poseer variabilidad, como materia prima para la selección.

Medida de la variabilidad genética

¿Porqué siguen existiendo los alelos recesivos? Punnett estaba asombrado de porqué tenemos dedos largos, si el alelo de la braquidactilia (dedos cortos) es dominante.

G.H.Hardy (matemático inglés) y G. Weinberg (médico alemán), trabajando de manera independiente, demostraron que la recombinación genética que ocurre en cada generación de una población de organismos diploides, no cambia por si misma la el pool génico de la población.

Para ello consideraron una población ideal, con estas características:

No existen mutaciones;
no hay migración entre poblaciones;
la población es lo suficientemente grande como para que se puedan aplicar las leyes de probabilidades;
el apareamiento es al azar;
todos los alelos son viables, no son afectados por la selección natural.

Considerando un gen con solo dos alelos: A y a, y en las condiciones anteriores, la frecuencia o proporción de estos alelos en la población no cambiará de una generación a la siguiente; tampoco la frecuencia de los tres genotipos posibles; AA, Aa y aa. El reservorio genético está en equilibrio, expresado con la equación:


p y q son la frecuencia de cada alelo, la suma de p y q debe ser igual a 1, (o sea el 100% de los alelos de ese gen). p2 y q2 es la frecuencia de los homocigotas y 2pq la de los heterocigotas.

Los agentes de la variabilidad

Para entender la evolución hay que conocer los mecanismos por el cual se presenta la variabilidad:

La recombinación por REPRODUCCIÓN SEXUAL incrementa la variación por el intercambio de información genética de los padres que resulta en nuevas combinaciones de sus hijos.
Las MUTACIONES producen nuevos alelos.

Otras fuentes adicionales son:

flujo de genes
deriva genética
apareamiento no aleatorio

Mutaciones

"Una mutación es cualquier cambio heredable del ADN."

Las mutaciones pueden ser cambios puntuales que cambien un solo nucleótido por otro, pueden implicar una deleción, duplicación o transposición de una porción de ADN o ser tan drásticos como cambios en el número de cromosomas. Que la mutación sea buena, neutral o dañina, depende de como afecte a la supervivencia del individuo y su éxito reproductivo, tambien depende del ambiente y como éste puede cambiar. Las moscas domésticas presentan una mutación que les otorga resistencia al DDT (insecticida) pero también reduce su tasa de crecimiento; antes de la aparición de este insecticida, esta mutación era defavorable.

La velocidad de mutación varía mucho entre las especies e inclusive entre los genes de un individuo. Las mutaciones son causadas por errores en la replicación del ADN, por productos químicos o radiaciones. Efectos en gran escala de una mutación solo se producen cuando la mutación se combina con otros factores que alteran el conjunto de genes. La tasa de mutaciones espontáneas es baja, varía de 1/1000 a 1/1.000.000. En diferentes genes y hasta en diferentes alelos tienen diferentes tasas de mutación.


La selección natural actúa sobre los individuos, no sobre los genes individuales. Los organismos con períodos muy cortos entre generaciones y ciclos haploides como los procariotas, solo pueden evolucionar rápidamente mediante mutaciones. Sin embargo en la mayoría de los animales y vegetales, su condición diploide y sus ciclos de vida largos previenen que la mayoría de las mutaciones afecten de manera significativa a la variación de la población. Estos organismos dependen de la reproducción sexual para producir la variabilidad genética que hace posible la adaptación.

Reproducción sexual



Sin lugar a dudas la fuente más importante de variabilidad en los eucariotas es la reproducción sexual. Promueve nuevas combinaciones de genes por tres mecanismos:

1. distribución independiente en la meiosis
2. crossing over o intercambio de genes
3. combinación de dos genomas diferentes (pateno y materno) en el momento de la fecundación.



Microevolución

Existen agentes cuya variación puede causar cambios en los pool de genes (cada uno correspondiente con cada una de las condiciones de la población ideal de Hardy- Weinberg). Dado a que estos cambios en las frecuencias alélicas y genotípicos de una población son cambios evolutivos a pequeña escala se considera microevolución.



Deriva genética: el equilibrio de Hardy- Weinberg sólo se aplica a poblaciones grandes, en una población pequeña, un evento fortuito puede tener un efecto desproporcionadamente grande. La frecuencia de aparición de los alelos puede cambiar de generación en generación solo como resultados de las probabilidades de recombinación en un conjunto (pool) genético pequeño. Es una causa de microevolución en poblaciones de 100 individuos o menos. Algunos ejemplos de deriva genética son:

El efecto fundador: Cuando una población se origina de uno o pocos individuos, los cuales se separaron por alguna razón de una población mayor, las probabilidades pueden producir que la frecuencia de aparición de ciertos alelos raros, sea diferente (y mayor) al de la población original.
Muchas especies isleñas (como los famoso pinzones de Darwin en las Galápagos) o grupos humanos aislados, por ejemplo por causas tales como sus creencias religiosas, muestran un denominado efecto fundador. Así, en el grupo religioso Amish muchos individuos portan un alelo que produce polidactilia y enanismo. La colonia Amish desciende de unos pocos individuos, por casualidad uno de ellos debe haber sido portador del gen.

Cuello de botella: Reducciones drásticas del tamaño de las poblaciones causadas por desastres naturales o predadores pueden dar como resultado que por azar, los sobrevivientes representen solo una pequeña parte del conjunto genético original.
Aún cuando la población se incremente luego a su tamaño original, una parte de la diversidad genética original se habrá perdido, este hecho llamado cuello de botella , es el problema de muchas especies en peligro de extinción. En estos grupos existe una pérdida dramática de la variabilidad, como en el animal mas veloz: los chitas.
Un cuello de botella por otra parte, puede hacer que estén excesivamente representados ciertos alelos, como en la población judía asquenazí donde la alta incidencia de la enfermedad de Tay-Sachs parece debida a un cuello de botella experimentado por esa población durante su persecución en la Edad Media.
La migración hacia o desde una población puede romper las diferencias genéticas entre poblaciones. Las mutaciones producidas en una población pueden distribuirse a otras poblaciones por la migración. Esto introduce nuevos alelos en las poblaciones.

Flujo de genes: es la ganancia o pérdida de alelos por el movimiento de individuos (emigración / inmigración) o de gametas (espermatozoides o esporas de las plantas) cuando son transferidos de una población a otra.

Apareamiento no aleatorio: el caso extremo es la autopolinización de las plantas, en animales el comportamiento puede variar con los casos de polimorfismo (cuando hay como mínimos dos formas (fenotipos) de individuos en una población). Por ejemplo los gansos de las nieves existen en dos colores: azules y blancos, y tienen tendencia a aparearse con los del mismo color, por ello hay disminución en la presencia de heterocigotos.



Fuentes:
http://fai.unne.edu.ar/biologia/evolucion/evo1.htm
http://www.ucmp.berkeley.edu/help/timeform.html
y textos propios


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