La evolución

Una pregunta fundamental dentro del pensamiento humano de todos los tiempos es ¿de donde venimos?, desde siempre los seres humanos nos hemos preguntado sobre el origen de las plantas, animales y demás seres vivos, incluyéndonos a nosotros mismos; El estudio de la evolución biológica se refiere al esfuerzo por entender el origen, la historia y los mecanismos que han dado lugar a toda la vasta diversidad de organismos vivientes que han existido y existen actualmente.

En el siglo 19, la mayoría de la gente incluyendo a los científicos todavía creían en la teoría de la creación, pensaban que todos los tipos de organismos y sus estructuras individuales resultaban de la acción directa de un creador, de acuerdo a esta idea las diferencias entre los seres vivos fueron creadas o bien vinieron a la existencia en su forma presente (y todavía hoy mucha gente considera esto verdad). En general las especies eran pensadas como inmutables e incambiables a través del tiempo. Aun así un número de filósofos presentaron la visión que los seres vivos deben de haber cambiado durante la historia de la vida en la tierra, y algunos científicos como Jean Baptiste de Lamarck propusieron teorías de la evolución, pero no lograron explicar el mecanismo por el cual ocurría este proceso.

Charles Darwin fue un naturalista ingles que después de 30 años de estudio y observación, en 1859 publico el famoso e influencial libro, Sobre el origen de las especies por selección natural, o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida, el cual creo sensación cuando fue publicado.


Darwin propuso un concepto que el llamo la selección natural como una explicación coherente y lógica para el desarrollo y surgimiento de las especies, llevándose sus ideas una amplia atención publica. Su libro, como su titulo indica, presento un conclusión que difirió mucho de la visión de su tiempo sobre como se daba el cambio en los seres vivos. A pesar de que su idea no cambia o contradice la existencia de un creador divino, Darwin arguyo que el creador no creo simplemente las cosas y las dejo sin cambiar. Darwin argumento que dios se expreso a través de la operación de leyes naturales que fueron produciendo cambios a través del tiempo, o evolución. Este punto de vista puso a la mayoría de la gente de su tiempo en contra de Darwin, ya que en su mayoría creían en la interpretación literal de la Biblia y aceptaban la idea de un mundo fijo y constante. Su revolucionaria teoría no solo perturbo a sus contemporáneos si no que al mismo Darwin también.

La historia de Darwin y su teoría comienza en 1831, cuando el tenia 22 años. Gracias a la recomendación de un profesor suyo en la universidad de Cambridge, fue seleccionado para servir como naturalista en un viaje de navegación por 5 años en una expedición de reconocimiento alrededor de las costas de Sudamérica, a bordo del navío británico H.M.S Beagle. Durante su largo viaje, Darwin tuvo el gusto de estudiar una amplia variedad de plantas y animales en el continente, en las islas y en distintos mares. El fue capaz de explorar la riqueza biológica de los bosques tropicales, examinar los extraordinarios fósiles de enormes mamíferos extintos en la patagonia en la parte más al sur de América, y observar lo relacionadas que están a pesar de ser distintas un sinfín de formas vivientes en las islas Galápagos, frente a la costa oeste de Sudamérica. Esta oportunidad jugo un rol importante en el desarrollo de sus ideas acerca de la naturaleza de la vida en la tierra.

En el libro que escribió acerca del viaje, no solo se puede ver su trabajo de naturalista, sino que tan bien se aprecian las experiencias que llevaron directamente a su teoría de la evolución por selección natural.


Cuando Darwin regreso del viaje a la edad de 27, comenzó un largo periodo de estudio y contemplación, y durante los siguientes 10 años publico importantes libros sobre diferentes temas, incluyendo la formación de las islas oceánicas, los arrecifes coralinos, y geología de Sudaméricana. También dedico 8 años de estudio a los balanos, un grupo de pequeños animales marinos con conchas que habitan sobre rocas, lo que lo llevo eventualmente a escribir un libro de 4 volúmenes sobre su clasificación y su historia, sin embargo en todo este tiempo no publico nada sobre su revolucionaria teoría.

Cuando el Beagle zarpó Darwin estaba convencido que las especies eran inmutables. De hecho no fue hasta 3 años después de su viaje que comenzó a considerar seriamente la posibilidad de que pudiesen cambiar. Como sea, durante su viaje de 5 años en el barco, Darwin observo un gran numero de fenómenos que le resultaron de central importancia para alcanzar sus conclusiones finales, Por ejemplo, en los ricos depósitos de fósiles de Sudamérica el observo fósiles de armadillos extintos, similares a aquellos armadillos que todavía existen en la misma área. Por que deberían estar en la misma área fósiles y organismos similares, a menos que los mas viejos hallan dado lugar a los actuales?.

 

Particularmente importante para las ideas de Darwin fueron la plantas y animales que observo dentro de su estadía de cinco semanas en las islas Galápagos, frente a la costa de Ecuador, Darwin encontró tortugas terrestres gigantes; Sorprendentemente estas tortugas no eran idénticas, de hecho, los residentes locales y los marineros que capturaban tortugas para comer, podían decir a cual isla particular pertenecía cada tortuga solo por admirar su caparazón. Esta distribución de variación física sugería que todas las tortugas se encontraban relacionadas, pero que cambiaron un poco en apariencia después de quedar aisladas en diferentes islas.


De manera más general, Darwin se encontraba impresionado por el hecho de que las plantas y animales en estas relativamente nuevas islas volcánicas fueran tan similares a aquellos encontrados en las costas de Sudamérica. Si cada una de las plantas y animales hubiesen sido creados de manera independiente y puestos simplemente en las islas Galápagos, por que no solamente resultaban similares a las plantas y animales de islas con climas similares, como por ejemplo a las del las islas de la costa africana por ejemplo?, por que resultaban parecidos a aquellos organismos encontrados en las costas adyacentes de Sudamérica?

Uno de los obstáculos que se tenía para la aceptación de cualquier teoría de evolución en los días de Darwin fue la noción incorrecta, ampliamente creída en su tiempo, que la tierra solo tenia unos pocos miles de años de antigüedad. Evidencia descubierta durante la vida de Darwin provocó que esta creencia fuera cada vez menos factible, el gran geólogo Charles Lyell, cuyos principios de geología Darwin leyó durante su travesía en el Beagle, remarcaban por primera vez la historia de un mundo antiguo con animales y plantas en movimiento. En este mundo, las especies resultaban constantemente extintas mientras otras aparecían, fue este mundo el cual Darwin trato de explicar.

También de vital importancia para el desarrollo de la teoría de Darwin fue el estudio de el ensayo sobre los principios de la poblaciones de Thomas Malthus (1798), en este libro, Malthus señala que las poblaciones de animales y plantas (incluyendo los seres humanos) tienden a incrementarse geométricamente, mientras que la habilidad de los humanos para incrementar su aprovisionamiento de comida se incrementa solamente aritméticamente. Una progresión geométrica es una en la que los elementos se incrementan por un factor constante, por ejemplo en la progresión 2, 6, 18, 54, …, cada numero es tres veces al anterior. Una progresión aritmética, en contraste, es una en la cual los elementos se incrementan por una constante diferencia, en la progresión 2, 6, 10, 14, …, cada numero es 4 veces mas grande que el anterior.

Ya que las poblaciones se incrementan geométricamente, virtualmente cualquier clase de animal o planta, si se pudiera reproducir sin límite, cubrirían la superficie de la tierra en sorprendentemente poco tiempo. En cambio, las poblaciones de las especies se mantienen bastante constantes año tras año. La conclusión de Malhtus proveyó el ingrediente clave para el desarrollo de la hipótesis de Darwin, que la evolución procede por selección natural.

Estimulado por las ideas de Malthus, Darwin vio que a pesar de que todo organismo tiene el potencial de producir más descendencia, solo un limitado número de dicha descendencia sobrevive para producir a su vez más descendencia. Combinando esas observaciones con lo que observo en su viaje en el Beagle, y su propia experiencia como criador de animales domésticos, Darwin realizo importantes asociaciones: Aquellos individuos que poseen superioridad física, de comportamiento, u otros atributos presentan más probabilidades de sobrevivir que aquellos que no se encuentran tan bien “provistos”.

Al sobrevivir, ellos ganan la oportunidad de pasar sus características favorables a su descendencia. Conforme la frecuencia de estas características se incrementa en la población, la naturaleza de toda la población comienza gradualmente a cambiar. Darwin llamo a este proceso selección. La fuerza que el identifico a sido frecuentemente identificada como la sobrevivencia del mas apto.

Darwin tenía conocimientos sobre la cría de animales domésticos, y comienza el origen de las especies con una discusión detallada sobre la cría de cerdos. El savia que los criadores seleccionan ciertas variedades de cerdos y otros animales, como los perros, para producir ciertas características deseadas, un proceso que Darwin llamo selección artificial. Una ves que se ha hecho esto, los animales serán cruzados para “fijar” las características seleccionadas. Darwin también observo que las diferencias desarrolladas a propósito entre las razas domesticadas frecuentemente resultaban más grandes o evidentes que aquellas encontradas en las especies salvajes. Los cerdos domésticos, por ejemplo muestran una mayor variedad que todos los cientos de especies de cerdos encontrados en el mundo de manera natural. Esta relación sugirió a Darwin que el cambio evolutivo podría ocurrir también en la naturaleza. Si los criadores de cerdos pudieron desarrollar tal variación por medio de una “selección artificial”, la naturaleza podría hacer lo mismo, jugando el rol de los criadores al seleccionar la siguiente generación, un proceso llamado por Darwin selección natural.

La teoría de Darwin incorpora la hipótesis de la evolución, el proceso de la selección natural, y la gran cantidad de nueva evidencia para ambos, evolución y selección natural compilados por Darwin. Por ello, la teoría propone una manera simple y directa para explicar la diversidad biológica, o por que los animales son diferentes en diferentes partes: por que los habitats difieren en sus requerimientos y oportunidades, los organismos cuyas características se encuentran favorecidas localmente por la selección natural van a tender a variar en diferentes lugares.

Darwin esbozo la totalidad de sus argumentos sobre la evolución por selección natural en un manuscrito preliminar en 1842. Después de mostrar el manuscrito a unos pocos amigos científicos, Darwin lo guardo, y por 16 años se concentro en investigaciones en otros ámbitos. Nadie sabe por que, si por timidez, o para refinar mas sus argumentos, aunque la publicación final difiere muy poco del manuscrito final.

El estimulo que finalmente llevo la teoría Darwin a las imprentas fue un ensayo que recibió en 1858. Un joven naturalista ingles llamado wallace le mando un ensayo desde malasia en donde presentaba la misma teoría de selección natural, teoría que wallace avía desarrollado de manera independiente, siendo también influenciado por el trabajo de Malthus. Colegas de wallace, que conocían el trabajo de Darwin, le recomendaron que se comunicara con Darwin. Después de recibir el ensayo de wallace, Darwin arreglo todo para una presentación de sus ideas en un seminario en Londres. Darwin completo su libro, expandiendo en 1842 el manuscrito que escribió tiempo atrás, y lo mando para su publicación, el cual apareció en 1859 y causo sensación inmediata. Mucha gente resulto fuertemente perturbada por la sugestión de que los humanos pudieran descender de un ancestro como los monos. Darwin no discutió esta idea en su libro, pero se seguía directamente de los principios por él esbozados. En un libro subsiguiente, La descendencia del hombre, Darwin presento los argumentos directamente, desarrollando argumentos fuertes de que los humanos y los simios presentan un ancestro en común. A pesar que mucha gente aceptaba que los humanos y los simios resultaban similares en muchas características, la posibilidad de que existiesen relaciones evolutivas directas resultaba inaceptable para muchos. Sin embargo los argumentos de Darwin sobre la evolución por selección natural resultaban tan fuertes que fueron casi inmediatamente aceptados por la comunidad intelectual de Gran Bretaña depuse de 1860.

En 1842, Darwin y su familia se mudaron de Londres a una casa de campo en el condado de Kent. En este placentero ambiente Darwin vivió, estudio, y escribió durante los siguientes 40 años.


Más de un siglo ha pasado desde la muerte de Darwin en 1882. Durante este periodo, la evidencia soportando su teoría a crecido progresivamente volviéndose mas fuerte. También han ávido muchos avances significativos sobre nuestro entendimiento en como funciona la evolución. A pesar de que estos avances no han alterado la teoría de Darwin, nos han hecho entender mucho más sobre los mecanismos por los cuales se da el proceso evolutivo.

Darwin predijo que el registro fósil mostraría las relaciones intermedias entre los grandes grupos de organismos, por ejemplo, entre los peces y los anfibios ya que estos se desarrollaron a partir de ellos, o también entre los reptiles y las aves. Ahora conocemos el registro fósil de una manera inimaginable en el siglo 19. Descubrimientos de fósiles microcósmicos ha extendido nuestro conocimiento de la historia de la vida en la tierra hasta unos 3.5 billones de años atrás. El descubrimiento de fósiles ha fortalecido la hipótesis de Darwin y a iluminado como los organismos han evolucionado a través de esta enorme cantidad de tiempo, de lo simple a lo complejo. Especialmente para animales vertebrados, el registro fósil es rico y exhibe una gran serie de cambios en forma, con el desarrollo visible para que todos lo admiremos.

     

En los tiempos que vivía Darwin, algunos físicos argumentaban que la tierra solo contaba con unos pocos miles de años de antigüedad. Esto preocupaba a Darwin, ya que la evolución de todos los organismos vivientes de un simple ancestro común requería de mucho más tiempo. Utilizando evidencia obtenida del estudio de las tasas del decaimiento radioactivo, sabemos actualmente que los físicos de tiempo de Darwin estaban equivocados, la tierra se formo cerca de 4.5 billones de años atrás.

Darwin recibió algunas de sus más afiladas críticas en el área de la herencia. En ese tiempo, nadie tenía ningún concepto sobre los genes o como trabaja la herencia, por lo que no era posible para Darwin el explicar por completo como ocurre la evolución. Las teorías de la herencia en tiempos de Darwin no creían en la variación genética en la naturaleza, un requerimiento critico para la teoría de Darwin, la genética se desarrollo como ciencia después del comienzo del siglo 20, 40 años después de la publicación del origen de las especies. Cuando los científicos comenzaron a entender las leyes de la herencia, los problemas que tenia la teoría de Darwin sobre la herencia se desvanecieron. La ciencia de la genética termino por elucubrar mecanismos claros y ordenados para la producción de nuevas variaciones en los organismos.

El estudio comparado de los diversos animales produjo fuerte evidencia para la teoría de Darwin, en muchos tipos de vertebrados, por ejemplo, los mismos huesos están presentes, indicando un pasado evolutivo en común. Por ejemplo,  las extremidades mostradas en la figura. Todas están construidas bajo el mismo patrón básico en el arreglo de los huesos, modificados en el ala de un murciélago, en la aleta de un porpoise, y incluso en la pierna de un caballo. Los huesos se consideran homólogos en diferentes vertebrados, esto es, tienen el mismo origen evolutivo, pero difiriendo en estructura y función. Esto contrasta con las estructuras análogas, las cuales presentan una estructura y función similar, pero diferentes orígenes.

 

Las herramientas bioquímicas actualmente son de mayor importancia en los esfuerzos por obtener un mejor entendimiento sobre como ocurre el proceso evolutivo. En los últimos años, por ejemplo, los biólogos evolutivos comienzan a descifrar el código genético y “leer” los genes. Esto ha llevado a reconocer el orden de las letras de largas cadenas de moléculas de ADN, las cuales están presentes en todas cellula viviente, proveyendo la información genética de cada organismo. Al comparar estas secuencias de “letras” en los ADN de diferentes grupos de animales y plantas, se puede especificar el grado de relación entre grupos de manera mas precisa que por cualquier otro medio. En muchos casos se pueden construir detallados árboles familiares. Los emergentes patrones consistentes de montañas de datos, es de un cambio progresivo a través del tiempo, en donde las especies menos relacionadas, es decir con un ancestro en común mas lejano, muestran mas diferencias en sus respectivos ADN al compáralos con aquellas que tienen ancestro en común mas cercano, justo como la teoría de Darwin predijo. Al medir el grado de diferencia en el código genético, e interpretar la información habiable del registro fósil, se pude incluso estimar la tasa por el cual el proceso evolutivo ocurre en diferentes grupos de organismos.

El conocimiento desarrollado en el siglo XX sobre el crecimiento y la embriología también ha aportado evidencias a favor de la teoría de Darwin sobre la evolución. Sorprendentes similitudes se han visto en diferentes etapas del desarrollo de muchos organismos  de diferentes especies. Los embriones humanos, por ejemplo, pasan a través de una serie de etapas en la cuales poseen las mismas estructuras que dan lugar al branquias en los peces, e incluso una etapa en que el embrión presenta una cola. Por lo tanto, el desarrollo de un organismo (su ontogenia) generalmente nos da información acerca de la historia evolutiva de las especies como un todo (su filogenia).

La adaptación.

El resultado de la selección natural es la adaptación, un término con diferentes significados en biología. Primero, puede referirse a un estado de ajuste al ambiente, todo ser vivo se encuentra adaptado en este sentido, segundo, la adaptación puede referirse a características particulares que ayudan en el ajuste del organismo a su medio ambiente. Tercero, adaptación puede referirse al proceso evolutivo, ocurriendo a través de muchas generaciones, el cual va produciendo organismos con características más “útiles”, o más “embonadas” o aun a costa de sonar repetitivos más aptas para sobrevivir en su medio ambiente.

La selección natural se da a través de la interacción entre organismos individuales y su medio ambiente físico, y sus interacciones con otros seres vivos. En muchos casos, las adaptaciones que resultan de la selección natural pueden ser claramente correlacionadas con factores ambientales (como una piel más gruesa en osos polares) o con fuerzas selectivas ejercidas por otros organismos (como la resistencia a algún parasito).


EL origen de la especies

A pesar de que el titulo del libro de Darwin es sobre el origen de la especies, el nunca pudo explicar como se originan las especies en si. Independientemente de eso una gran cantidad de trabajo en su mayoría desarrollado en el siglo 20, ha provisto muchas insignias de cómo se da el proceso por el cual surgen nuevas especies. Y ala par, una gran cantidad de tiempo y discusión se ha utilizado en desarrollar una definición clara del término especie.

En latín, especie simplemente significa tipo, y por lo tanto las especies son en el más simple término de la palabra diferentes tipos de organismos. Mas precisamente, una especie es un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden entrecruzarse entre ellos pero que usualmente no pueden hacerlos con miembros de otros grupos, este concepto de especie es llamado especie biológica.

Desde un punto de vista evolutivo una especie es una población o grupo de organismos unidos reproductivamente pero muy probablemente cambiante conforme se mueve a través del espacio y el tiempo. Grupos divididos y aislados reproductivamente de la población como un todo pueden tener suficientes cambios para que se conviertan en nuevas especies e inclusive sin la necesidad de una barrera geográfica se puede dar el surgimiento de una nueva especie si se tiene un población muy grande y los individuos de un lado al encontrarse tan separados de los del otro que con el tiempo puede acumular los suficientes cambios para convertirse en dos especies separadas. Este proceso es conocido como especiacion y ha ocurrido repetidamente en el transcurso de la vida en la tierra dando lugar a la diversidad de organismos que han vivido y viven en el planeta hasta el día de hoy.