Revisión del 00:00 1 mar 2024

La ciencia de la evolución. Undestanding Evolution.

Berkeley University of California.

Tomado de: Understanding Evolution https://evolution.berkeley.edu/evidencias-de-la-evolucion/ Recuperado el 23 de enero de 2024

Reviewed and updated, June 2020. Translated by Fran Guerola and Ixchel Gonzalez Ramirez.

Presentación.

En sus inicios, la teoría de la evolución tuvo una difícil aceptación en algunos circulos, sobre todo no científicos y muy conservadores, no sólo por los prejuicios existentes en esa época, sino porque el gran cúmulo de pruebas presentadas, para algunas personas eran insuficiente. En la actualidad no esta en tela de juicio la teoría evolutiva, o por lo menos no en los círculos científicos, pero gracias a las aportaciones de muchos científicos en diversos campos del conocimiento, las evidencias iniciales de la evolución ahora son mayores y más contundentes. En la actualidad se manejan diversas pruebas de la evolución que podemos agrupar en Paleontológicas, anatómicas, embriológicas, biogeográficas, bioquímicas y genéticas.

El presente artículo publicado por la Universidad de Berkeley es una magnifica recopilación de muchas de las evidencias de la evolución, que dificilmente se encuentran en un solo documento y que por su sencilles y las interesantes evidencias que muestra es muy apropiado para el bachillerato del Colegio de Ciencias y Humanidades.

La teoría de la evolución se centra en dos ideas básicas: que los seres vivos han cambiado a lo largo del tiempo, y que especies diferentes comparten ancestros comunes.

Existe evidencia contundente que apoya estos hechos. Y aunque los científicos siguen discutiendo algunos detalles de la evolución, la pregunta de si las especies están o no relacionadas a través de una larga historia compartida se contestó afirmativamente hace al menos dos siglos.

La historia de los seres vivos está documentada a partir de multiples evidencias que convergen para contar la historia de la vida a través del tiempo. En esta sección, exploraremos las evidencias que se usan para reconstruir esta historia.

Las fuentes de evidencia de la evolución provienen de:

• Evidencia fósil y estados de carácter intermedios • La distribución en el tiempo y en el espacio • Las homologías • La biología del desarrollo • Las jerarquías anidadas • Las observaciones de la evolución en la naturaleza • Experimentos • La selección artificial

La evidencia fósil.

El registro fósil nos proporciona instantáneas del pasado que cuando las juntamos forman un panorama de cambios evolutivos durante los últimos 3.500 millones de años. La panorámica puede ser borrosa en algunos puntos, incluso hay pequeñas zonas borradas, pero la evidencias fósil claramente nos muestran que la vida es muy antigua y que ha cambiado a lo largo del tiempo geológico mediante la evolución.

Los primeros descubrimientos fósiles

Los científicos han reconocido a los fósiles como evidencia de la vida pasada desde hace mucho tiempo. Xenophanes, uno de los fiósofos griegos de la antigüedad, encontró conchas fosilizadas tierra adentro en una zona seca y concluyó que ese lugar había sido alguna vez un fondo marino. Hace casi 1.000años, el científico chino Shen Kuo llegó a conclusiones similares basándose en restos fosilizados de especies que no podían haber vivido en los ambientes del momento en el que se descubrieron. En el s. XVII, Nicholas Steno se dió cuenta de la semajanza entre los dientes de los tiburones y de las rocas comúnmente llamadas “lenguas de piedra”, y argumentó que esas piedras habrían estado alguna vez en en la boca de tiburones vivos. Desde entonces, los paleontólogos, como la inglesa victoriana Mary Anning, quien ayudó a desenterrar el primer ictiosauro fósil bien identificado, han continuado ampliando nuestro conocimiento sobre la diversidad de formas de la vida pasada.

Más pistas facilitadas por los fósiles

Hoy, pocos cuestionan que los fósiles representan la vida del pasado. Es difícil mirar el esqueleto de un T. rex y sacar otra conclusión. Pero esto no quiere decir que la ciencia sepa todo sobre los fósiles. Los paleontólogos continúan aprendiendo de los fósiles – y no sólo de la anatomía de los organismos preservados.

Los fósiles nos revelan relaciones ecológicas del pasado

Esta hoja fósil (que tiene algo más de 10 millones de años) muestra un patrón de daño claro– uno que coincide con los daños producidos por la oruga de la polilla Stigmella heteromelis a las hojas actuales. Los modelos del daño producido son tan similares y tan diferentes de otros daños a hojas que aunque no tenemos fósiles de la oruga, sabemos por la observación de la hoja fósil que debió haber vivido en el ambiente y en el momento en que vivió la planta. Basándose en donde se encontró este fósil, los científicos saben que las especies de polillas de hoy tienen una distribución más pequeña de la que tuvieron en el pasado. Este fósil también nos dice que la oruga fue parasitada por una avispa muy pequeña, como indica el pequeño orificio circular (flecha amarilla) hecho por la avispa al salir. Hoy podemos observar la misma relación de parasitismo entre avispas y S. heteromelis.

Daño causado a una hoja actual por Stigmella heteromellis; fósil y acercamiento del mismo fósil que nos muestra un patrón similar de daño foliar. Fotos cortesía de Diane Erwin. Fósiles, fisiología y comportamiento

Los fósiles también nos hablan sobre los modelos de crecimiento de los animales del pasado. Por ejemplo, esta imagen nos muestra un corte transversal de la cabeza abovedada del dinosaurio Stegocerus validum. Los espacios azules nos muestran los lugares del hueso por donde pasaban los vasos sanguíneos. La densidad de vasos sanguíneos en la bóveda indica que este hueso crecía rápidamente. Esto, junto con otras evidencias, sugiere que el fósil procede de un individuo joven. De hecho, la cúpula del cráneo en estas especies alcanzaba su máximo desarrollo en individuos jóvenes. Esto (de nuevo, junto con otras pruebas relativas a la resistencia del hueso) sugiere que la cúpula no se usaba en los enfrentamientos por apareamineto entre los adultos, y que seguramente tenía alguna otra función – quizás ayudaba a que los individuos de la misma especie se reconociesen entre sí.

Corte transversal de la bóveda del cráneo del dinosaurio Stegocerus validum. Foto cortesía de Mark Goodwin, 1998

Estados de carácter intermedio

Un fósil que muestra un estado intermedio entre el carácter del ancestro y el de su último descendiente se dice que tiene un estado de carácter intermedio. El registro fósil incluye muchos ejemplos de estados de carácter intermedios, proporcionando una gran abundancia de pruebas de los cambios evolutivos a través del tiempo.

Transisciones en la evolución de las ballenas

Por ejemplo, Pakicetus (abajo a la izquierda) es un pariente cercano de las ballenas antiguas. Sabemos que los paquicétidos eran parientes cercanos de las ballenas y delfines con base en que su oído contiene estructuras únicas de los cetáceos. Sin embargo, los paquicétidos vivían en ambientes terrestres y tenían fosas nasales en la parte delantera del cráneo, como las vacas y ovejas actuales. Los ancestros de las ballenas seguramente se parecían a Pakicetus. ¿Cómo se produjo la evolución desde algo parecido a un Pakicetus a las actuales ballenas (abajo a la derecha), con fosas nasales (también conocido como, espiráculo) encima de la cabeza? Si un ancestro parecido a un paquicétido dio lugar a las ballenas actuales, esperaríamos que el linaje pasara por organismos con estados intermedios-alguno con fosas nasales en el medio del cráneo.

Y en efecto encontramos pruebas de esta transición en los fósiles de Aetiocetus (arriba en el medio), que tiene fosas nasales en medio del cráneo.

Estados de carácter intermedios en la evolución del caballo

El registro fósil de los caballos nos proporciona otros ejemplos de caracteres intermedios. Los caballos modernos (miembros del género Equus, que también incluye burros y cebras) tienen un único dedo –el casco. Sin embargo, los antecesores de los caballos modernos, que vivieron hace más de 50 millones de años, tenían 4 dedos. Lo sabemos por los fósiles de los caballos más antiguos, como los de Eohippus (también conocidos como Hyracotherium). Si los caballos actuales descienden de un ancestro con cuatro dedos, deberíamos esperar que el linaje haya pasado por estados intermedios en los que se identifiquen un número intermedio de dedos. En efecto, el registro fósil contiene muchos ejemplos de estos, representados por Archaeohippus y Parahippus en el árbol evolutivo de abajo con sus tres dedos. En este caso y en muchos otros, los fósiles tienen estados de caracter intermedios que constituyen una fuerte evidencia de cómo ocurrieron los cambios evolutivos.

Árbol evolutivo de algunos linajes de caballos actuales y extintos. Las barras representan los períodos de tiempo en los que se han encontrado fósiles de cada linaje. Las bifurcaciones no están calibradas en tiempo. Adaptado del Museo de historia natural y cultural de la universidad de Obregón.

La distribución en el tiempo y en el espacio

Para entender la historia de la vida en la Tierra, debemos comprender la profundidad del tiempo y la amplitud de los espacios geográficos en la que ésta acontece. El tiempo del que hablamos, comparado con una vida humana, es inabarcable y el espacio en el que tiene lugar esta historia incluye toda la superficie terrestre, tanto la cubierta por agua como la tierra firme. Establecer las escalas de tiempo, la sincronización de los sucesos, tanto de forma relativa como absoluta, y los patrones de los cambios geográficos que han tenido lugar a lo largo del tiempo, es esencial para visualizar la película de la historia de la vida sobre la Tierra. El orden y la temporalidad de los sucesos se denomina cronología; mientras que a los patrones geográficos de distribución de los seres vivos le llamamos biogeografía.

Cronología

La temporalidad (es decir el momento en que ocurrieron) de muchos sucesos evolutivos y geológicos en la Tierra ha sido determinada a través de dos métodos complementarios: la datación relativa y la datación absoluta (numérica o radiométrica). Estos métodos dejan en claro que la vida es muy antigua, y establecen la escala de tiempo en que los cambios evolutivos, la diversificación y las extinciones ocurren.

Una datación relativa sitúa a los fósiles en una secuencia temporal utilizando su posición en las capas de rocas, denominadas estratos. Como podemos ver en el diagrama, los fósiles que se encuentran en los estratos más bajos, fueron depositados anteriormente y por lo tanto deben ser más antiguos que los fósiles encontrados en los estratos más altos (este principio se conoce como el principio de superposición). A veces, este método no funciona porque las capas fueron alteradas o invertidas, o porque rocas más antiguas fueron empujadas sobre rocas más recientes, como puede ocurrir cuando se forman grandes cadenas montañosas. En tales casos, podemos datar las capas que contienen fósiles relacionándolas entre sí utilizando otro tipo de pruebas y razonamiento. Por ejemplo, en la gran mayoría de los estratos estudiados, las capas de rocas que contienen amonites se encuentran debajo de los estratos que contienen dinosaurios fósiles. Por ello, los científicos están bastante seguros de que los amonites se extinguieron antes de que los dinosaurios apareciesen. De hecho, los amonites son un ejemplo de fósil índice –un tipo de fósil que es característico de una era geológica por lo que se puede utilizar para datar la edad de las rocas y otros fósiles que se encuentren con ellos. Si una paleontóloga se encontrase una formación rocosa en la que los amonites están por encima de los fósiles de dinosaurios, podría inferir que los estratos fueron invertidos en algún momento posterior a su deposición original. A este tipo de pruebas y forma de razonar se le denomina sucesión faunística. Al estudiar y comparar los estratos y sus fósiles en todo el mundo, los paleontólogos han establecido la escala geológica del tiempo, que ordena la secuencia de los sucesos de la historia de la Tierra, incluida la vida. Sin embargo, necesitamos más pruebas para determinar las edades numéricas para calibrar esta secuencia y conocer exactamente cuando vivieron las diferentes especies.

• La datación absoluta se basa en elementos radiactivos, como el uranio, el potasio, el rubidio y el carbono. Los elementos radiactivos se descomponen, convirtiéndose en elementos no radiactivos, a un ritmo que los científicos han estudiado cuidadosamente. Si conoces cuanto tiempo se necesita para que cierta cantidad de un elemento radiactivo se descomponga, y mides la cantidad de ese elemento que queda en una muestra, puedes deducir la edad de esa muestra. Los fósiles de menos de 50.000 años pueden datarse directamente con base en su contenido en carbono radioactivo, pero la mayoría de fósiles no se pueden datar directamente basándose en elementos radiactivos. Sin embargo, podemos usar este método para datar cenizas volcánicas u otras rocas ígneas (rocas que se forman directamente por la cristalización de rocas fundidas) para delimitar la edad de los fósiles más antiguos. Por ejemplo, si datamos dos capas de cenizas volcánicas contiguas (una por encima y otra por debajo) a un estrato que contiene fósiles, como puedes ver en el diagrama al inicio de esta página, podemos determinar que los fósiles de trilobites “tienen más de 520 millones de años, pero menos de 545 millones de años”. Los Geólogos han conseguido poner una edad numérica a toda la escala del tiempo geológico datando numéricamente rocas de todo el mundo.

Biogeografía

La distribución de la especies en la Tierra proporciona evidencia tanto de la evolución de la vida, como del desplazamiento de los continentes como resultado del movimiento de las placas tectónicas.

Por ejemplo, los mamíferos marsupiales (los que tienen marsupio como los koalas y los canguros) se encuentran tanto en América como en Australia y Nueva Guinea (marcado en marrón en el mapa). La pregunta es ¿cómo es que se encuentran en puntos tan distantes pero no en medio? Estos animales no son capaces de atravesar el océano Pacífico nadando, ni se les ha descubierto vagando por Asia o África; tampoco parece haber rutas de migración entre las poblaciones de Australia y América. ¿Cómo es que los marsupiales llegaron desde su lugar de origen (Norteamérica) a lugares en el otro extremo del mundo?

El registro fósil y los registros de las posiciones de los continentes en el pasado nos dan la respuesta. Se han encontrado fósiles de marsupiales en la Antártida, en Sudamérica y en Australia. Estas y muchas otras evidencias sugieren que todos los continentes que conocemos hoy en día formaban parte de una única masa de tierra llamada Pangea. Este video muestra como fue la ruptura de Pangea en el periodo entre 200 y 90 millones de años atrás. Los marsupiales no necesitaron una ruta migratoria desde un extremo del mundo al otro; sino que fueron llevados por los continentes que se separaban hasta llegar a sus posiciones actuales. Al tiempo que los continentes se separaban, los marsupiales continuaron diversificándose y moviéndose dentro de esos nuevos continentes. Así, el registro fósil nos muestra que la zarigüeya de Norteamérica emigró desde Sudamérica mucho más recientemente, quizás tan recientemente como hace un millón de años.

Como con las otras fuentes de evidencia que hemos descrito aquí, nuestras observaciones sobre la distribución actual de las especies en la Tierra tiene más sentido si comprendemos que tanto la vida como La Tierra son muy antiguas y han cambiado a lo largo del tiempo.

Homologías

Si especies distintas comparten ancestros, cabe esperar que los organismos compartan similitudes heredadas de esos ancestros. Las características heredadas de ancestros comunes—incluso si estas características no parecen tan similares en parientes cercanos—se denominan homologías. Las homologías se pueden identificar comparando la anatomía de diferentes seres vivos, mirando semejanzas celulares, estudiando el desarrollo embrionario, y estudiando los órganos vestigiales de los organismos. De hecho, en cualquier parte del mundo vivo que se ha estudiado, los biólogos han descubierto homologías, lo que constituye una gran evidencia de la existencia de ancestros comunes.

A veces las homologías son fáciles de reconocer, por ejemplo las extremidades anteriores de perros y gatos. Pero en otros casos, reconocer las homologías puede ser más difícil. Por ejemplo, en las siguientes fotos de plantas, las hojas son muy diferentes entre sí y también son diferentes de las hojas”normales”.

Un estudio meticuloso de estas estructuras revela que todas son homólogas y que derivan de una hoja ancestral común. Por ejemplo, en el caso de la nochebuena, es particularmente claro: “los pétalos” se desarrollan de la misma manera que lo hacen las hojas y, cuando maduran tienen el mismo patrón de nervaduras que el resto de hojas. Cada una de las hojas que se muestran en la figura han evolucionado y han adquirido distintas formas y realizan distintas funciones. La planta jarra y la Venus atrapamoscas usan las hojas para atrapar y digerir insectos. Las brillantes hojas rojas de la nochebuena parecen pétalos florales. Las hojas del cactus se transforman en pequeñas espinas, que reducen la pérdida de agua y lo protegen de los herbívoros.

Homologías: evidencias anatómicas

Los organismos cercanamente relacionados entre sí comparten muchas similitudes anatómicas. Algunas veces, las similitudes son muy evidentes, como entre los cocodrilos y los caimanes. En otros casos – especialmente cuando la selección natural ha moldeado a los linajes de diferentes maneras – se necesitan estudios más profundos para apreciar las relaciones entre ellos, como pasa con las hojas de las plantas descritas anteriormente.

Modificaciones en el esqueleto de los tetrápodos

Las ballenas y los colibríes parecen muy diferentes a primera vista. Sin embargo, su relación es fácil de demostrar: ambos son tetrápodos (vertebrados que una de dos: o tienen patas, o tienen ancestros con patas, como las serpientes), los dos tienen un esqueleto de tetrápodo heredado del ancestro común de los tetrápodos. A parte de unos pocos huesos que se han perdido con el paso del tiempo, casi cada hueso del esqueleto de uno tiene su hueso correspondiente (homólogo) en el otro; pero el tamaño y la forma de esos huesos se ha modificado mucho a lo largo de millones de años, ya que los procesos de variación y selección natural los adaptó a sus diferentes estilos de vida.

Extremidades delanteras de los tetrápodos

Un acercamiento a las extremidades delanteras de los tetrápodos ilustra otro de los ejemplos clásicos de homologías.

los colibríes, las ballenas, las ranas, y los conejos tienen extremidades delanteras diferentes, con formas que reflejan sus estilos de vida diferentes. Pero todas esas extremidades delanteras diferentes comparten el mismo conjunto de huesos – empezando desde el hombro con un hueso (el húmero), seguido por dos huesos (el cúbito y el radio). Los mismos huesos del brazo se observan en los tetrápodos actuales (¡como nosotros los humanos!) y en fósiles tan antiguos como al pez extinto Eusthenopteron. Este tipo de evidencia ayuda a demostrar la existencia de un ancestro común a todos los tetrápodos. Homologías: Estructuras vestigiales

Una estructura vestigial es un carácter que una especie heredó de un ancestro, pero que es menos funcional y está menos desarrollado que en tal ancestro. Normalmente, las estructuras vestigiales aparecen cuando un linaje experimenta condiciones de selección muy diferentes a las de sus ancestros, por lo que la selección natural que mantenía el desarrollo y función de esa estructura en los ancestros se reduce mucho o incluso desaparece. Las estructuras vestigiales son homólogas a estructuras completamente funcionales. Por lo tanto, las estructuras vestigiales nos proporcionan grandes evidencias de ancestría común y pueden ayudarnos a trazar el origen evolutivo de las especies. Por ejemplo:

Espolones. Algunos animales como los cerdos, vacas, ciervos y perros tienen espolones –dedos reducidos y no funcionales que ni siquiera llegan al suelo. En el pie del cerdo, por ejemplo, el dedo 1 se ha perdido por completo, los dedos 2 y 5 (espolones) se han reducido mucho y son los dedos 3 y 4 los que soportan el cuerpo. La evolución es quien explica mejor la existencia de los espolones. Estas características que hoy en día son vestigiales, se han heredado de un ancestro con un número mayor de dedos funcionales.

Garras en las alas de las aves. Al igual que el polluelo de hoacín que tiene garras en sus alas, algunos pollos adultos y algunas avestruces también las tienen. Estos caracteres vestigiales ilustran el hecho de que el ancestro común de todas las aves vivientes tenía garras en las patas anteriores, aquí lo ilustramos con la imagen de un ave de hace 150 millones de años, del Jurásico, el Archaeopteryx

Homologías: evidencias celulares y moleculares

A nivel celular y molecular, todos los seres vivos se parecen en lo fundamental. Estas similitudes básicas se explican más fácilmente desde la evolución: la vida comparte un ancestro común.

El nivel celular

Todos los seres vivos están hechos de células, que consisten de membranas rellenas de agua, con material genético, proteínas, lípidos, carbohidratos, sales y otras substancias disueltas o en suspensión. Fíjate en el parecido entre una célula animal y una célula vegetal que muestra la siguiente figura – solamente tres estructuras: la pared celular, el centriolo, y el cloroplasto, existen sólo en una o en la otra. Todas las demás estructuras existen en los dos tipos de células, sugiriendo que se heredaron de un ancestro común que también tenía todas esas estructuras.

El nivel molecular

Las diferentes especies comparten homologías genéticas de la misma manera que comparten homologías anatómicas. Los genomas de los humanos y de los chimpancés, difieren solo en un pequeño porcentaje (incluso menos dependiendo de las diferencias que se tengan en cuenta). Pero las homologías genéticas se extienden mucho más allá de parientes tan cercanos en el árbol de la vida. Por ejemplo, el 70% de los genes humanos son homólogos al 70% de los genes encontrados en los hemicordados – gusanos marinos sin ojos que normalmente viven filtrando partículas alimenticias del agua o del fango. Estos genes son ligeramente diferentes en cada especie, pero su notable similitud revela nuestra ancestría común con creaturas que parecen muy diferentes a nosotros.

De izquierda a derecha: chimpancé, humanos, y hemicordado. La foto del chimpancé es de Chi King, wikipedia. Los estudiantes en el laboratorio de UC de Berkeley, foto de Elena Zhukova © 2017 UC Regents, todos los derechos reservados. Hemicordado, cortesía de Casey Dunn, Springer Nature 201

De hecho, el mismo código genético es una homología que une toda la vida de la Tierra a un ancestro común. El ADN y el ARN poseen un código simple de cuatro bases que genera un manual de instrucciones para el crecimiento, funcionamiento y la reproducción de todos los seres vivos. En algunos casos, si transferimos material genético de una célula de un organismo a una célula de otro organismo de otra especie, la célula receptora seguirá las nuevas instrucciones como si fuesen las propias. Por ejemplo, si uno de los genes que le dice a un ratón donde debe desarrollar un ojo se transfiere al embrión de una mosca del vinagre, el embrión de la mosca entiende las instrucciones genéticas perfectamente y desarrolla ojos (ojos de mosca) en donde el gen del ratón se inyectó.

Estas características de la vida demuestran el parecido fundamental de todos los seres vivos de la Tierra y sirven de base para los esfuerzos de la ingeniería genética de hoy día.

Biología del desarrollo

Durante algunos estadios del desarrollo embriológico, algunos organismos muestran caracteres ancestrales, de forma completa o parcial, que estuvieron presentes en ancestros lejanos. La teoría evolutiva y la ancestría común nos explican por qué observamos estos patrones durante el desarrollo: los linajes cambian con el paso del tiempo y las especies actuales heredaron esas características del desarrollo de sus ancestros. Por ejemplo:

Los botones de extremidades en los embriones de serpientes. Algunas especies de serpientes actuales en los primeros estadios de sus embriones nos muestran botones germinales (pequeñas masas de células que darían origen a la extremidad) de sus extremidades que rápidamente se atrofian desarrollándose el organismo adulto sin patas. El estudio de los diferentes estadios del desarrollo de las serpientes, junto con la evidencia fósi de que hubo serpientes con extremidades, confirman la hipótesis de que las serpientes han evolucionado a partir de ancestros con extremidades.

Arriba a la izquierda, este fósil de la serpiente del Cretácico Pachyrhachis problematicus, de hace aproximadamente 95 millones de años, claramente tuvo pequeñas extremidades posteriores. El dibujo de la derecha muestra una reconstrucción de la pelvis y la extremidad posterior de Pachyrhachis, que tiene exactamente los mismos huesos vistos en todos los vertebrados terrestres con extremidades posteriores.

• Dientes en los fetos de las ballenas. Las ballenas con dientes tienen un conjunto de dientes durante toda su vida. Las ballenas barbadas, sin embargo, sólo poseen dientes en los primeros estadios fetales y los pierden antes del nacimiento. La presencia de dientes en los fetos de las ballenas barbadas nos da pruebas de un ancestro común con las ballenas dentadas (y con todos los otros mamíferos)

Imagen adaptada de Zoologisch-anatomisch-physiologische untersuchungen über die nordischen Wallthiere; Leipzig,L. Voss,1849

Jerarquías anidadas

Si especies diferentes comparten ancestros comunes, esperaríamos que los seres vivos estuvieran relacionados entre sí en lo que los científicos denominan jerarquías anidadas – como cajas que contienen otras cajas. Y en efecto, esto es lo que observamos en el mundo vivo y en el registro fósil. Cuando estudiamos las características de las especies, estas se agrupan naturalmente en grupos basados en caracteres similares heredados (es decir homologías). Y no sólo se agrupan en un grupo. Se agrupan en grupos dentro de otros grupos que a su vez se insertan en otros grupos… etc – como las cajas. Estas observaciones cobran más sentido si entendemos que, con el paso del tiempo, los linajes se dividen y forman nuevas especies, que a su vez se dividen en más especies, etc, heredando sus rasgos a sus descendientes y generando así la estructura ramificada del árbol de la vida. Abajo se puede ver un ejemplo.

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En este árbol evolutivo, los girasoles y las orquídeas se agrupan porque comparten muchas homologías, incluyendo las flores. De la misma forma los pinos y los cipreses comparten muchas homologías incluyendo los conos. Estos dos grupos (plantas con flor y plantas con conos) se agrupan porque todas ellas comparten homologías como la presencia de semillas. Y las plantas que forman semillas después de agrupan con los helechos porque comparten homologías como los estomas (poros especializados en el intercambio de gases). Y así… podríamos continuar con todo el Árbol de la Vida.

No tendría por qué ser así. Podría ser que cada especie tuviese una variedad aleatoria de caracteres y que no hubiese una manera obvia de agruparlas. Pero eso no es lo que observamos. De hecho, es bastante fácil agrupar a la mayoría de organismos en jerarquías anidadas. Esto fue reconocido por científicos como Lineo mucho tiempo antes de que Darwin propusiera un modelo para explicar este patrón: que los organismos en el Árbol de la Vida son descendientes modificados de ancestros comunes. La ancestría común es evidente cuando examinamos la distribución de los rasgos en los seres vivos.

Observaciones de la evolución en la naturaleza

Como cabría esperar según la teoría de la evolución, las poblaciones evolucionan en respuesta a su entorno. La mayor parte de la evolución pasó hace mucho tiempo y no fue observada por los humanos –por lo tanto, tenemos que buscar muchos tipos de evidencia para reconstruir esta historia. Sin embargo, en algunos casos la evolución ha ocurrido en la naturaleza, a escalas de tiempo y en lugares en los que podemos hacer observaciones directas– es decir que los humanos sabemos como era una especie en un determinado momento, y posteriormente observamos cambios que sólo pueden ser atribuidos a la evolución.

E22.1 A la izquierda, gorrión del sur de Norteamérica, de cuerpo más pequeño y claro. Foto © Michael bajo la licencia CC-BY-NC. A la derecha, gorrión del norte de Norteamérica, de cuerpo más grande y oscuro. Foto © Mark Rosenstein bajo la licencia CC-BY-NC-SA.

Por ejemplo, los gorriones llegaron a Norte América traídos de Europa a mitad del siglo diecinueve. Desde entonces, la variación genética dentro de la especie, y las diferencias en las presiones selectivas de sus distintos hábitats les ha llevado a adaptarse a diferentes partes del continente. Así los gorriones modernos en el norte son más grandes y de colores más oscuros que los del sur. Los colores oscuros absorben mejor la luz del sol que los colores claros y tamaños más grandes presentan menos superficie por unidad de volumen, de esta forma se reduce la pérdida de calor – ambas son ventajas en climas fríos. Esto es un ejemplo de la selección natural actuando en diferentes poblaciones, produciendo micro-evolución a escala continental. Y este es un ejemplo que ha sido observado de primera mano por los humanos. Estábamos presentes cuando los gorriones fueron intencionadamente liberados al inicio de 1800, y hoy podemos observar directamente que los gorriones de diferentes partes del continente son diferentes entre sí, como nos muestra el siguiente mapa.

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Mapa de los gorriones adaptado del de Gould, S.J & Johnson, R.F (1972) Geographic Variation. Annual Review of Ecology and Systematics. 3:457-498

Experimentos

Los experimentos también demuestran que las poblaciones pueden evolucionar. Por ejemplo, el biólogo John Endler realizó experimentos con los guppys de Trinidad que nos muestran claramente el funcionamiento de la selección natural. Las hembras guppy prefieren machos de colores vistosos como pareja. Sin embargo los machos de colores vistosos tienen más probabilidades de ser comidos por los depredadores porque son más fáciles de detectar. Algunas zonas de los arroyos donde habitan los guppys tienen depredadores menos peligrosos que otras, en estas partes los guppys macho son más vistosos. En los lugares donde los depredadores son más peligrosos, los machos tienden a ser menos coloridos. Por supuesto, la explicación más probable para esta observación es que la población de guppys de cada zona ha evolucionado en respuesta a la competencia por la preferencia de las hembras y el tipo de depredadores presentes en ese ambiente. Pero Endler no se quedó con esa observación. Él también llevó a cabo un experimento con las poblaciones silvestres.

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Él transfirió guppys de un área con peces depredadores muy peligrosos (es decir, tomó guppys de un grupo con machos de colores mate) a una región con depredadores menos peligrosos y los dejó alrededor de dos años (más o menos 15 generaciones). Entonces él regresó a ver si habían evolucionado. En esta región, sin depredadores hambrientos alimentándose de peces brillantes, la selección sexual favoreció a los machos que destacaban. La población había evolucionado rápidamente a tener machos de colores brillantes. Esto demuestra que la variación genética dentro de una población es la materia prima para la evolución cuando las condiciones ambientales cambian.

Selección artificial

La selección artificial es un proceso evolutivo mediante el cual los humanos conscientemente seleccionan, favor o en contra, ciertas características de los organismos – por ejemplo, al elegir los individuos de los que se tomarán las semillas para la siguiente cosecha, o los animales que se criarán de una generación a la siguiente. Los humanos han estado seleccionando artificialmente a las plantas y los animales durante miles de años. Estas actividades se han convertido en grandes experimentos a largo plazo que han demostrado claramente que las especies pueden evolucionar de formas espectaculares a través de la cría selectiva.

La selección artificial en la mostaza salvaje

Por ejemplo, la coliflor, el brócoli, la col, la berza y el colinabo tienen aparentemente poco parecido con su pariente: la mostaza silvestre. Sin embargo, después de muchas generaciones de selección artificial, se consiguieron estos cinco tipos de cosechas seleccionando caracteres distintos de un mismo ancestro común

E25 Selección artificial en los perros domésticos

La domesticación del perro nos da otro ejemplo espectacular del poder de la selección artificial. Los ancestros de los perros de compañía probablemente fueron domesticados a partir de múltiples linajes diferentes de lobos hace 20.000 a 40.000años. Desde entonces, la selección humana ha producido una enorme variedad de razas (muchas de ellas seleccionadas artificialmente en los últimos 200 años). Por ejemplo, los perros salchicha se seleccionaron para levantar la caza y cazar animales pequeños, mientras que los pastores alemanes se seleccionaron para cuidar rebaños. Hay tal variedad de razas de perros domésticos actuales, tanto en tamaño como en forma, que si no conociésemos su historia, podríamos haberlos clasificado en docenas de especies diferentes.

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Estas observaciones demuestran que la selección puede tener efectos profundos en las poblaciones y que tiene la capacidad de modificar las formas y las costumbres de los seres vivos hasta el punto de que parezcan y actúen de forma muy diferente a sus ancestros. La selección artificial nos proporciona un modelo que nos ayuda a entender a la selección natural. Si entendemos la selección que ejercen los humanos en ciertos rasgos de las plantas y animales, solo necesitamos un pequeño paso más para imaginar como las condiciones naturales actuan selectivamente en las poblaciones, causando cambios naturales, particularmente a escalas de tiempo geológicas.