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¿Por qué se prefirió la evolución de organismos grandes que se reproducen lentamente?

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Uno de los hechos muy básicos que señaló Darwin fue sobre la duración de la vida de los organismos. Los organismos con una vida útil más pequeña se reproducen rápidamente y, por lo tanto, las variaciones se producen más rápidamente. Esto ayuda a una evolución más rápida.

Uno de los principales objetivos de los organismos vivos es la reproducción, hecho que es la columna vertebral del neodarwinismo. Para los organismos con una vida útil más larga, digamos los humanos, la cantidad de tiempo necesario para que surjan las nuevas generaciones, así como el requerimiento de energía, es alto, mucho mayor en comparación con las bacterias. Luego ¿Por qué surgió la evolución de la complejidad? si las formas de vida bacteriana pudieran sobrevivir en condiciones difíciles y reproducirse y mutar más rápido?


La respuesta simple es que la evolución de organismos grandes que se reproducen lentamente no preferido: simplemente no se selecciona en contra.

El error clave en su pensamiento es esta declaración:

Uno de los principales objetivos de los organismos vivos es reproducirse

La mayoría de los organismos vivos no tienen tal objetivo, simplemente toman acciones que, históricamente, han llevado a la continuación de su linaje.

En un mundo complejo, existen muchas estrategias diferentes que pueden conducir a la supervivencia y propagación de un organismo, y la cooperación entre células es una de ellas. Incluso las bacterias simples a menudo forman grandes agregados multicelulares, que pueden proporcionar ventajas físicas para sus miembros sobre los individuos disociados, como la resistencia al daño físico y la formación de microclimas protegidos. El interior de su cuerpo es otro microclima protegido. Por tanto, la multicelularidad puede resultar bastante ventajosa.

En cuanto a limitar la reproducción: recuerde que los competidores más cercanos que tiene cada nuevo organismo son sus propios parientes, que ocupan el mismo espacio y compiten por los mismos recursos. Incluso las bacterias suelen limitar su reproducción cuando los recursos son limitados. La reproducción también requiere importantes recursos. Entonces, una reproducción más rápida tampoco es necesariamente ventajosa para la supervivencia a largo plazo.

En pocas palabras: no se prefiere ni grande ni pequeño, ni rápido ni lento. En cambio, el estudio de la evolución predice que veremos lo que sí vemos: una multiplicidad de formas y estrategias adaptadas para diferentes nichos en el ecosistema formados por sus interacciones con otras especies y el entorno externo.


Ciclos de vida de los animales

Los animales invertebrados tienen una rica variedad de ciclos de vida, especialmente entre aquellas formas que sufren una metamorfosis, un cambio físico radical. Las mariposas, por ejemplo, tienen una etapa de oruga (larva), una etapa de crisálida latente (pupa) y una etapa adulta (imago). Un aspecto notable de este desarrollo es que, durante la transición de oruga a adulto, la mayor parte del tejido de la oruga se desintegra y se utiliza como alimento, proporcionando así energía para la siguiente etapa de desarrollo, que comienza cuando ciertas estructuras pequeñas (discos imaginales) en la larva comienza a crecer a la forma adulta. Así, la mariposa pasa esencialmente por dos períodos de crecimiento y desarrollo (larva y pupa-adulto) y dos períodos de pequeño tamaño (huevo fertilizado y discos imaginales). Un fenómeno algo similar se encuentra en los erizos de mar: la larva, que se llama pluteus, tiene un pequeño brote parecido a una verruga que crece en el adulto mientras el tejido pluteus se desintegra. En ambos ejemplos es como si el organismo tuviera dos historias de vida, una construida sobre las ruinas de otra.

Otro patrón de ciclo de vida que se encuentra entre ciertos invertebrados ilustra el principio de que las principales diferencias entre los organismos no siempre se encuentran en la apariencia física del adulto, sino en las diferencias de toda la historia de la vida. En el celenterado Obelia, por ejemplo, el huevo se convierte en un hidroide colonial que consta de una serie de ramificaciones Hidra-como organismos llamados pólipos. Algunos de estos pólipos se especializan (pólipos reproductivos) y brotan de la colonia como medusas que nadan libremente (medusas) que llevan óvulos y espermatozoides. Al igual que con las orugas y los erizos de mar, se producen dos fases distintas en el ciclo de vida de Obelia: los pólipos sésiles (anclados), ramificados y las medusas móviles. En algunos celentéreos relacionados, la forma de medusa se ha perdido por completo, dejando que solo la etapa de pólipo produzca óvulos y espermatozoides directamente. En otros celentéreos, la etapa de pólipo se ha perdido y las medusas producen otras medusas directamente, sin la etapa sésil. Además, existen formas intermedias entre los extremos.


Una tirada evolutiva de los dados explica por qué no somos perfectos

Si la evolución selecciona los organismos más aptos, ¿por qué todavía tenemos imperfecciones? Los científicos del Centro Milner para la Evolución de la Universidad de Bath que investigan esta pregunta han descubierto que en especies con poblaciones pequeñas, los eventos fortuitos tienen prioridad sobre la selección natural, lo que permite que se introduzcan imperfecciones.

Un trabajo reciente de Alex Ho y Laurence Hurst del Centro Milner para la Evolución de la Universidad de Bath analizó los genomas de una amplia gama de organismos, desde mamíferos hasta algas unicelulares. Compararon las instrucciones genéticas utilizadas por las células para producir proteínas, específicamente el código al final del gen que le dice a la célula que deje de leer, llamados codones de parada.

Al producir proteínas, nuestro ADN se lee en cadenas, con un codón de parada al final de una cadena para indicarle a la célula que deje de leer. En cualquier gen dado, la mayoría de los organismos tienen la opción de usar uno de tres codones de terminación muy similares, sin embargo, uno de ellos (llamado TAA) es mucho mejor que los otros (llamados TGA y TAG) para detener la maquinaria celular.

Los investigadores, publicando en Biología molecular y evolución, analizó por qué algunos genes usan los codones de terminación menos eficientes, cuando la evolución por selección natural debería hacer que la mayoría de los genes usaran el codón TAA más eficiente.

Descubrieron que en especies como los humanos y otros mamíferos, donde las poblaciones son relativamente pequeñas y la reproducción es lenta, la selección favoreció a TAA en los genes más expresados. Sin embargo, las mutaciones que crean los codones de parada menos efectivos podrían aumentar en frecuencia debido a eventos fortuitos, siendo la tirada de dados más influyente cuando las poblaciones son pequeñas. Esto da como resultado que se encuentre un codón de terminación menos eficiente con más frecuencia de lo que cabría esperar, principalmente en los genes menos utilizados.

Por el contrario, en especies con poblaciones grandes y de rápida replicación, como levaduras o bacterias, el azar es menos importante y, por lo tanto, la selección natural tendió a "eliminar" las mutaciones menos favorables, lo que resultó en que la TAA sea muy común.

Los hallazgos podrían ayudar al diseño de nuevas terapias genéticas para enfermedades genéticas.

El profesor Laurence Hurst, director del Centro Milner para la Evolución, dijo: "Nuestro conjunto total de ADN parece mucho más complicado que el de algo como la levadura. Los seres humanos tenemos una gran cantidad de ADN enigmático entre nuestros genes y cada uno de nuestros genes típicamente puede producir muchos productos diferentes, mientras que los genes de levadura tienden a producir solo uno.

"Nuestro trabajo muestra que la selección natural en los seres humanos no es muy eficiente y, por lo tanto, nuestro ADN termina siendo similar a un antiguo automóvil oxidado, simplemente capaz de funcionar, con todo tipo de malas reparaciones y acumulaciones acumuladas con el tiempo. En cambio, la levadura es más como un organismo recién salido de la sala de exposición: la máquina perfecta ".

Sus resultados indican que los organismos, como los humanos y otros mamíferos, con poblaciones relativamente pequeñas, no pueden mantener un estado perfecto durante el tiempo evolutivo. También respalda la opinión de que el ADN humano es propenso a errores y de mala calidad, no como parte de una máquina compleja para un organismo complejo, sino porque la selección es una fuerza demasiado débil para evitar que nuestro ADN se deteriore.

El profesor Hurst dijo: "Estos resultados son importantes porque nos ayudan a comprender que el hecho de que algo sea común no significa que sea lo mejor. Esto ayuda tanto a la comprensión como a la terapéutica de las enfermedades genéticas".

"Por ejemplo, sugiere que al crear nuevos genes para la terapia génica, deberíamos hacer lo que hace la levadura y utilizar el mejor codón de terminación: TAA".


Tierra y # 8217s Evolución Mineral

La evolución no es sólo para organismos vivos. Los científicos de la Carnegie Institution han descubierto que el reino mineral coevolucionó con la vida y que hasta dos tercios de los más de 4.000 tipos conocidos de minerales en la Tierra pueden estar directa o indirectamente relacionados con la actividad biológica. El hallazgo, publicado en American Mineralogist, podría ayudar a los científicos en la búsqueda de vida en otros planetas.

Robert Hazen y Dominic Papineau del Carnegie Institution & # 8217s Geophysical Laboratory, con seis colegas, revisaron los procesos físicos, químicos y biológicos que transformaron gradualmente alrededor de una docena de minerales primordiales diferentes en granos de polvo interestelar antiguos a las miles de especies minerales en el presente. -Día Tierra. (A diferencia de las especies biológicas, cada especie mineral se define por su composición química y estructura cristalina características).

"Es una forma diferente de ver los minerales desde los enfoques más tradicionales", dice Hazen. "La evolución mineral es obviamente diferente de la evolución darwiniana." Los minerales no mutan, se reproducen o compiten como los organismos vivos. Pero descubrimos que tanto la variedad como la abundancia relativa de minerales han cambiado drásticamente durante más de 4.500 millones de años de historia de la Tierra ''.

Todos los elementos químicos estuvieron presentes desde el principio en el polvo primordial del sistema solar, pero formaron comparativamente pocos minerales. Solo después de que grandes cuerpos como el sol y los planetas se congelaron, existieron los extremos de temperatura y presión necesarios para forjar una gran diversidad de especies minerales. Muchos elementos también estaban demasiado dispersos en las nubes de polvo originales para poder solidificarse en cristales minerales.

A medida que el sistema solar fue tomando forma a través del "agrupamiento gravitacional" de cuerpos pequeños e indiferenciados & # 8211, fragmentos de los cuales se encuentran hoy en forma de meteoritos & # 8211, aparecieron alrededor de 60 minerales diferentes. Los cuerpos más grandes del tamaño de un planeta, especialmente aquellos con actividad volcánica y que contienen cantidades significativas de agua, podrían haber dado lugar a varios cientos de nuevas especies minerales. Marte y Venus, que Hazen y colaboradores estiman que tienen al menos 500 especies minerales diferentes en sus rocas superficiales, parecen haber alcanzado esta etapa en su evolución mineral.

Sin embargo, solo en la Tierra & # 8211 al menos en nuestro sistema solar & # 8211 la evolución mineral progresó a las siguientes etapas. Un factor clave fue la agitación del interior del planeta por la tectónica de placas, el proceso que impulsa los lentos cambios de los continentes y las cuencas oceánicas a lo largo del tiempo geológico. Única en la Tierra, la tectónica de placas creó nuevos tipos de entornos físicos y químicos donde se podían formar minerales y, por lo tanto, impulsó la diversidad mineral a más de mil tipos.

Sin embargo, lo que finalmente tuvo el mayor impacto en la evolución mineral fue el origen de la vida, hace aproximadamente 4 mil millones de años. "De las aproximadamente 4.300 especies minerales conocidas en la Tierra, quizás dos tercios de ellas están mediadas biológicamente", dice Hazen. "Esto es principalmente una consecuencia de nuestra atmósfera rica en oxígeno, que es un producto de la fotosíntesis de las algas microscópicas". Los minerales son productos de intemperismo oxidados, incluidos los minerales de hierro, cobre y muchos otros metales.

Los microorganismos y las plantas también aceleraron la producción de diversos minerales arcillosos. En los océanos, la evolución de organismos con conchas y esqueletos mineralizados generó depósitos gruesos y estratificados de minerales como la calcita, que serían raros en un planeta sin vida.

"Durante al menos 2.500 millones de años, y posiblemente desde el surgimiento de la vida, la mineralogía de la Tierra ha evolucionado en paralelo con la biología", dice Hazen. "Una implicación de este hallazgo es que las observaciones remotas de la mineralogía de otras lunas y planetas pueden proporcionar evidencia crucial de influencias biológicas más allá de la Tierra".

El geólogo de la Universidad de Stanford, Gary Ernst, calificó el estudio como `` impresionante '' y dijo que `` la perspectiva única presentada en este documento puede revolucionar la forma en que los científicos de la Tierra consideran los minerales ''.


Por qué los océanos profundos dieron vida a los primeros organismos grandes y complejos

Al principio, la vida era pequeña. Durante miles de millones de años, toda la vida en la Tierra fue microscópica y consistió principalmente en células individuales. Entonces, de repente, hace unos 570 millones de años, cobró vida organismos complejos que incluían animales con cuerpos blandos y esponjosos de hasta un metro de largo. Y durante 15 millones de años, la vida de este tamaño y complejidad solo existió en aguas profundas.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo por qué aparecieron estos organismos cuándo y dónde lo hicieron: en las profundidades del océano, donde la luz y los alimentos son escasos, en una época en la que el oxígeno en la atmósfera de la Tierra era particularmente escaso. Un nuevo estudio de la Universidad de Stanford, publicado el 12 de diciembre en la revista revisada por pares Actas de la Royal Society B, sugiere que las temperaturas más estables de las profundidades del océano permitieron que las florecientes formas de vida hicieran el mejor uso de los limitados suministros de oxígeno.

Todo esto es importante en parte porque comprender los orígenes de estas criaturas marinas del período ediacárico consiste en descubrir eslabones perdidos en la evolución de la vida, e incluso en nuestra propia especie. "No se puede tener vida inteligente sin vida compleja", explicó Tom Boag, autor principal del artículo y candidato a doctorado en ciencias geológicas en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford (Stanford Earth).

La nueva investigación es parte de un esfuerzo pequeño pero creciente para aplicar el conocimiento de la fisiología animal para comprender el registro fósil en el contexto de un entorno cambiante. La información podría arrojar luz sobre los tipos de organismos que podrán sobrevivir en diferentes entornos en el futuro.

"Traer estos datos de la fisiología, tratar a los organismos como seres vivos que respiran y tratar de explicar cómo pueden sobrevivir un día o un ciclo reproductivo no es una forma en que la mayoría de los paleontólogos y geoquímicos generalmente han abordado estas preguntas", dijo Erik. Sperling, autor principal del artículo y profesor asistente de ciencias geológicas.

Ricitos de oro y cambio de temperatura

Anteriormente, los científicos habían teorizado que los animales tienen una temperatura óptima a la que pueden prosperar con la menor cantidad de oxígeno. Según la teoría, los requisitos de oxígeno son más altos a temperaturas más frías o más cálidas que un medio feliz. Para probar esa teoría en un animal que recuerda a los que florecen en las profundidades del océano de Ediacara, Boag midió las necesidades de oxígeno de las anémonas de mar, cuyos cuerpos gelatinosos y capacidad para respirar a través de la piel imitan de cerca la biología de los fósiles recolectados en los océanos de Ediacara.

"Asumimos que su capacidad para tolerar niveles bajos de oxígeno empeoraría a medida que aumentaran las temperaturas. Eso se había observado en animales más complejos como peces, langostas y cangrejos", dijo Boag. Los científicos no estaban seguros de si las temperaturas más frías también afectarían la tolerancia de los animales. Pero de hecho, las anémonas necesitaban más oxígeno cuando las temperaturas en un tanque experimental se desviaron fuera de su zona de confort.

Juntos, estos factores hicieron que Boag y sus colegas sospecharan que, al igual que las anémonas, la vida de Ediacara también requeriría temperaturas estables para hacer el uso más eficiente de los limitados suministros de oxígeno del océano.

Refugio en profundidad

Habría sido más difícil para los animales de Ediacara utilizar el poco oxígeno presente en las aguas profundas y frías del océano que en las aguas poco profundas más cálidas porque el gas se difunde en los tejidos más lentamente en el agua de mar más fría. Los animales en el frío tienen que gastar una mayor parte de su energía solo para mover el agua de mar oxigenada a través de sus cuerpos.

Pero lo que le faltaba en oxígeno utilizable, el profundo océano de Ediacara lo compensaba con estabilidad. En las aguas poco profundas, el paso del sol y las estaciones pueden provocar cambios bruscos de temperatura, hasta 10 grados Celsius en el océano moderno, en comparación con las variaciones estacionales de menos de 1 grado Celsius a profundidades inferiores a un kilómetro (0,62 millas). . "Las temperaturas cambian mucho más rápidamente a diario y anualmente en aguas poco profundas", explicó Sperling.

En un mundo con bajos niveles de oxígeno, los animales incapaces de regular su propia temperatura corporal no podrían haber resistido un entorno que oscilaba tan regularmente fuera de la temperatura de Ricitos de Oro.

El equipo de Stanford, en colaboración con colegas de la Universidad de Yale, propone que la necesidad de un refugio para tal cambio puede haber determinado dónde podrían evolucionar los animales más grandes. "El único lugar donde las temperaturas fueron constantes fue en las profundidades del océano", dijo Sperling. En un mundo de oxígeno limitado, la nueva vida en evolución necesitaba ser lo más eficiente posible y eso solo podía lograrse en las profundidades relativamente estables. "Por eso aparecieron animales allí", dijo.


Ricitos de oro y cambio de temperatura

Anteriormente, los científicos habían teorizado que los animales tienen una temperatura óptima a la que pueden prosperar con la menor cantidad de oxígeno. Según la teoría, los requisitos de oxígeno son más altos a temperaturas más frías o más cálidas que un medio feliz. Para probar esa teoría en un animal que recuerda a los que florecen en las profundidades del océano de Ediacara, Boag midió las necesidades de oxígeno de las anémonas de mar, cuyos cuerpos gelatinosos y capacidad para respirar a través de la piel imitan de cerca la biología de los fósiles recolectados en los océanos de Ediacara.

“Supusimos que su capacidad para tolerar niveles bajos de oxígeno empeoraría a medida que aumentaran las temperaturas. Eso se había observado en animales más complejos como peces, langostas y cangrejos ”, dijo Boag. Los científicos no estaban seguros de si las temperaturas más frías también afectarían la tolerancia de los animales. Pero de hecho, las anémonas necesitaban más oxígeno cuando las temperaturas en un tanque experimental se desviaron fuera de su zona de confort.

Juntos, estos factores hicieron que Boag y sus colegas sospecharan que, al igual que las anémonas, la vida de Ediacara también requeriría temperaturas estables para hacer el uso más eficiente de los limitados suministros de oxígeno del océano.


¿Por qué se prefirió la evolución de organismos grandes que se reproducen lentamente? - biología

A. Variación y selección

1. Mecanismos que producen variación genética en poblaciones.

Una mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN de una célula. Hay muchos tipos diferentes de mutaciones. Las mutaciones pueden ocurrir antes, durante y después de la mitosis y la meiosis. Si ocurre una mutación en las células que producirán gametos por meiosis o durante la meiosis misma, puede transmitirse a la descendencia y contribuir a la variabilidad genética de la población. Las mutaciones son la única fuente de variabilidad genética que puede ocurrir en la reproducción asexual. Las mutaciones suelen ser perjudiciales o neutrales para la descendencia, pero en ocasiones pueden ser beneficiosas.

Las mutaciones pueden resultar de la inserción, deleción o sustitución de uno o unos pocos nucleótidos en una secuencia genética. Los pequeños cambios de este tipo suelen ser el resultado de errores en la replicación del ADN antes de la división celular o de errores en la reparación del ADN que se producen en respuesta al daño del ADN. Estos pequeños cambios se conocen generalmente como "mutaciones puntuales". Si el pequeño cambio ocurre en una región del gen que codifica una parte importante de su proteína, el efecto puede ser grande, como la mutación que causa la anemia de células falciformes.

Las mutaciones también son el resultado de reordenamientos de genes y otros cambios importantes en la secuencia de ADN de un cromosoma. Una translocación es el movimiento de un segmento de ADN de un lugar a otro en un cromosoma o entre cromosomas. Una inversión es una mutación en la que un segmento de ADN se ha volteado dentro de un cromosoma. Una deleción es la pérdida de un segmento de ADN. Estos grandes cambios son relativamente comunes, al menos durante largos períodos de tiempo, y abundan en los genomas que se han secuenciado.

El cruce se refiere al intercambio relativamente frecuente de segmentos cromosómicos entre cromosomas homólogos emparejados que ocurre durante la profase I. A menudo, este intercambio produce poco o ningún cambio en el orden o número de genes en los cromosomas. Significa que algunos de los genes que se originan en los homólogos maternos se mezclan con genes en los homólogos paternos y viceversa. En otras palabras, algunos de los alelos de mamá entran en los homólogos de papá y viceversa.

A veces, cruzar es desigual. Un cromosoma obtiene una parte más larga de su homólogo que el otro cromosoma a cambio. Esto puede resultar en la duplicación de genes en el cromosoma que tiene más ADN. La duplicación de genes puede dar lugar a nuevos genes porque el gen adicional puede mantener mutaciones mientras el gen duplicado continúa realizando su función normal. Los análisis de los genomas de muchos organismos sugieren que los genes a menudo se duplican a lo largo del tiempo evolutivo. Los grupos de genes duplicados se denominan "familias de genes", debido a la semejanza de sus secuencias y su origen por descendencia de un gen ancestro común.

Las mutaciones ocurren durante la replicación del ADN antes de la meiosis. El cruce durante la metafase I mezcla alelos de diferentes homólogos en nuevas combinaciones.

Cuando se completa la meiosis, los óvulos o espermatozoides resultantes tienen una mezcla de cromosomas maternos y paternos. Esto se debe a que durante la anafase I, el huso separa con precisión un conjunto completo de 23 cromosomas humanos en cada célula hija, pero no distingue entre los 23 de mamá y los 23 de papá. Los homólogos de mamá y papá se entremezclan aleatoriamente durante la anafase, de modo que cada óvulo o espermatozoide tiene una combinación casi única de los alelos de mamá y papá. El número de combinaciones de 23 homólogos maternos y paternos que pueden resultar de un surtido independiente es 2 23, aproximadamente 8 millones. Esto omite las variaciones causadas por mutaciones o entrecruzamiento.

La fertilización reúne aleatoriamente dos gametos producidos en dos individuos diferentes. Esto significa que para un hombre y una mujer en particular, la cantidad de combinaciones únicas de genes que podrían ocurrir en su descendencia es de 8 millones de veces 8 millones (64 billones), sin contar la variación causada por el cruzamiento y la mutación. La fertilización aleatoria es un mecanismo adicional que produce variación genética en el proceso de reproducción sexual.

La variación genética que resulta de mutaciones, meiosis y fertilización causa el fenómeno con el que todos estamos familiarizados: incluso en poblaciones muy grandes, como la población humana, cada individuo es genéticamente único.

Existen mecanismos adicionales que generan variación genética. Uno es la poliploidía, que ocurre comúnmente en las plantas y da lugar a nuevas especies en una generación. Los eventos de poliploidía conducen a organismos con más de dos juegos de cromosomas. Más de la mitad de las plantas silvestres son poliploides y sao son muchas plantas domésticas. En las páginas 240 y 241, su texto describe los eventos de poliploidía que conducen a los cultivares de trigo modernos.

Otro mecanismo que produce variación genética es la transferencia de genes entre especies. Esto es común entre diferentes especies de bacterias y puede ocurrir en eucariotas como resultado de infecciones víricas en las que el virus integra algunos de sus genes en células que dan lugar a óvulos o espermatozoides.

La variedad genética producida por la reproducción sexual ofrece muchas posibilidades de cómo una población de organismos podría cambiar con el tiempo. La posibilidad de que ocurra realmente está determinada por la selección. Las variantes que se adaptan mejor a las condiciones predominantes producen más descendencia que las otras y, por tanto, sus combinaciones de genes tienden a prevalecer en la población, al menos hasta que cambie el régimen de selección y se prefiera otra combinación de genes.

La selección se ve mejor como un filtro a través del cual pasa un subconjunto de variantes genéticas en una población. Algunos genotipos lo hacen, otros no.

B. Micro y macroevolución

La evolución biológica es probablemente la más grande de todas las teorías biológicas. Se ha dicho que nada en biología tiene sentido excepto a la luz de la evolución (Theodosius Dobzhansky, 1970). Del mismo modo, la biología celular y la genética modernas han contribuido mucho a dar sentido a la evolución biológica. Quizás el primer ejemplo de esto fue el descubrimiento de genes por Gregor Mendel, que ocurrió después de la hipótesis de selección natural de Charles Darwin y proporcionó una explicación para la herencia de rasgos que eran ventajosos.

La magnitud de la evolución biológica ha llevado a dos perspectivas sobre su funcionamiento: microevolución y macroevolución. Son cualitativamente iguales pero exhiben diferentes escalas de cambio y tiempo.

La microevolución se refiere a pequeños cambios que ocurren rápidamente en una población de organismos. La diversidad de perros que ha resultado de la selección artificial de diferentes rasgos físicos es un ejemplo. La microevolución es fácil de entender porque la practicamos en la cría selectiva de animales y plantas y porque ocurre en la naturaleza en una escala de tiempo que podemos observar. La microevolución procede de la acción de la selección sobre la diversidad genética de una población, como hemos comentado.

La macroevolución se refiere generalmente a cambios dramáticos en la diversidad de la vida en la Tierra durante períodos de tiempo más largos de lo que los humanos pueden percibir. La Explosión Cámbrica es un ejemplo de macroevolución (discutiremos esto más adelante).

Se puede considerar que la macroevolución consta de dos partes: extinción y especiación. La extinción es fácil de entender. Es la desaparición de una población cuando la selección la abruma. Las causas de extinción incluyen nuevas enfermedades, nuevos depredadores (por ejemplo, el hombre), cambios climáticos (por ejemplo, la Edad del Hielo), pérdida de hábitat, procesos geológicos (por ejemplo, deriva continental) y eventos catastróficos como impactos de asteroides en la Tierra.

La especiación es más difícil de entender y se analiza más adelante. La especiación es esencialmente mucha microevolución en poblaciones que se han aislado reproductivamente, es decir, que ya no pueden compartir la diversidad genética por cruzamiento.

La micro y macro evolución son conceptos artificiales que están definidos por una perspectiva humana del tiempo. Debido a esto, realmente no se ajustan al creciente cuerpo de evidencia e hipótesis sobre la evolución. Por ejemplo, la hipótesis del endosimbionte propone que los eucariotas evolucionaron a partir de antepasados ​​procariotas en cuestión de momentos. ¿Fue esto una micro o una macroevolución?

La especiación es el proceso por el cual surgen nuevas especies a partir de especies existentes. Se han propuesto dos patrones para el proceso de especiación: especiación filética y especiación divergente.


Ricitos de oro y cambio de temperatura

Anteriormente, los científicos habían teorizado que los animales tienen una temperatura óptima a la que pueden prosperar con la menor cantidad de oxígeno. Según la teoría, los requisitos de oxígeno son más altos a temperaturas más frías o más cálidas que en un medio feliz. Para probar esa teoría en un animal que recuerda a los que florecen en las profundidades del océano de Ediacara, Boag midió las necesidades de oxígeno de las anémonas de mar, cuyos cuerpos gelatinosos y capacidad para respirar a través de la piel imitan de cerca la biología de los fósiles recolectados en los océanos de Ediacara.

“Supusimos que su capacidad para tolerar niveles bajos de oxígeno empeoraría a medida que aumentaran las temperaturas. Eso se había observado en animales más complejos como peces, langostas y cangrejos ”, dijo Boag. Los científicos no estaban seguros de si las temperaturas más frías también afectarían la tolerancia de los animales. Pero de hecho, las anémonas necesitaban más oxígeno cuando las temperaturas en un tanque experimental se desviaron fuera de su zona de confort.

Juntos, estos factores hicieron que Boag y sus colegas sospecharan que, al igual que las anémonas, la vida de Ediacara también requeriría temperaturas estables para hacer el uso más eficiente de los limitados suministros de oxígeno del océano.


Adaptaciones estructurales y de comportamiento

Las adaptaciones son el resultado de la evolución. La evolución es un cambio en una especie durante largos períodos de tiempo.

Las adaptaciones suelen ocurrir porque un gen muta o cambios por accidente! Algunas mutaciones pueden ayudar a un animal o una planta a sobrevivir mejor que otros en la especie sin la mutación.

Por ejemplo, imagina una especie de pájaro. Un día nace un pájaro con un pico más largo que el de otras aves de la especie. El pico más largo ayuda al pájaro a atrapar más comida. Debido a que el ave puede atrapar más comida, es más saludable que las otras aves, vive más y se reproduce más. El ave transmite el gen de un pico más largo a su descendencia. También viven más tiempo y tienen más descendencia y el gen continúa heredando generación tras generación.

Eventualmente, el pico más largo se puede encontrar en todas las especies. Esto no sucede de la noche a la mañana. Se necesitan miles de años para encontrar una mutación en toda una especie.

Con el tiempo, los animales que se adaptan mejor a su entorno sobreviven y se reproducen. Los animales que no están bien adaptados a un entorno pueden no sobrevivir.

Las características que ayudan a una especie a sobrevivir en un medio ambiente se transmiten a las generaciones futuras. Aquellas características que no ayudan a la especie a sobrevivir desaparecen lentamente.

¿Sabías?
. el roedor más grande de América del Norte es el castor.

. Los dientes frontales de los castores crecen a lo largo de sus vidas.

. Los estanques de castores pueden mejorar la calidad del agua y proporcionar una fuente de agua para otros animales.

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Archivos de la naturaleza

Obtenga más información sobre las adaptaciones que tienen estos animales que les ayudan a sobrevivir y prosperar en sus hábitats.

Guía del profesor

Tipos de gradualismo

Gradualismo filético

Visto en la parte superior de la imagen de abajo, el gradualismo filético sugiere que los cambios en los animales ocurren de manera constante a lo largo del tiempo. Las líneas inclinadas sugieren que el cambio en la morfología mostrado ocurrió lentamente, a través de muchas generaciones de animales. Si bien esta imagen es completamente hipotética, podría representar cualquier grupo de animales.

Por ejemplo, si los dos árboles representan relaciones hipotéticas entre perros domésticos, el cladograma de gradualismo filético en la parte superior contaría una historia de cambios lentos a lo largo del tiempo. En la parte inferior del árbol estaría el lobo, o el pariente ancestral más cercano. A medida que el árbol avanza hacia arriba, nacen más generaciones de criaturas parecidas a perros. Algunas de las líneas, no aptas para su entorno, se extinguieron en el camino. Sin embargo, muchas líneas llegaron hasta nuestros días (la copa del árbol). Uno de los de la izquierda podrían ser los perros más pequeños, como el Dachshund y el Rat Terrier. En el otro lado estarían los perros que ahora son morfológicamente más grandes que los lobos, como los grandes daneses y los lobos irlandeses.

El gradualismo sugiere específicamente que los cambios en estos animales se produjeron en pequeños incrementos a lo largo del tiempo. Para llegar a un Dachshund, sugiere el gradualismo, primero se debe criar un lobo más pequeño y más largo. Cada generación, los lobos se hacen más pequeños y más largos. Eventualmente, después de muchas generaciones, tienes un perro que ya no se parece en nada a un lobo. Lo mismo ocurriría en la otra dirección, con los animales creciendo lentamente con el tiempo. Por lo tanto, la teoría del gradualismo propone que los cambios ocurren en muchos pasos pequeños, a lo largo del tiempo. While this is an interesting theory, and probably true to some extent, fossil record analysis have shown that at least some organisms experience much more rapid change.

Punctuated gradualism

Punctuated equilibrium, seen in the lower half of the image above, suggests that instead of slow changes over time, change happens drastically and almost immediately. While several fossil records and studies of microevolución have shown that drastic change can happen quickly, it might not get the whole picture. Punctuated gradualism is a step between the two.

In an unpredictable manner, environmental changes can change the expression of an organism’s genetics. At times when there are large environmental upheavals, these “punctuated” change events can occur. Some organisms within a group, now able to utilize their genetic advantage, break off from the pack and forge their own evolutionary history. Punctuated gradualism is a middle-of-the-road approach to understanding evolutionary change.

Gradualism in the Environment

Gradualism, as a theory in general, started in geology. Scientists studying rock formations, such as the Grand Canyon, made the observation that the river within the canyon was carrying minute amounts of sediment from the canyon out to sea. While these deposits were small each year, over eons the Grand Canyon was carved.

Using the theory of gradualism, scientists can understand and infer more about the abiotic factors affecting biology. For example, every year the tectonic plates move a fraction of an inch. While this movement is negligible in our lifetimes (besides causing earthquakes), the movement of the continents over time has serious consequences for evolution as a whole. Measuring the movements of the continents, scientists have been able to model the Earth through the evolutionary history of organism. This not only gives us a greater understanding of the world around us, but shows us how seemingly different animals were once populating a mega-continent called Pangea.