Fundamentos de la Evolución Biológica: Origen, Teorías y Conceptos Esenciales

El Origen de la Vida y las Primeras Formas Celulares

1. Surgimiento de las Moléculas Biológicas

Pregunta: ¿Cómo surgieron las moléculas que forman parte de los seres vivos?

Hipótesis actual: Se cree que la atmósfera primitiva no era tan reactiva como se pensaba inicialmente y que se componía principalmente de N₂ (nitrógeno) y CO₂ (dióxido de carbono). La síntesis de las primeras moléculas orgánicas complejas solo habría ocurrido en zonas con condiciones energéticas especiales, como las áreas volcánicas o fuentes hidrotermales. Estas moléculas sencillas, al combinarse, formarían estructuras más complejas como aminoácidos, nucleótidos, y posteriormente proteínas y ácidos nucleicos.

2. Los Primeros Seres Vivos

Pregunta: ¿Qué tipo de células fueron los primeros seres vivos que aparecieron en la Tierra?

Los primeros seres vivos fueron células procariotas, heterótrofas (se alimentaban de la materia orgánica presente en el "caldo primitivo") y anaerobias (vivían en ausencia de oxígeno). Estos organismos eran estructuralmente simples, similares a las bacterias actuales. Con el tiempo, a medida que la materia orgánica del caldo primitivo se agotaba, surgieron organismos capaces de realizar la fotosíntesis, liberando oxígeno a la atmósfera. Esta acumulación de oxígeno transformó radicalmente las condiciones del planeta.

3. Condiciones Primitivas del Planeta

Pregunta: ¿Qué condiciones de vida existían en el planeta cuando surgieron las primeras células?

Las condiciones en la Tierra primitiva cuando surgieron las primeras células eran muy diferentes a las actuales:

• Atmósfera reductora: Prácticamente no contenía oxígeno libre (O₂). Estaba compuesta por gases como metano (CH₄), amoniaco (NH₃), vapor de agua (H₂O), hidrógeno (H₂) y dióxido de carbono (CO₂).
• Intensa radiación ultravioleta: La ausencia de una capa de ozono protectora permitía que llegara mucha radiación UV a la superficie.
• Alta actividad volcánica y geológica: Frecuentes erupciones volcánicas y tormentas eléctricas, que proporcionaban energía para las reacciones químicas.
• "Caldo primitivo": Los océanos contenían una gran cantidad de moléculas orgánicas disueltas, formadas abióticamente.

Teorías de la Evolución

4. La Evolución de la Jirafa según el Lamarckismo

Pregunta: ¿Cómo explicaría un lamarckista la evolución de la jirafa?

Según la teoría de Jean-Baptiste Lamarck (lamarckismo):

• Las jirafas ancestrales tenían cuellos cortos y se alimentaban de las hojas bajas de los árboles.
• Debido a la escasez de alimento a baja altura, las jirafas se esforzaban continuamente por alcanzar las hojas más altas, estirando sus cuellos y patas delanteras.
• Este "uso y esfuerzo" constante provocaba un ligero alargamiento de estas partes del cuerpo en cada individuo (ley del uso y desuso).
• Este carácter adquirido (cuello más largo) se transmitía directamente a su descendencia (herencia de los caracteres adquiridos).
• Generación tras generación, la acumulación de estos pequeños alargamientos dio como resultado las jirafas de cuello largo que conocemos hoy.

Evolución según la Teoría de Darwin

Charles Darwin, en su teoría de la evolución por selección natural, propuso los siguientes puntos clave:

• Variabilidad intraespecífica: Dentro de cualquier población, los individuos presentan variaciones en sus caracteres, y estas variaciones son heredables.
• Potencial reproductivo elevado: Los organismos tienden a producir más descendencia de la que puede sobrevivir y reproducirse.
• Lucha por la existencia: Debido a la limitación de recursos (alimento, espacio, etc.), se establece una competencia entre los individuos. No todos los que nacen logran sobrevivir hasta la edad reproductiva.
• Supervivencia del más apto (Selección Natural): Aquellos individuos cuyas variaciones les confieren alguna ventaja adaptativa al ambiente en el que viven tienen mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse, transmitiendo esas características ventajosas a su descendencia. Con el tiempo, esto lleva a que la población se adapte mejor a su entorno.
• El número de individuos de la población tiende a permanecer más o menos constante a lo largo del tiempo, siendo los más aptos los que dejan mayor descendencia.

Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución

El neodarwinismo, también conocido como la Teoría Sintética de la Evolución, integra los principios de la selección natural de Darwin con los conocimientos de la genética moderna (especialmente la genética de poblaciones), la paleontología y la sistemática. Sus postulados principales son:

• Fuente de la variabilidad: La variabilidad genética dentro de las poblaciones se origina por dos mecanismos principales:
  • Mutaciones: Cambios aleatorios en el material genético (ADN), que son la fuente primaria de nuevos alelos.
  • Recombinación genética: Proceso que ocurre durante la reproducción sexual (meiosis), generando nuevas combinaciones de alelos.
• Unidad de evolución: La evolución ocurre a nivel de poblaciones, no de individuos. Se manifiesta como un cambio en las frecuencias alélicas de la población a lo largo del tiempo.
• Mecanismos de evolución: La selección natural es el principal motor del cambio evolutivo adaptativo. Actúa sobre la variabilidad genética existente, favoreciendo la reproducción de los individuos con genotipos que les proporcionan una mayor aptitud (capacidad de supervivencia y reproducción) en un ambiente específico. Otros mecanismos que pueden cambiar las frecuencias alélicas son la deriva genética, el flujo génico y la mutación.
• Gradualismo: Los cambios evolutivos suelen ser graduales y acumulativos a lo largo de grandes periodos de tiempo.

Mecanismos y Evidencias de la Evolución

Causas de la Variabilidad en las Poblaciones

La variabilidad genética es la materia prima sobre la que actúa la evolución. Las principales causas de la variabilidad en las poblaciones son:

• Mutaciones: Son cambios permanentes y heredables en la secuencia del ADN. Pueden ser beneficiosas, neutras o perjudiciales. Son la fuente última de toda nueva variación genética.
• Recombinación genética: Durante la meiosis (formación de gametos en organismos con reproducción sexual), los cromosomas homólogos intercambian segmentos (entrecruzamiento) y luego se distribuyen aleatoriamente en los gametos. Esto genera nuevas combinaciones de alelos en la descendencia.

Nota: La adaptación de los individuos al medio es una consecuencia de la selección natural actuando sobre la variabilidad preexistente, no una causa directa de la generación de nueva variabilidad.

Pruebas Anatómicas de la Evolución

Órganos Homólogos

Son órganos que comparten un mismo origen evolutivo y una estructura interna básica similar, heredada de un ancestro común, aunque pueden haber divergido en su función para adaptarse a diferentes modos de vida. La homología es una fuerte evidencia de parentesco evolutivo.

Ejemplos:

• El ala de un murciélago (para volar).
• La aleta de un delfín (para nadar).
• El brazo de un ser humano (para manipular).
• La pata delantera de un caballo (para correr).

Todos ellos tienen la misma disposición básica de huesos (húmero, radio, cúbito, carpales, metacarpales y falanges).

Órganos Vestigiales

Son estructuras anatómicas que se encuentran en algunos organismos y que han perdido su función original o la tienen muy reducida en comparación con la que desempeñaban en sus ancestros. Su presencia indica una herencia evolutiva de estructuras que fueron funcionales en el pasado.

Ejemplos:

• Las muelas del juicio (terceros molares) en humanos.
• El apéndice vermiforme en humanos.
• Los huesos pélvicos rudimentarios en algunas ballenas y serpientes (vestigios de extremidades posteriores).
• El cóccix en humanos (vestigio de una cola).

Conceptos Fundamentales en Biología Evolutiva

Población

Conjunto de individuos de la misma especie que habitan en un área geográfica determinada, en un momento específico, y que tienen la capacidad real o potencial de cruzarse entre sí y dejar descendencia fértil. Es la unidad básica de la evolución.

Especie

Conjunto de poblaciones naturales cuyos individuos poseen características morfológicas, fisiológicas y genéticas similares, que pueden cruzarse entre sí en condiciones naturales y producir descendencia viable y fértil, y que están reproductivamente aislados de otros grupos similares. El concepto biológico de especie es el más utilizado, aunque existen otros.

Especiación

Es el proceso evolutivo mediante el cual se originan nuevas especies a partir de una o más especies preexistentes. Implica la acumulación de diferencias genéticas entre poblaciones y el desarrollo de mecanismos de aislamiento reproductivo que impiden el flujo génico entre ellas.

Adaptación

Es cualquier rasgo heredable (morfológico, fisiológico, etológico o molecular) de un organismo que ha evolucionado por selección natural y que incrementa su aptitud biológica (supervivencia y/o éxito reproductivo) en un ambiente particular. También se refiere al proceso evolutivo por el cual los organismos se adecuan mejor a su entorno.