REGISTRO FOSIL

Las investigaciones en el campo de la paleontología (estudio de los fósiles) refuerza la idea de que todos los organismos vivos están relacionados. Los fósiles proporcionan evidencia de que la acumulación de cambios a lo largo de extensos periodos de tiempo ha conducido a la diversidad de formas de vida existente hoy en día. Un fósil revela la estructura del organismo y la relación con especies actuales o extintas, lo que permite a los paleontólogos construir un árbol genealógico de las formas de vida en la Tierra.

La paleontología moderna comienza con la obra de Georges Cuvier. Cuvier observó que en la roca sedimentaria, cada capa contenía un grupo específico de fósiles. Las capas más profundas, que supuso más antiguas, contenían formas de vida más simples. También advirtió que muchas formas de vida pasadas ya no existen en la actualidad. Una de las contribuciones de Cuvier a la comprensión del registro fósil fue dar por hecha la extinción. En un intento de explicarla, Cuvier propuso la teoría de las revoluciones o catastrofismo, especulando con la posibilidad de que a lo largo de la historia terrestre se hubieran sucedido varias catástrofes geológicas que eliminaron un gran número de especies.52​ La teoría de las revoluciones de Curvier fue después sustituida por la teoría del uniformismo de James Hutton y Charles Lyell, en la que se afirma que los cambios geológicos de la Tierra fueron graduales y constantes.

​ No obstante, las evidencias actuales del registro fósil respaldan las extinciones masivas, y como resultado, ha vuelto a aflorar la idea general del catastrofismo como hipótesis válida, al menos para algunos de los cambios rápidos en las formas de vida que se aprecian en el registro fósil.

En la actualidad se han descubierto e identificado un gran número de fósiles. Estos fósiles sirven como registro cronológico de la evolución. El registro fósil proporciona ejemplos de especies de transición que demuestran enlaces ancestrales entre formas de vida presentes y pasadas.54​ Uno de estos fósiles de transición es el Archaeopteryx, un antiguo organismo que tenía las características distintivas de un reptil, como dientes cónicos y una cola muy larga y huesuda, pero también presentaba rasgos de ave, como plumas y un hueso de los deseos. Este descubrimiento implica que las aves y los reptiles proceden de un ancestro común.

SINTESIS EVOLUTIVA MODERNA

La síntesis evolutiva moderna se basa en el concepto de que las poblaciones de organismos tienen una variación significativa causada por la mutación y recombinación de genes durante la reproducción sexual. Define la evolución como el cambio en las frecuencias de alelos en una población causada por la deriva genética, el flujo genético entre subpoblaciones y la selección natural. La selección natural es el más importante mecanismo de la evolución: los grandes cambios son resultado de una acumulación gradual de pequeños cambios durante largos periodos de tiempo.

La síntesis evolutiva moderna es la consecuencia de una combinación de distintos campos científicos para llegar a una comprensión más coherente de la teoría de la evolución. En la década de 1920, Ronald Fisher, J.B.S. Haldane y Sewall Wright combinaron la teoría de Darwin de la selección natural con modelos estadísticos de herencia mendeliana, fundando una nueva disciplina, la genética poblacional. En las décadas de 1930 y 1940, se unieron la genética poblacional, el análisis del registro fósil y las observaciones de los naturalistas sobre la distribución de especies y subespecies para establecer un modelo explicativo unificado.50​ Científicos como Theodosius Dobzhansky y Ernst Mayr aplicaron los principios de la genética a las poblaciones, mejorando la comprensión de los procesos de la evolución. La obra «Genética y el origen de las especies» de Dobzhansky, publicada en 1937, ayudó a cerrar la brecha entre la genética y la biología aplicada, presentando el trabajo matemático de los genetistas poblacionales de forma más útil para los biólogos prácticos, y mostrando que las poblaciones silvestres tienen una variación genética mucho mayor, con subespecies aisladas y reservas de genes recesivos, que la que le suponían los primeros genetistas poblacionales. Mayr, basándose en sus conocimientos sobre los genes y en observaciones directas de procesos evolutivos, introdujo el concepto de especie biológica, que definió como un grupo de poblaciones que se cruzan o tienen la posibilidad de cruzarse y está reproductivamente aislado de cualquier otra población. Tanto Dobzhansky como Mayr insistieron en la importancia que tienen las subespecies reproductivamente aisladas por barreras geográficas en la aparición de nuevas especies. El paleontólogo George Gaylord Simpson colaboró a la incorporación de la paleontología con su análisis estadístico del registro fósil, que mostró un patrón coherente con el camino de diversificación de la evolución que predijo la síntesis moderna.

Fuentes de Variacion

La teoría de Darwin sobre la selección natural puso los cimientos de la teoría evolutiva moderna, y sus experimentos y observaciones mostraron que los organismos varían entre ellos dentro de una población, que algunas de estas variaciones son heredadas, y que esas diferencias pueden achacarse a la selección natural. No obstante, Darwin no pudo explicar la fuente de esas variaciones. Como muchos de sus predecesores, pensó erróneamente que los rasgos hereditarios eran producto del uso y la obsolescencia, y que los rasgos adquiridos durante la vida de un organismo podían transferirse a su descendencia. Buscó ejemplos, como el caso de las grandes aves no voladoras, que desarrollan patas más fuertes gracias al ejercicio, y alas cada vez más débiles por falta de uso hasta que, como el avestruz, les resulta completamente imposible volar. Este malentendido se denominó herencia de caracteres adquiridos, dentro de la teoría de la transmutación de las especies que enunció Jean-Baptiste Lamarck en 1809. A finales del siglo XIX, esta teoría se conocía como lamarckismo. Darwin formuló una teoría llamada pangénesis con la que trató de explicar cómo se heredaban las características adquiridas, y que no obtuvo ningún reconocimiento. En la década de 1880, los experimentos de August Weismann indicaban que los cambios que provoca el uso o falta de uso de un órgano no pueden heredarse, y el lamarckismo fue cayendo paulatinamente en el olvido.32​

La explicación de cómo pasan los nuevos rasgos de padres a hijos surgió en el pionero trabajo genético de Gregor Mendel. Sus experimentos con varias generaciones de plantas de guisantes demostraron que la herencia funciona separando y reorganizando la información hereditaria durante la formación de las células reproductivas, y combinando esa información durante la fertilización. Este proceso es similar a mezclar las cartas de una baraja: el organismo adquiere una mezcla aleatoria de los rasgos genéticos de un progenitor, y la otra mitad del otro. Mendel denominó «factores» a esta información, aunque más tarde recibieron el nombre de genes. Los genes son la unidad básica de la herencia en los organismos vivos, y contienen la información que dirige el desarrollo físico y el comportamiento de dichos organismos.

Los genes se componen de ADN. El ADN es una larga molécula formada por moléculas individuales llamadas nucleótidos. La información genética está codificada en la secuencia de estos nucleótidos que forman el ADN, de la misma forma que las letras que forman las palabras tienen la información de una página. Los genes serían cortas instrucciones compuestas de las «letras» del alfabeto del ADN. En su conjunto, los genes poseen suficiente información para ser considerados un «manual de instrucciones» de la construcción y funcionamiento de un organismo. No obstante, las instrucciones de este alfabeto de ADN pueden sufrir mutaciones, lo que alteraría la información contenida en los genes. En las células, los genes forman los cromosomas, y es la reorganización de estos cromosomas lo que da como resultado combinaciones únicas de genes en la descendencia. Como los genes interactúan entre ellos durante el desarrollo de un organismo, las combinaciones de genes producidas en la reproducción sexual incrementan la variabilidad genética de la población aunque no haya nuevas mutaciones.​ La variabilidad genética de una población puede también incrementarse cuando los miembros de esa población se cruzan con miembros de otra población, causando un flujo genético entre ambas poblaciones. Este hecho puede introducir en una población genes que no se hallaban presentes.

La evolución no es un proceso aleatorio. Aunque las mutaciones del ADN sí lo son, la selección natural no depende del azar: el entorno determina la probabilidad de éxito reproductivo. La evolución es un resultado inevitable de copias imperfectas de organismos que se han autorreplicado a lo largo de millones de años presionados por su entorno. La consecuencia de su evolución es un organismo imperfecto. Los productos finales de la selección natural están adaptados a sus entornos actuales. La selección natural no implica que se produzca una evolución progresiva hacia un objetivo final: la evolución no está consagrada a lograr formas de vida más avanzadas, más inteligentes o más sofisticadas.​ Por ejemplo, las pulgas (parásitos sin alas) descienden de una mosca escorpión ancestral, y las serpientes son lagartos que no necesitan extremidades, aunque las pitones siguen desarrollando pequeñas estructuras, restos de las patas traseras de sus ancestros.36​37​ Los organismos evolucionados no son más que el resultado de variaciones que tuvieron éxito o fracasaron, dependiendo de las condiciones del entorno en esa época.

Los cambios rápidos en el entorno suelen causar extinciones.​ De todas las especies que han existido en la Tierra, el 99% están actualmente extintas.​ Desde que apareció la vida en la Tierra, cinco extinciones masivas han conducido a grandes descensos repentinos en la variedad de las especies. El más reciente, la extinción masiva del Cretácico-Terciario, sucedió hace 66 millones de años.

EVOLUCION

¿Que es evolución?

La Evolución es el proceso de cambio en todas las formas de vida a lo largo de generaciones, y la biología evolutiva es el estudio de cómo se produce dicha evolución. Las poblaciones biológicas evolucionan gracias a cambios genéticos que corresponden a cambios en ciertos rasgos observables de los organismos. Los cambios genéticos incluyen mutaciones causadas por daños o errores de replicación en el ADN de un organismo. Al tiempo que la variación genética de una población deriva de forma aleatoria a lo largo de generaciones, la selección natural hace que los rasgos se hagan gradualmente más o menos comunes según el éxito reproductivo relativo de los organismos con esos rasgos.

La edad de la Tierra es de unos 4470 millones de años.1​2​3​ La primera evidencia indudable de la vida en la tierra data al menos de hace 3500 millones de años,4​5​6​ durante la Era Eoarcaica, después de que la corteza terrestre comenzara a solidificarse tras la época líquida del eón Hadeico. Se han encontrado fósiles de tapete microbiano en areniscas de 3480 millones de años en Australia occidental.7​8​9​ Otra evidencia física muy antigua de sustancia biogénica es el grafito contenido en rocas metasedimentarias de 3700 millones de años halladas en Groenlandia.10​ Se estima que más del 99% de las especies que han vivido en la tierra –cuyo número supera los cinco millones11​– se han extinguido.12​13​ Los cálculos sobre el número de especies que actualmente pueblan la Tierra oscilan entre 10 y 14 millones,14​ de las cuales se han documentado 1,2 millones, y más del 85% aún no se han descrito.

Según indican las similitudes entre los organismos actuales, toda la vida de la Tierra se originó (abiogénesis, panspermia) a partir de un antepasado común del que las especies se han ido diferenciando a través del proceso de la evolución.16​ Todos los seres vivos poseen material hereditario en la forma de genes recibidos de sus padres, que después transmiten a su descendencia. En los descendientes hay cierta variación genética debida a la introducción de nuevos genes a causa de cambios aleatorios llamados mutaciones, o por mezcla de los existentes durante la reproducción sexual.17​18​ La descendencia difiere de los padres en detalles aleatorios. Si estas diferencias son útiles, es más probable que la descendencia sobreviva y llegue a reproducirse: esto significa que más miembros de la siguiente generación presentarán esa diferencia útil y que los individuos no tendrán las mismas posibilidades de reproducirse con éxito. De esta forma, las trazas que aumentan la capacidad de adaptación de un organismo a sus condiciones de vida se hacen más comunes en las poblaciones descendientes,17​18​ y estas diferencias, acumuladas, resultan en cambios en la población. Este proceso es responsable de la diversidad de formas de vida en el mundo.

Las fuerzas de la evolución se hacen más evidentes cuando las poblaciones quedan aisladas, ya sea por la distancia geográfica u otros mecanismos que impiden el intercambio genético. A lo largo del tiempo, las poblaciones aisladas pueden derivar en nuevas especies.19​20​

La mayor parte de las mutaciones genéticas no ayudan a los organismos, ni cambian su aspecto, ni les hacen ningún daño. Por el proceso de deriva genética, estos genes mutados se ordenan de forma neutral y sobreviven de una a otra generación por puro azar. Por el contrario, la selección natural no es un proceso aleatorio, porque actúa sobre rasgos necesarios para la supervivencia y la reproducción.21​ La selección natural y la deriva genética son partes constantes y dinámicas de la vida, y a lo largo del tiempo han dado forma a la estructura del árbol filogenético.

El conocimiento moderno de la evolución comenzó en 1859 con la publicación de «El origen de las especies», de Charles Darwin. Además, el trabajo de Gregor Mendel con plantas ayudó a explicar los patrones de la herencia genética.23​ Los descubrimientos paleontológicos, los avances en la genética de poblaciones y una red global de investigación científica han proporcionado más detalles sobre el mecanismo de la evolución. En la actualidad, los científicos tienen un buen conocimiento del origen de las nuevas especies (especiación) y han observado este proceso en el laboratorio y en la naturaleza. La evolución es la principal teoría científica que utilizan los biólogos para entender la vida, y se emplea en numerosas materias, entre ellas la medicina, la psicología, la biología de la conservación, la antropología, la criminalística, la agricultura y otras disciplinas socioculturales.