Introducción a la evolución

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Este artículo es una introducción no técnica de este tema. El artículo principal es Evolución.

«Árbol paleontológico de los vertebrados», de la 5ª edición de «La evolución del hombre»,

(Londres, 1910) de Ernst Haeckel. La historia evolutiva de las especies se ha descrito como un
árbol con multitud de ramas que salen de un mismo tronco. Aunque el árbol de Haeckel está
algo anticuado, ilustra claramente los principios que otras reconstrucciones más modernas y
complejas pueden enmarañar

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.123 La primera evidencia indudable de

la vida en la tierra data al menos de hace 3500 millones de años,456 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.789 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.1213 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.15

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.1718 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,1718 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.1920

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.22

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.

Índice

1 Resumen simple

2 Selección natural

3 Fuentes de variación

4 Deriva genética

4.1 Principio de Hardy–Weinberg

4.2 Cuello de botella poblacional

4.3 Efecto fundador

5 Síntesis evolutiva moderna

6 Evidencia de la evolución

6.1 Registro fósil

6.2 Anatomía comparativa

6.2.1 Taxonomía
6.2.2 Embriología

6.2.3 Estructuras vestigiales

6.3 Biogeografía

6.4 Biología molecular

6.5 Selección artificial

7 Coevolución

8 Especies

9 Mecanismos

9.1 Índice de cambio

9.2 Unidad de cambio

10 Véase también

11 Referencias

12 Bibliografía

13 Otras lecturas

14 Enlaces externos

Resumen simple

Las formas de vida se reproducen, y por tanto, presentan una tendencia a hacerse más
numerosas.

La descendencia difiere de los progenitores en características menores aleatorias.

Si las diferencias son útiles, es más probable que la descendencia sobreviva y se reproduzca.

Esto significa que más descendientes de la próxima generación presentarán estas diferencias
útiles.

Estas diferencias, acumuladas, provocan cambios en la población.

Con el tiempo, las poblaciones forman ramas separadas y se convierten en nuevas especies.

Este proceso es responsable de la gran diversidad de formas de vida en el mundo.

Selección natural

Más información en Antepasado común

En el siglo XIX, las colecciones y museos de historia natural eran un pasatiempo muy popular.
La expansión europea y las expediciones navales emplearon a naturalistas y conservadores de
museos, que exponían especímenes preservados o vivos de diversas especies de seres vivos.
Charles Darwin fue un licenciado en ciencias naturales inglés, que como otros colegas,
recababa, catalogaba, describía y estudiaba las vastas colecciones de especímenes que
guardaban estos museos. Darwin trabajó como naturalista a bordo del HMS Beagle durante
una expedición científica de cinco años alrededor del mundo. Durante este viaje, observó y
recogió abundantes organismos, interesándose especialmente por las distintas formas de vida
de las costas sudamericanas y las vecinas islas Galápagos.2425

Darwin adquirió una gran experiencia recabando y estudiando formas de vida de lugares
lejanos. Gracias a estos estudios, formuló la idea de que todas las especies se habían
desarrollado a partir de ancestros con características similares. En 1838 describió cómo se
había producido este hecho mediante un proceso que denominó selección natural.26

Charles Darwin propuso la teoría de la evolución por selección natural

Darwin señaló que las orquídeas mostraban numerosas adaptaciones complejas para asegurar
la polinización, todas ellas derivadas de partes básicas de la flor

La magnitud de una población depende de cuántos recursos dispone para su sustento. Para
que la población mantenga el mismo tamaño año tras año debe darse un equilibrio entre dicho
tamaño y los recursos a su alcance. Puesto que los organismos producen más descendencia de
la que su entorno puede sostener, no todos los individuos nacidos en cada generación
sobreviven, y tiene que haber una competición por los recursos que favorecen su
supervivencia. Darwin descubrió que no solo era la suerte la que determinaba esta
supervivencia, sino que los organismos dependían de las diferencias o «rasgos» de cada
organismo individual que favorecen o dificultan la supervivencia y la reproducción. Es más
probable que los individuos bien adaptados dejen más descendencia que sus competidores
peor adaptados, y por tanto, los rasgos que dificultan la supervivencia y la reproducción
desaparecen tras varias generaciones. Por el contrario, los rasgos que facilitan que un
organismo sobreviva y se reproduzca se acumulan con el tiempo. Darwin se dio cuenta de que
la desigual capacidad para sobrevivir y reproducirse puede causar cambios graduales en la
población, y utilizó el término «selección natural» para describir este proceso.27

Las observaciones de estas diferencias en los animales y las plantas constituyeron la base de la
teoría de la selección natural. Por ejemplo, Dawin observó que las orquídeas y los insectos
tienen una estrecha relación que permite la polinización de las plantas. Señaló que las
orquídeas presentan numerosas estructuras que atraen a los insectos para que el polen de la
flor se prenda del cuerpo del insecto y este lo transporte de una orquídea macho a una
hembra. A pesar de la elaborada apariencia de las orquídeas, estas partes especializadas son
una modificación de las mismas estructuras básicas que componen otras flores. En su libro «La
fecundación de las orquídeas» (1862), Darwin teoriza que las flores de orquídea han adaptado
partes ya existentes gracias a la selección natural.28

Darwin aún se encontraba realizando sus investigaciones y experimentando con sus ideas
sobre la selección natural cuando recibió una carta de Alfred Russel Wallace en la que este
describía una teoría muy similar a la suya. Esto condujo a una inmediata publicación conjunta
de ambas teorías. Tanto Wallace como Darwin consideraban la historia de la vida como un
árbol genealógico, en el que cada rama representa un antepasado común compartido por
distintas especies, y las puntas de estas ramas representan las especies modernas. Para
explicar estas relaciones, Darwin afirmó que todos los seres vivientes estaban relacionados, y
eso significa que toda la vida desciende de un pequeño número de formas, o incluso de un solo
ancestro común. Darwin denominó este proceso «descendencia con modificación».27

Darwin publicó su teoría de la evolución por selección natural en su libro «El origen de las
especies», publicado en 1859. Su teoría afirma que toda la vida, incluida la humana, es
producto de procesos naturales continuos. La implicación de que toda la vida de la Tierra tiene
un ancestro común ha encontrado objeciones por parte de ciertos grupos religiosos, cuyas
objeciones contrastan con el gran apoyo que muestra la comunidad científica a la teoría de la
evolución: en la actualidad, más del 99% de los científicos la respaldan.29

La selección natural se suele equiparar con la «supervivencia del mejor adaptado», pero esta
expresión se originó en el libro «Principios de biología» de Herbert Spencer, que apareció en
1864, cinco años después de que Charles Darwin publicara su trabajo original. La
«supervivencia del mejor adaptado» describe el proceso de selección natural de forma
incorrecta, porque la selección natural no solo trata de la supervivencia, y no siempre es el
mejor adaptado el que sobrevive30

Fuentes de variación

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.31 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.33 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.34

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.35 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.3637 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.38 De todas las especies que han
existido en la Tierra, el 99% están actualmente extintas.39 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.40