Variabilidad genética

La variabilidad genética se refiere a la variación en el material genético de una población o especie, e incluye los genomas. Para que la selección natural pueda actuar sobre un carácter, debe haber algo que seleccionar, es decir, varios alelos para el gen que codifica ese carácter. Además, cuanta más variación haya, más evolución hay. Ronald Fisher demostró matemáticamente que cuantos más alelos existan para un gen, más probabilidad hay de que uno de ellos se imponga al resto (se fije). Esto implica que cuanta más variabilidad genética exista en una población, mayor será el ritmo de la evolución. Esto se conoce como "Teorema fundamental de la selección natural de que establece y varía en cambios y transformaciones."

El ritmo de aumento en adaptación de un organismo en cualquier momento es igual a su variación genética en adaptación en ese momento.

Ronald Fisher

Fuentes de variación genética:

Las dos fuentes principales de variación genética son las mutaciones y la combinación de genes que resultan de la reproducción sexual.

-Mutaciones: Una mutación es cualquier cambio en una secuencia de ADN. Las mutaciones pueden deberse a errores en la replicación del ADN, a radiaciones o sustancias químicas del medio ambiente. Las mutaciones no siempre afectan el fenotipo de un organismo, es decir, sus características físicas, de conducta y bioquímicas. Por ejemplo, un codón de ADN alterado de GGA a GGU codificará el mismo aminoácido, glicina. Esa mutación no tiene efecto en el fenotipo. Sin embargo en muchas mutaciones, sí afectan en el fenotipo. Algunas, incluso afectan la eficacia biológica de un organismo o la capacidad para sobrevivir y reproducirse en su medio ambiente. Otras mutaciones pueden no afectar la eficacia biológica.

-Combinación de genes: Las mutaciones no son la única fuente de variación hereditaria. La mayoría de las diferencias hereditarias se debe a la combinación de genes que ocurre durante la reproducción de gametos. Hay que recordar que cada cromosoma de un par homólogo se mueve independiente durante la meiosis. Por ello, los 23 pares de cromosomas que tienen los humanos pueden reproducir 8,4 millones de combinaciones de genes, todas diferentes. También durante la meiosis ocurre otro proceso, el cruzamiento. El cruzamiento aumenta aún más la cantidad de genotipos distintos que pueden aparecer en la descendencia. Cuando los alelos se recombinan durante la reproducción sexual, pueden reproducir fenotipos muy diferentes. Por ello, la reproducción sexual es una fuente importante de variación en muchas poblaciones.

Causas de la variación:

Las razones por las cuales se da variación en la descendencia son:

-Mezcla al azar de genes de los progenitores: En los seres diploides los cromosomas homólogos (contienen genes para los mismos caracteres) se heredan uno de un progenitor y otro del otro, produciendo combinaciones aleatorias de caracteres.

-Combinaciones de cromosomas: Los gametos también son diferentes entre sí, ya que cada uno recibe un ejemplar al azar de cada tipo de cromosoma.

-Recombinación de genes: Se produce durante la profase I de la meiosis, y en ella se da un entrecruzamiento entre una de las dos cromátidas de los cromosomas homólogos, por lo que las cromátidas resultantes son diferentes entre sí y de las originales.

Teoría de la generación espontánea

La teoría de la generación espontánea es una antigua teoría biológica que sostenía que ciertas formas de vida (animal y vegetal) surgen de manera espontánea a partir ya sea de materia orgánica, inorgánica o de una combinación de las mismas.

Creencia profundamente arraigada desde la antigüedad ya que fue descrita por Aristóteles, luego sustentada y admitida por pensadores como Descartes, Bacon o Newton, comenzó a ser objetada en el siglo XVII. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada.

Diversos experimentos se realizaron desde el año 1668 en virtud de encontrar respuestas hasta que Louis Pasteur demostró definitivamente a mediados del siglo XIX que la teoría de la generación espontánea es una falacia, postulando la ley de la biogénesis, que establece que todo ser vivo proviene de otro ser vivo ya existente

El experimento de Redi

Francesco Redi, médico e investigador, realizó un experimento en 1668 mediante tres vasos en los que puso respectivamente un pedazo de pescado, anguila y carne de buey, cerrándolos herméticamente. Preparó luego otros tres vasos con los mismos materiales y los dejó abiertos. Al poco tiempo –dado que algunas moscas fueron atraídas por los alimentos de los vasos abiertos– comenzaron a aparecer larvas. Esto no se verificó dentro de los vasos cerrados ni siquiera después de varios meses. Por tal motivo Redi llegó a la conclusión que los gusanos se originaban gracias a las moscas y no por generación espontánea de la carne en descomposición. Algunos objetaron que en los vasos cerrados había faltado la circulación del aire (el principio activo o principio vital) y eso había impedido la generación espontánea. Redi realizó un segundo experimento: esta vez los vasos del experimento no fueron cerrados herméticamente, sino sólo recubiertos con gasa. El aire, por lo tanto, podía circular. El resultado fue idéntico al del anterior experimento por cuanto la gasa, evidentemente, impedía el acceso de insectos a los vasos y la consiguiente deposición de los huevos.

El experimento de Pasteur

En la primera mitad del siglo XIX, Louis Pasteur realizó una serie de experimentos que probaron definitivamente que también los microbios se originaban a partir de otros microorganismos. Siguiendo la recomendación de Balard, utilizó dos frascos de cuello de cisne (similares a un Balón de destilación con boca larga y encorvada). Estos matraces tienen los cuellos muy alargados que se van haciendo cada vez más finos, terminando en una apertura pequeña, y tienen forma de "S". En cada uno de ellos metió cantidades iguales de caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos presentes en el caldo. La forma de "S" era para que el aire pudiera entrar y que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo.

Pasado un tiempo observó que ninguno de los caldos presentaba señales de la presencia de microorganismos y cortó el tubo de uno de los matraces. El matraz abierto tardó poco en descomponerse, mientras que el cerrado permaneció en su estado inicial. Pasteur demostró así que los microorganismos tampoco provenían de la generación espontánea. Gracias a Pasteur, la idea de la generación espontánea fue desterrada del pensamiento científico y a partir de entonces se aceptó de forma general el principio que decía que todo ser vivo procede de otro ser vivo. Aún se conservan en el Museo Louis Pasteur de París4 algunos de estos matraces que el científico utilizó para su experimento.

Especiación

En biología se denomina especiación al proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra u otras especies. El proceso de especiación, a lo largo de 3.800 millones de años, ha dado origen a una enorme diversidad de organismos, millones de especies de todos los reinos, que han poblado y pueblan la Tierra casi desde el momento en que se formaron los primeros mares.

A pesar de que el aislamiento geográfico juega un papel importante en la mayoría de los casos de especiacion no es el único factor.

El término se aplica a un proceso de división de clados (cladogénesis) más que el de evolución de una especie a otra (anagénesis). La especiación también puede ocurrir artificialmente en la cría de animales o plantas o en experimentos de laboratorio.

Principales mecanismos de especiación:

Cladogénesis:

La cladogénesis o bifurcación es el mecanismo de especiación más importante. Se produce por aislamiento reproductivo de diferentes poblaciones de una especie debido a las barreras a la hibridación que pueden ser precigóticas o postcigóticas.

-Las barreras precigóticas son mecanismos de aislamiento que tienen lugar antes o durante la fecundación, a la que limitan, actúan antes del intercambio gamético. Puede ser por aislamiento ecológico, etológico o mecánico.

-Las barreras postcigóticas son todas las que atañen a la viabilidad de los individuos producidos, a través de abortos espontáneos, esterilidad del híbrido, muerte prematura, híbridos débiles y enfermizos, etc.

Hibridación:

Hibridación es el cruce reproductivo entre dos especies distintas que pueden producir individuos viables, que pueden ser o no fértiles. Aunque la hibridación en animales puede ser un proceso natural, lo más frecuente es que esté asociado a alteraciones provocadas por la introducción de nuevas especies por el hombre desde que descubrió la ganadería. Es sumamente difícil que esto dé lugar a nuevas especies en los animales.

Entre las plantas la hibridación es un fenómeno extremadamente común. La introgresión es la penetración de genes de una especie en otra por medio de la hibridación. Los híbridos tienden a derivar, en las sucesivas generaciones, hacia los caracteres de uno de los parentales, pero en el proceso puede quedar fijada la transferencia de algunos genes desde la otra especie. No obstante, al igual que en los animales la formación de nuevas especies por hibridación es sumamente rara en las plantas.

Lamarckismo

Lamarckismo es el término usado para referirse a la teoría de la evolución formulada por Lamarck. En 1809 en su libro Filosofía zoológica propuso que las formas de vida no habían sido creadas ni permanecían inmutables, como se aceptaba en su tiempo, sino que habían evolucionado desde formas de vida más simples. Describió las condiciones que habrían propiciado la evolución de la vida y propuso el mecanismo por el que habría evolucionado. La teoría de Lamarck es la primera teoría de la evolución biológica, adelantándose en cincuenta años a la formulación de Darwin de la selección natural en su libro El origen de las especies.

Lamarck en su teoría propuso que la vida evolucionaba “por tanteos y sucesivamente”, “que a medida que los individuos de una de nuestras especies cambian de situación, de clima, de manera de ser o de hábito, reciben por ello las influencias que cambian poco a poco la consistencia y las proporciones de sus partes, de su forma, sus facultades y hasta su misma organización”. Sería la capacidad de los organismos de adaptarnos al medio ambiente y los sucesivos cambios que se han dado en esos ambientes, lo que habría propiciado la Evolución y la actual diversidad de especies.

Como mecanismo para traducir esos presupuestos en cambios evolutivos, propuso el mecanismo conocido como “herencia de los caracteres adquiridos”, refiriéndose a la, hasta el día de hoy no demostrada, capacidad de los organismos de trasladar a la herencia los caracteres adquiridos en vida. Esta herencia no sería ni directa ni individual, sino que sería tras largo tiempo de estar sometidos a parecidas circunstancias y afectarían al conjunto de los individuos del grupo sometido a esas circunstancias.

La teoría de Lamarck no fue tenida en cuenta en el momento de su formulación, siendo 50 años más tarde, con la publicación de El origen de las especies, cuando los evolucionistas y el propio Darwin la rescataron para intentar cubrir el vacío que la selección natural dejaba al no proponer la fuente de la variabilidad sobre la que actuaría la selección.

A principios del siglo XX, con la formulación de la barreraWeismann, que enuncia la imposibilidad de transferencia de información entre la línea somática y la germinal, el lamarckismo fue desechado considerándolo erróneo. No obstante, durante el siglo XX han existido evolucionistas que han defendido el lamarckismo, existiendo en la actualidad voces desde la biología y el evolucionismo que reivindican su reformulación.

Lamarck, su Filosofía zoológica (actualmente sería teoría zoológica) me parece el libro más importante de la biología que se haya escrito jamás. Lamarck fue el que aplicó el concepto de biología al estudio de los seres vivos dotándole de una base teórica para que tuviera consistencia. [...] Era una persona que tenía una capacidad impresionante de comprensión de la Naturaleza, tenía una visión bellísima de la Naturaleza...

Máximo Sandín, La evolución a 150 años de Darwin, conferencia en la Universidad de Oviedo, 16/11/2009.

La Teoria darwinista o Darwinismo

El darwinismo es un término con el que se describen las ideas de Charles Darwin, especialmente en relación a la evolución biológica por selección natural.

El darwinismo no es sinónimo de evolucionismo, este último es anterior a Charles Darwin: las teorías darwinistas son evolucionistas, pero su aportación clave es el concepto de selección natural considerado determinante para explicar la causa de la evolución y que en su posterior desarrollo, con numerosas aportaciones y correcciones, permitirá la formulación de la teoría de la evolución actual. Por tanto es igualmente equivocado usar el término «darwinismo» para referir la actual teoría de la evolución, ya que esta no se reduce sólo a las ideas postuladas por Charles Darwin.

La selección natural:

La selección natural es un fenómeno de la evolución que se define como la reproducción diferencial de los genotipos de una población biológica. La formulación clásica de la selección natural establece que las condiciones de un medio ambiente favorecen o dificultan, es decir, seleccionan la reproducción de los organismos vivos según sean sus peculiaridades. La selección natural fue propuesta por Darwin como medio para explicar la evolución biológica. Esta explicación parte de tres premisas; la primera de ellas el rasgo sujeto a selección debe ser heredable. La segunda sostiene que debe existir variabilidad del rasgo entre los individuos de una población. La tercera premisa aduce que la variabilidad del rasgo debe dar lugar a diferencias en la supervivencia o éxito reproductor, haciendo que algunas características de nueva aparición se puedan extender en la población. La acumulación de estos cambios a lo largo de las generaciones produciría todos los fenómenos evolutivos.

En su forma no inicial, la teoría de la evolución por selección natural constituye el gran aporte de Charles Darwin (e, independientemente, por Alfred Russel Wallace), fue posteriormente reformulada en la actual teoría de la evolución, la síntesis moderna. En biología evolutiva se la suele considerar la principal causa del origen de las especies y de su adaptación al medio.

La selección natural puede ser expresada como la siguiente ley general, tomada de la conclusión de El origen de las especies:

Existen organismos que se reproducen y la progenie hereda características de sus progenitores, existen variaciones de características si el medio ambiente no admite a todos los miembros de una población en crecimiento. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (según lo determine su medio ambiente) morirán con mayor probabilidad. Entonces aquellos miembros con características mejor adaptadas sobrevivirán más probablemente.

Darwin, El origen de las especies