INTRODUCCIÓN
La Teoría Sintética de la
Evolución, también conocida como Neodarwinismo, unió la ideología de Darwin
sobre la selección natural junto a los nuevos conocimientos de Mendel sobre la
herencia y el desarrollo de la genética incluyendo las mutaciones. Estos
conocimientos permitieron examinar, completar y modernizar la teoría de Darwin.
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W.Bateson (1861 – 1926), incorporó las
aportaciones de Mendel en sus investigaciones y propuso el término
“genética” para estudiar los mecanismos
de la herencia biológica.
El Neodarwinismo también recuperó las ideas de August Weisman. Era un biólogo alemán
que demostró experimentalmente que las modificaciones que sufre un organismo
durante su vida no alteran su herencia.
Fue un defensor de la teoría de la selección natural, y en 1880 estableció un principio de
dualidad del organismo: el plasma germinal o sustancia hereditaria,
invariable a los caracteres adquiridos lamarckianos, y la forma externa, el
“soma” en el que esta herencia se manifiesta. Aquí queda reflejado lo que conocemos
como genotipo y fenotipo. El principio de imposibilidad de transmitir
genéticamente los caracteres adquiridos ha sido uno de los principales dogmas
del neodarwinismo.
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| https://es.slideshare.net/sayurii/mecanismos-de-evolucin |
El matemático y estadístico británico Fisher (1930) estableció que a mayor número de posibles variaciones
genéticas existentes en una población, mayor posibilidad de evolución
biológica. También demostró matemáticamente que podían tener efectos evolutivos
a gran escala la acumulación de pequeñas y constantes variaciones por lo que la
genética y la teoría de la selección natural podían trabajar conjuntamente de
manera coherente.
En los años 30, una
generación de genetistas, estudiosos de la genética de poblaciones analizó la
teoría de Darwin desde otro punto de vista. Investigaron, utilizando modelos
matemáticos y estadísticos, la variación en poblaciones naturales.
La genética de poblaciones
estudia la evolución como un cambio en la composición genética de las
poblaciones. Por ello, la biología evolutiva quedó dividida en microevolución,
que estudia el cambio genético producido en las poblaciones naturales en un
tiempo relativamente reducido, y macroevolución que estudia la evolución a gran
escala en un periodo de tiempo considerable. Estos dos puntos se desarrollarán en el siguiente apartado del
proyecto. Tanto la microevolución como la macroevolución han operado claramente
dentro de la teoría neodarwinista.
Theodosius Dobzhansky
(1937) sintetizó las
aportaciones del darwinismo y de la genética experimental. Definió la evolución
como el cambio debido a la acumulación gradual de mutaciones, a lo largo de
muchas generaciones, en una población guiada por la selección natural en la que
sólo sobrevivirían aquellos mejor adaptados.
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El punto débil más
importante de la teoría de Darwin fue la atribución que hacía al mecanismo de
la herencia ya que la veía como un fenómeno de mezcla, en el que los rasgos
parentales se mezclaban en la descendencia. Mendel demostró que los caracteres hereditarios, al contrario
de lo que Darwin pensaba, no se mezclaban en un término medio, sino que se
transmitían en las generaciones como características estables, pudiendo
aparecer o no en generaciones sucesivas como caracteres dominantes o recesivos.
Por tanto, la variación en las poblaciones no tiene que tender necesariamente a
la homogenización. Por otra parte, al
desconocer Darwin las investigaciones de Mendel, no pudo explicar el origen de
las novedades o cambios evolutivos que darían lugar a las distintas especies.
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| https://www.bbvaopenmind.com/ciencia/grandes-personajes/mendel-versus-darwin-duelo-de-titanes/ |
Por otro lado también, compartía la hipótesis de Lamarck de que un organismo podía alterar su herencia mediante el uso y desuso de partes del cuerpo y a través de la influencia del entorno.
En el apartado de este proyecto llamado "Desmontando mitos evolutivos" procedemos a analizar tres errores de concepto de la evolución por selección natural.
TEORÍA SINTÉTICA / NEODARWINISMO
En este apartado vamos a analizar
la interrelación de los factores que dan pie a los cambios evolutivos de los
seres vivos.
Todos estos factores se engloban
dentro del mecanismo evolutivo conocido como microevolución. Ésta es posible ya que existe variabilidad
genética en una población determinada sobre la que actúa la
selección natural dando como resultado nuevas especies. La
microevolución estudia el cambio genético producido en las poblaciones. Se
considera un mecanismo evolutivo que cambia la estructura genética de una
población. En el siguiente esquema vemos los factores que intervienen:
Es la variación genética que existe
entre los individuos de una misma especie. Estos cambios, debido a la recombinación
genética y reproducción sexual, pasan a la descendencia como nuevas
combinaciones de alelos.
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Gracias a la variabilidad genética, los individuos de una misma especie serán más o menos capaces de sobrevivir a las condiciones del medio. Si las variaciones son beneficiosas, los descendientes van a heredar la característica y, tras varias generaciones, se puede llegar a extender a toda la población ocurriendo la adaptación.
Los descendientes de una pareja de progenitores que se reproducen sexualmente son diferentes
entre ellos y a sus progenitores. No se produce variedad genética pero sí
nuevos genotipos como resultado de las combinaciones al azar de genes.
La reproducción sexual genera infinitas combinaciones de
genotipos que aumentan el potencial evolutivo de las poblaciones.
En la producción de gametos, el proceso de recombinación
genética y la segregación de
cromosomas al azar (en anafase I) son los mecanismos que permiten la generación
de gametos diferentes. Al producirse la fecundación, el cigoto portará una
información genética distinta a la de sus progenitores.
Vamos a proceder a explicar los factores que intervienen en la variabilidad genética:
1.1.-MUTACIÓN: es el origen de la variación genética. El cambio en el ADN de un
organismo origina la formación de nuevos alelos. Las mutaciones suelen producirse por azar.
Muchas mutaciones son perjudiciales, otras son neutras, y a veces son
ventajosas. Si afectan a algún nucleótido o gen determinado, puede ocasionar
que se generen proteínas distintas y que el individuo tenga otras
características. Así se explica la existencia de alelos distintos para un mismo
gen. Para que las mutaciones se puedan transmitir a la descendencia tienen
que ocurrir en la línea germinal / células sexuales.
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| https://www.sesbe.org/evosite/evo101/IVBMechanisms.shtml.html |
Las velocidades de mutación son muy bajas pero lo suficiente para
crear considerable variabilidad genética porque al poder mutar gran número de
genes, los reordenamientos cromosómicos pueden cambiar diferentes genes a la
vez y las poblaciones tienen grandes cantidades de individuos.
1.2.- MIGRACIÓN. Es el aporte o sustracción de alelos debido a las migraciones. La migración o flujo génico impide la similitud de poblaciones distintas de una misma especie. Las poblaciones incorporan nuevos alelos mediante el flujo génico. Los flujos migratorios favorecen que las poblaciones adquieran mayor variabilidad genética.
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| https://www.sesbe.org/evosite/evo101/IVBMechanisms.shtml.html |
Son pocas las poblaciones que
se encuentran completamente aisladas de otras de su misma especie. Es muy común
la migración de los individuos con el consecuente movimiento de gametos entre
las poblaciones. Si los individuos que han migrado sobreviven y se reproducen,
pueden añadir nuevos alelos a la genética de la población, o incluso cambiar
las frecuencias alélicas. Para que en
una población exista en equilibrio tiene que haber flujo génico de poblaciones
con diferentes frecuencias alélicas.
1.3.- DERIVA GENÉTICA. Es la fluctuación en las frecuencias génicas (incluyendo
también la pérdida de alelos) debido a que el número de individuos
reproductores y, por tanto, de sus gametos, es tan pequeño que resulta inferior
al necesario para que estén bien representados la totalidad de genotipos
existentes. El azar puede hacer que las frecuencias alélicas varíen mucho de
una generación a otra.
En el siguiente diagrama vemos que en la descendencia de los escarabajos hay más genes marrones que verdes por el azar. En la descendencia, los genes marrones están presentes con una frecuencia algo superior que en la generación de sus padres.
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| https://www.sesbe.org/evosite/evo101/IVBMechanisms.shtml.html |
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| https://evolution.berkeley.edu/bienvenido-a-la-evolucion-101/la-microevolucion/los-mecanismos-de-la-microevolucion/ |
Todas
las poblaciones animales son finitas, por lo que sufren las consecuencias de la
deriva genética. Estas consecuencias suelen ser mayores cuantos menor sea el
tamaño de la población. Si el tamaño de
la población es reducido durante un largo periodo de tiempo, la variabilidad
genética se puede reducir mucho y los alelos perjudiciales pueden incrementar
sus frecuencias y los beneficiosos pueden perderse. Esto puede condicionar el éxito evolutivo de
la especie porque reduce las posibles respuestas genéticas a los cambios en el
ambiente. También en grandes poblaciones, la deriva genética puede llegar a
influir en las frecuencias alélicas influyentes sobre las tasas de
supervivencia y reproductivas de sus portadores.
A continuación vamos a explicar diferentes términos
relacionados con la deriva genética.
El término “cuello de
botella” hace referencia a una disminución apreciable en el tamaño de una
población. Consecuentemente, se reduce la variabilidad genética por la deriva
genética y la evolución de las especies. Esto se produce porque se produce una
selección intensiva de determinados caracteres que pasan a ser mayoría en los
individuos supervivientes.
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El concepto “efecto
fundador” es un cuello de botella junto al nuevo establecimiento geográfico
de una población. Un grupo reducido de
miembros de una población establecen una colonia en un lugar nuevo. Esta
pequeña muestra va a tener poca variabilidad genética, respecto a su población
original, con las consecuencias que esto implica.
https://biologiacompartida.files.wordpress.com/2019/01/biodiversidad-8-efecto-fundador-1.png?w=426&h=373
La selección natural actúa sobre los individuos con menos
capacidad para transmitir sus genes a la siguiente generación. Se transmite a
la descendencia las características más ventajosas (selección del más fuerte)
mediante reproducción diferencial.
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| https://www.sesbe.org/evosite/evo101/IVBMechanisms.shtml.html |
La selección natural puede cambiar tanto las frecuencias genotípicas
como a las alélicas. Los efectos de la
selección muchas veces se refieren a genes particulares, pero la selección
natural actúa sobre todo el organismo y no sobre caracteres aislados. El
organismo que tenga la combinación de caracteres superior será el favorecido.
La selección natural puede operar de varias maneras.
- Selección estabilizante. Mantiene las características promedio de una población favoreciendo los individuos promedio por lo que se verían favorecidos los fenotipos intermedios perjudicando a los extremos. La selección estabilizadora reduce la variación fenotípica en las poblaciones, pero no cambia el promedio. También, contrarresta los aumentos en la variación producidos mediante la recombinación sexual, la mutación o la migración. La evolución suele ser muy lenta debido a que la selección natural es casi siempre estabilizadora.
En el siguiente gráfico podemos ver en la columna izquierda
la aptitud que presentan los individuos con diferentes fenotipos para el mismo
rasgo. En la columna derecha podemos ver la distribución fenotípica anterior
(en verde claro) y posterior (en verde oscuro) a la influencia de la selección.
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| La Ciencia De La Biología. 8ª ed. Buenos Aires [etc.]: Editorial Médica Panamericana, 2009. |
- Selección disruptiva. Las características de una población cambian favoreciendo a los individuos que se encuentran en direcciones opuestas al promedio de la población. Se ven favorecidos los fenotipos extremos simultáneamente y la media queda desfavorecida. Los individuos en los extremos opuestos aportan más descendientes a las generaciones posteriores que los que están próximo al promedio, por lo que aumenta la variabilidad en la población volviéndose bimodal y predominando dos fenotipos muy diferentes.
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| La Ciencia De La Biología. 8ª ed. Buenos Aires [etc.]: Editorial Médica Panamericana, 2009. |
- Selección direccional. Favorece uno de los fenotipos extremos produciendo el desplazamiento en esa dirección, a lo largo del tiempo, de la media poblacional. Si los individuos de un extremo contribuyen con más descendencia a la próxima generación que el resto, el valor promedio de ese carácter cambiará hacia ese extremo. Si esta selección actúa durante numerosas generaciones, ocurriría una tendencia evolutiva dentro de la población. Esta tendencia evolutiva suele mantenerse durante varias generaciones. Podría revertirse ante cambios ambientales o detenerse al alcanzar un fenotipo óptimo.
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| La Ciencia De La Biología. 8ª ed. Buenos Aires [etc.]: Editorial Médica Panamericana, 2009. |
Es la formación de una nueva especie cuando una población o
grupo de individuos de una población queda aislada reproductivamente del resto
de individuos por diferentes barreras. La
especiación puede producirse por:
- Barreras genéticas: que produce
o
Especiación
alopátrica: se produce cuando hay barreras geográficas que impiden el flujo
genético entre poblaciones.
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| http://www.genomasur.com/a_evo/evo_43.htm |
o Especiación simpátrica: producida por diferencias fisiológicas o de comportamiento. No hay una barrera geográfica.
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| https://artpictures.club/autumn-2023.html |
- Diferenciación gradual: se produce cuando una población aislada se va diferenciando de la población original por la acumulación de mutaciones genéticas.
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| Biología, Geología y Ciencias Ambientales. 1ºBachillerato. Oxford University Press |
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| Biología, Geología y Ciencias Ambientales. 1ºBachillerato. Oxford University Press |
Surgieron diferentes críticas a la teoría sintética que
dieron lugar a otros puntos de vista sobre el origen de la diversidad:
1.- Teoría neutralista
de la evolución molecular. Motoo
Kimura, genetista japonés, propuso en 1968 esta teoría que
se consideraba mínima y revolucionaria. Expone que la gran parte de la
variación genética que se observa en las poblaciones es debido a la fluctuación
al azar de las mutaciones genéticas neutras lo que significa que no suponen ni
ventajas ni desventajas para el organismo que las posee. Sobre estas mutaciones
neutras apenas actúa la selección natural, ya que la variante neutra es
indetectable para la selección, por lo que no son adaptativas. Cuando las
variantes son neutras, son igual de efectivas para la reproducción y
subsistencia del individuo. El azar sería el responsable del incremento,
descenso o extinción de determinados alelos en la población.
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| https://www.researchgate.net/profile/Sonia-Casillas/publication/330728379/figure/fig1/AS:720713380024322@1548842868497/La-evolucion-del-genoma-segun-la-teoria-neutralista-desarrollada-por-Motoo-Kimura_Q320.jpg |
Uno de los aspectos claves de esta teoría es la variación
molecular. Expone que las especies son el resultado de la derivación por un
proceso de descendencia con modificaciones de otras especies precursoras. A
nivel genético, el ADN (material hereditario) se transmite a través de las
generaciones. Con estas dos ideas podemos analizar la evolución como un
algoritmo de evolución molecular a lo largo del tiempo.
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| chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://miblogcolegioherma.files.wordpress.com/2017/05/2-Neutralismo.pdf |
Al ser la mayor parte de las mutaciones neutras, las tasas de
sustitución de las moléculas son iguales a la tasa de mutación neutra. A esto
se le conoce con el término “reloj
molecular”.
Como ya hemos visto, esta teoría expone que la mayor parte de la variabilidad genética de una población es el debido a las mutaciones y a la deriva genética, y no la selección natural.
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| https://image.slidesharecdn.com/kimura-170524034747/85/teora-neutralista-2-320.jpg?cb=1665666801 |
El término “egoísta” es una metáfora con la que explica la
probabilidad de que un gen prospere dependiendo de su capacidad de adaptarse al
medio o, lo que es lo mismo, la capacidad de un alelo de imponerse a otros por
su poder de adecuación al medio. Esto
produce una “competencia” entre los genes. Los alelos más ventajosos se imponen
y se heredan por más individuos cuyos genes seguirían existiendo si el
individuo se reproduce.
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Según esta teoría, los organismos somos “máquinas de
supervivencia” para los genes, ya que seríamos receptores y transmisores de
genes.
En
resumen, en una población los alelos de sus genes del mismo tipo van a competir
entre ellos, imponiéndose y propagándose más los que ofrezcan mejor adecuación
al medio.
A
la vez que los genes cooperan entre ellos para prosperar, también sus alelos
compiten para propagarse por la reserva genética.
3.- Teoría simbiogenética. En 1970, Lynn Margulis propuso la teoría de la endosimbiosis. Defendía que el motor de la evolución y el origen de la diversidad de los seres vivos surge de la formación de nuevas especies por relaciones simbióticas estables entre organismos (simbiogénesis). La simbiogénesis sería la responsable de la diversidad. Explica que el origen de las células eucariotas fue el resultado de la evolución de la simbiosis entre bacterias que habían sido independientes. La simbiosis permanente de larga duración de lugar al origen de tejidos nuevos, órganos, organismos e incluso especies.
Exponía, como uno de los principales motores de la evolución,
la cooperación y no la competencia.
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Esta teoría disputaba con los enfoques de Darwin que exponía
la supervivencia del más apto.
