¿Qué son los cambios evolutivos?
Laevolución es un cambio gradual y acumulativo de los rasgos hereditarios de una población de organismos a lo largo del tiempo. Este cambio tiene lugar en el transcurso de muchas generaciones. Los patrones de cambio evolutivo pueden observarse a través de diferentes líneas de evidencia, como los fósiles, la homología, la biología molecular y las observaciones directas.
Estas observaciones demuestran que las formas de vida cambian con el tiempo.
¿Cuáles son los ejemplos de cambios evolutivos observados?
En esta sección analizaremos algunos ejemplos de cambios evolutivos.
Los pinzones de Darwin
Los pinzones de Darwin nos muestran cambios evolutivos que conducen a la aparición de muchas especies descendientes con adaptaciones a su entorno específico.
En sus viajes a las islas Galápagos, Darwin encontró más de una docena de especies de pinzones que eran muy similares en tamaño y color, pero tenían formas de pico variadas. Darwin pensó que sus picos únicos les daban más posibilidades de sobrevivir. Por ejemplo, algunos pinzones tenían picos anchos y romos que les ayudaban a romper nueces y semillas, mientras que otros tenían picos largos y puntiagudos que les ayudaban a atrapar insectos.
Darwin teorizó que todas las especies de pinzones de las Galápagos procedían de una especie parental que colonizó las islas hace millones de años. Darwin explicó que, a medida que las poblaciones de la especie progenitora se extendían de una isla deshabitada a la siguiente, se adaptaron a distintos nichos ecológicos y evolucionaron rápidamente hasta convertirse en muchas especies descendientes.
Figura 1: Las especies parentales de pinzones formaron rápidamente varias especies nuevas de pinzones con diferentes formas de pico y hábitos alimentarios. Fuente: Glosario Parlante del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, Dominio Público, vía Wikimedia Commons
Polillas pimentoneras
Podemos observar cambios evolutivos en la coloración de las polillas salpicadas como efecto de su entorno.
Han evolucionado para ser muy claras o muy oscuras. En las zonas rurales, son muy claras porque las polillas de color más oscuro se ven fácilmente y son más vulnerables a los depredadores. En las zonas industriales, son muy oscuras porque su entorno es oscuro y las polillas de color más claro son más vulnerables a los depredadores.
Quedan pocas polillas de color medio porque tienen menos posibilidades de sobrevivir en ambas zonas.
Cetáceos
El registro fósil documenta amplios cambios evolutivos que hicieron surgir nuevos grupos de organismos.
Por ejemplo, los fósiles muestran que los huesos de la pelvis y las extremidades posteriores de los antepasados de los cetáceos extintos se hicieron más pequeños con el tiempo, llegando a desaparecer por completo y convirtiéndose en aletas caudal y caudal.
Estudiando el registro fósil, podemos observar los cambios evolutivos que hicieron que los cetáceos (un orden de mamíferos marinos que incluye ballenas, delfines y marsopas) se ramificaran a partir de mamíferos terrestres como hipopótamos, cerdos y vacas.
¿Existen observaciones directas del cambio evolutivo? Los cambios evolutivostambién pueden observarse directamenteen especies con ciclos reproductivos rápidos , como las bacterias. Por ejemplo, cuando las bacterias se exponen a antibióticos, los individuos sin resistencia mueren rápidamente. Los individuos con resistencia al antibiótico son capaces de sobrevivir y reproducirse. Entonces, los rasgos resistentes se transmiten a más individuos de la población. Al final, la población se vuelve más resistente.
¿Cuáles son los agentes o causas del cambio evolutivo?
Si se cumple al menos una de lascinco condiciones, una población se apartaría del equilibrio de Hardy-Weinberg, que es el estado en el que una población no evoluciona. Estas condiciones se describen en la sección siguiente.
Mutación
Una mutación es un cambio en la secuencia de genes del ADN.
Es la fuente última de nuevos alelos (variantes de un gen), que determinan el fenotipo (rasgos observables) de un organismo. Aunque es la fuente última de variación genotípica y fenotípica, la tasa de mu tación tiende a ser baja en la mayoría de los organismos. Las mutaciones pueden tener uno de estos tres posibles resultados
Reducción de la aptitud (menor supervivencia o menos descendencia)
Aumento de la aptitud (mayor supervivencia o más descendencia)
Ningún efecto sobre la aptitud
Dependiendo de su impacto en la aptitud evolutiva de la población, la mutación puede verse favorecida o rechazada. A medida que se acumulan las mutaciones, la población evoluciona.
Apareamiento no aleatorio
El apareamiento noaleatorio podría modificar la población alterando las frecuencias de los genotipos homocigóticos y heterocigóticos.
El apareamiento no aleatorio se produce por varias razones.
Una razón podría ser que el organismo prefiera parejas con rasgos particulares.
Por ejemplo, los pavos reales prefieren aparearse con pavos reales con colas más grandes y coloridas.
Otra razón para el apareamiento no aleatorio podría ser que el organismo prefiere parejas con similitud fenotípica a él mismo.
Porejemplo, las mariposas Heliconius prefieren aparearse con compañeros que tengan patrones de color similares.
Figura 2: Apareamiento entre dos mariposas Heliconius con patrones de color similares. Fuente: Holger Krisp, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons.
Otra razón podría ser la separación geográfica. Las poblaciones pueden estar repartidas por una gran zona, lo que hace que algunas parejas sean más accesibles que otras.
Se discute si el apareamiento no aleatorio cuenta como agente de la evolución, porque las frecuencias alélicas en el acervo genético siguen siendo las mismas. Las frecuencias alélicas pueden cambiar si las personas con determinados rasgos son capaces de reproducirse a un ritmo mayor, pero en ese caso, la selección natural también será un agente de cambio evolutivo.
Flujo de genes
El flujogenético es el movimiento de genes de una población a otra.
Esto puede ocurrir cuando los organismos emigran y se reproducen con una población diferente o cuando el polen o las semillas se dispersan a una población que está separada geográficamente. Cuando los organismos o gametos entran en una población, pueden traer consigoalelos nuevos oalelos ya existentes , pero en cantidades variables en comparación con los que ya están presentes en la población.
Figura 3: Cómo puede producirse el flujo genético mediante el movimiento de individuos de una población a otra. Fuente: Tsaneda, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons.
Porejemplo, las poblaciones continentales de la serpiente de agua del lago Erie (Nerodia sipedon) tienden a estar anilladas, mientras que sus homólogas isleñas tienden a no estar anilladas o a tener un anillamiento intermedio. La coloración anillada permite a las serpientes esconderse en los pantanos, pero pone en desventaja a las serpientes que viven en islas.
Cabría esperar que, como resultado de la selección natural, toda la población de la serpiente isleña del lago Erie estuviera sin anillar. Pero no es así porque, cada año, varias serpientes nadan del continente a las islas, trayendo consigo alelos para la coloración anillada. Esto ha impedido la eliminación completa de los alelos para la coloración anillada de estas poblaciones insulares.Elflujo genético puede ser un potente agente de la evolución. Tiene el potencial de cambiar la estructura genética de la población e introducir nuevas variaciones fenotípicas y genotípicas en poblaciones de distintas zonas geográficas.
La deriva genética
La derivagenética se refiere a sucesos fortuitos que provocan cambios en las frecuencias alélicas.
A diferencia de la selección natural, en la que los individuos con rasgos que les ayudan a sobrevivir en su entorno pueden tener más descendencia gracias a esos rasgos, la deriva genética hace que las frecuencias alélicas cambien al azar.
Discutiremos dos escenarios de ejemplo que podrían dar lugar a la deriva genética.
En el primer escenario, supongamos que una tormenta hace que algunos miembros de una población sean arrastrados por el viento y queden aislados en una isla diferente, donde establecen una nueva población. Esto ocurre de forma indiscriminada; es decir, los individuos -y sus alelos- transportados se seleccionan al azar. Esta nueva población insular tendrá un acervo genético diferente del de la población original. Esto se denomina efectofundador.
Figura 4: Cómo altera el efecto fundador las frecuencias alélicas de una población. Fuente: Profesor Marginalia, CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons.
En el segundo escenario, supongamos que un incendio reduce drásticamente el tamaño de una población. Esto puede provocar una pérdida de variación genética, y los alelos pueden estar desproporcionadamente representados en la población superviviente. Esto se denomina efecto de cuello de botella.
Figura 5: Cómo un acontecimiento de cuello de botella altera las frecuencias alélicas de una población. Fuente: Tsaneda, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons.
En ambos escenarios, los alelos pueden estar sobrerrepresentados o infrarrepresentados en la siguiente generación.
La deriva genética puede producirse en cualquier tamaño de población, pero su impacto es más significativo en poblaciones pequeñas.
Efecto fundador: Cuando un acontecimiento fortuito hace que unos pocos miembros de una población queden geográficamente aislados y establezcan una nueva población.
Efectocuello de botella: Cuando un suceso fortuito reduce drásticamente el tamaño de una población.
La selección natural
La selecciónnatural es el principal mecanismo de la evolución. Se produce cuando las variaciones fenotípicas (o variaciones en los rasgos) dan lugar a diferentes tasas de supervivencia y reproducción entre la descendencia. Los individuos con rasgos más adaptados al entorno tienen más posibilidades de sobrevivir y reproducirse, y por tanto pueden transmitir estos rasgos a su descendencia. A medida que se acumulan estos rasgos, la población evoluciona.
Cambios evolutivos - Puntos clave
- Los patrones de cambio evolutivo pueden observarse a través de diferentes líneas de pruebas, como los fósiles, la homología, la biología molecular y las observaciones directas. Estas observaciones demuestran que las formas de vida cambian con el tiempo.
- Si secumple al menos una decinco condiciones, una población se apartaría del equilibrio de Hardy-Weinberg o del estado en el que una población no evoluciona. Estas condiciones son
- Mutación: cambio en la secuencia de genes en el ADN
- Apareamiento no aleatorio: preferencia por compañeros con rasgos particulares o similitud fenotípica con ellos mismos
- Flujo genético: movimiento de genes de una población a otra
- Deriva genética: sucesos fortuitos que provocan cambios aleatorios en las frecuencias alélicas
- Selección natural: los individuos con rasgos más adaptados al entorno tienen más posibilidades de sobrevivir y reproducirse y, por tanto, pueden transmitir esos rasgos a su descendencia.
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