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BG - 10 - La Biodiversidad

1 octubre 2014, 12:00 por Arturo J. Murias

La Diversidad Genética

La diversidad o variabilidad genética de una población biológica es un término que indica la capacidad de una población de producir más o menos individuos diferentes, lo cual depende de dos factores:

  • del tamaño del conjunto de genes de la población;
  • de los mecanismos de recombinación de genes dentro de la población.
¿Cómo se producen nuevos genes?

Mediante mutaciones genéticas heredables, que es el mecanismo por el que una copia de un gen determinado se transforma (= muta), dando lugar a un nuevo gen, el cual va transmitirse a la descendencia del individuo mutante. Esto puede traer consigo la aparición de...

  • Nuevas clases de individuos dentro de una misma especie, cuando se agranda el acervo de genes de una población al generarse nuevos alelos en un loci "antiguo"; esto ocurre sobre todo mediante mutaciones génicas que transforman un alelo en otro.
  • Nuevas especies, al generarse nuevos loci, lo que ocurre por ejemplo mediante la duplicación de fragmentos de cromosomas. Si tenemos en cuenta que las primeras especies de seres vivos serían bastante sencillas y tendrían pocos loci, mientras que muchas de las actuales tienen en cambio gran cantidad de información genética, nos daremos cuenta de que este proceso ha sido decisivo a lo largo de la diversificación evolutiva de las especies.
¿Cómo se recombinan los genes?

Los mecanismos de recombinación genética son los procesos que permiten "barajar" los genes del acervo genético de una población, generando las múltiples combinaciones de genes que hacen posible que haya tantas clases de individuos diferentes en cada especie.

En una población con reproducción sexual son los tres siguientes:

  • El sobrecruzamiento cromosómico que sucede en la profase I de la meiosis, y que consiste en el intercambio de alelos entre cromosomas homólogos.
  • La segregación de los cromosomas en la anafase I de la meiosis por la que se deshacen los juegos cromosómicos paterno y materno, y aparecen combinaciones de cromosomas inéditas..
  • La fecundación, por la que se fusionan dos gametos de diferente polaridad sexual, para dar lugar a una célula, el cigoto, a partir de la cual se va a construir un nuevo individuo.

En una población bacteriana son la transducción, la transformación y la conjugación.

Conceptos de Especie y de Población

Especie
  • En seres vivos con reproducción sexual: conjunto de individuos interfértiles: pueden dejar descendencia fértil al cruzarse entre ellos.
  • En seres vivos sin reproducción sexual: conjunto de individuos similares
    • en el fenotipo (morfológica y fisiológicamente);
    • en lo ecológico (ocupan un mismo nicho ecológico);
    • y en el genotipo (lo que se pueen comprobar hibridando su ADN desnaturalizado y fragmentado o secuenciándolo y comparándo las secuencias).
  • En seres vivos extintos: hasta donde es posible, se siguen los mismos criterios que en el caso anterior.
  • Ej.: Felis catus, el gato.
Población
  • Las especies pueden ser monotípicas o politípicas. En este caso tienen más de una población, como el lobo. Una población es el conjuno de individuos de una misma especie que habitan en un mismo ecosistema y, por lo tanto, en un mismo hábitat.
  • Ej.: Los gatos de Madrid o los lobos de Castilla.

La Especiación

Qué es

Es la aparición de una nueva especie a partir de otra por evolución biológica.

Por qué sucede

Porque en una población de una especie aparecen mecanismos que la aíslan reproductivamente de la población de la que procede.

Estos mecanismos de aislamiento reproductivo pueden ser:

  • Precigóticos:
    • Los individuos de una y otra población no son capaces de encontrarse, ya que una de ellas ha pasado a ocupar un hábitat diferente en el mismo ecosistema (copas vs. raíces de un árbol; neuronas vs. fibras musculares de un hospedador) o en otro (por migración o por aparición de una barrera geografica).
    • La época de celo o de floración es ahora diferente.
    • El cortejo deja de ser coherente y efectivo.
    • Los órganos reproductores dejan de ser compatibles.
    • Los gametos dejan de atraerse o de ser compatibles.
  • Postcigóticos:
    • La mitosis no puede ahora producir un reparto equitativo y ordenado de cromosomas (p.e. si los gametos masculino y femenino tienen ahora un nº de cromosomas diferente).
    • Los descendientes son débiles y mueren antes de alcanzar la edad reproductiva.
    • Los descendientes son estériles (mulas, burdégano).
Cómo sucede

Según el conjunto de individos a los que afecte:

  • Anagénesis: por adaptación en bloque de una especie a un nuevo ambiente; gradualmente se va transformando en otra diferente.
  • Cladogénesis: por divergencia adaptativa de una población del resto de la especie; por ejemplo por migración de unos pocos individuos "pioneros" o por aparición de una barrera geográfica.

Según el lugar en el que sucede:

  • Simpátrica: in situ: una mutación da lugar a que un grupo de individuos, sin cambiar de hábitat, queden aislados reproductivamente del resto: la mutación cambia la época de celo o floración, la afinidad por un lugar diferente en el hábitat que ocupan (radiación adaptativa de los pinzonde de Darwin), el número de cromosomas, etc. Esta especiación puede ser cuántica y no gradual.
  • Alopátrica: un grupo de individuos de la población original emigran a un ecosistema diferente (atraviesan los Pirineos: águila imperial iberica, rana ibérica, sapo partero ibérico, víbora de Seoane; acceden a las islas Galápagos desde el continente), o quedan separados de la población original por una barrera geográfica (aparición de los Himalayas, del río Congo, construcción de la presa de Asuán, rotura de la Pangea hace 175 m.a.).

Según el ritmo de cambio evolutivo:

  • Cuántica: por una única mutación altamente significativa (una fusión cromosómica; mutación en el gen que determina la afinidad por un determinado tipo de células en el hospedador de un parásito).
  • Gradual: por acumulación de numerosas mutaciones a lo largo del tiempo.

La Ecología

Los Ecosistemas

Un ecosistema es cualquier fracción de la naturaleza que es relativamente diferente de su entorno y que puede ser estudiada separadamente de dicho entorno. El tamaño de un ecosistema puede ser cualquiera, y por ello son ecosistemas tanto un bosque como una charca que haya dentro de ese mismo bosque. Además todos los ecosistemas están relacionados con otros. Por ejemplo, un bosque está conectado con un río que lo cruza por las hojas que los árboles dejan caer al río, o por el agua del río que se infiltra al suelo y es absorbida por las raíces de los árboles ribereños. Otros ejemplos de ecosistemas son: un lago, un océano, una ciudad o un campo de cultivo.

El Biotopo

Todo ecosistema tiene un biotopo, que es la parte abiótica (no viva) del ecosistema. Es decir, el biotopo se compone de todo aquello que no son los seres vivos del ecosistema. Un biotopo tiene tres clases de elementos: el medio, el sustrato y los factores ecológicos abióticos.

  • El medio en que transcurre la vida de los seres vivos del ecosistema. Puede ser el medio acuático (para los organismos que viven dentro del agua), el medio aéreo (para los organismos que viven rodeados de aire) o el medio edáfico (para los organismos que viven dentro del suelo).
  • El sustrato es la parte del ecosistema que sirve de soporte a los seres vivos del mismo. Los sustratos más habituales son abióticos, como el suelo (p.e. para los árboles), el fondo de una masa de agua (p.e. para los corales) o la propia masa de agua (p.e. para las medusas). Pero a veces el sustrato son otros seres vivos; así un árbol puede ser el sustrato de hongos, de líquenes, de plantas como el muérdago o de aves.
  • Los factores ecológicos abióticos son las características del medio y del sustrato que influyen en la vida de los seres vivos; pueden ser tanto condiciones (como la temperatura del aire, la acidez del suelo o la turbulencia de las aguas), como recursos (como el espacio que constituye el hábitat de una especie, la intensidad luminosa o la cantidad de agua líquida).
La Biocenosis o Comunidad

Todo ecosistema tiene una comunidad o biocenosis, que es el conjunto de los seres vivos que viven en ese ecosistema. A su vez, una comunidad se compone de varios subconjuntos, que son las poblaciones biológicas. Una población biológica es el conjunto de individuos de una misma especie que viven dentro de un mismo ecosistema. Así por ejemplo, el ecosistema Zamora tiene una comunidad de seres vivos compuesta por una población de chopos, una población de seres humanos, una población de gatos, una población de cigüeñas, etc.

Su diversidad es tanto mayor (a) cuanto mayor sea el número de poblaciones de la comunidad y (b) cuanto más equitativo sea el nº de individuos de esas poblaciones.

Las relaciones entre los individuos de la comunidad (los factores ecológicos bióticos) pueden ser de dos tipos: (a) entre individuos de una misma especie: son las relaciones intraespecíficas (como la competencia, las familias, las asociaciones gregarias de las aves de cara a una migración o las sociedades de insectos); y (b) entre individuos de distintas especies: son las relaciones interespecíficas (como la competencia, la depredación, el parasitismo, el comensalismo, la simbiosis o el sinergismo).

Las Relaciones Tróficas en una Biocenosis

De todas las relaciones que se establecen entre los individuos de un ecosistema, es decir, entre los miembros de una comunidad, las más importantes son las relaciones que se establecen con un fin nutritivo. La nutrición tiene como finalidad el obtener la materia y la energía que los organismos necesitan para construir y renovar su cuerpo, para sobrevivir y para reproducirse. La materia y la energía fluyen dentro de cada ecosistema transfiriéndose continuamente de unos individuos a otros a través de las cadenas alimenticias o tróficas.

Una cadena trófica es una secuencia de seres vivos que se alimentan los unos de los otros. Cada cadena trófica tiene varios eslabones o niveles tróficos. Cada nivel trófico agrupa a las poblaciones que tienen un mismo tipo de alimentación, que siempre es una dieta a base de las especies del nivel trófico anterior. Los niveles tróficos son los siguientes:

  • Productores. Son los organismos autótrofos, que son las plantas, las algas y bastantes especies de bacterias. Es decir: son los seres vivos capaces de fabricar sus propias moléculas orgánicas (como las proteínas, las grasas o los hidratos de carbono) a partir de moléculas inorgánicas (como el agua, el CO2 o las sales minerales) que toman del biotopo. Para ello necesitan energía, que no obtienen de moléculas orgánicas, sino de la luz (como las plantas, las algas o las cianobacterias, que realizan la fotosíntesis) o de algunas moléculas inorgánicas ricas en energía (se trata algunas bacterias, que realizan la quimiosíntesis).
    • Todos los demás seres vivos de un ecosistema, los de los restantes niveles tróficos, son organismos heterótrofos; es decir: se alimentan de otros seres vivos. Y se puede decir que todos ellos se alimentan a partir de los productores, de forma directa o indirecta. Por ello, si eliminásemos a todos los productores de un ecosistema, todos los demás seres vivos acabarían muriendo.
  • Fitófagos o consumidores primarios. Son los seres vivos que, en cualquier ecosistema, ya sea acuático o terrestre, se alimentan directamente de los productores. Entre estos están muchos protozoos, que se alimentan de algas unicelulares, y animales como muchos insectos, los mamíferos roedores o los mamíferos rumiantes.
  • Zoófagos o consumidores secundarios. Igualmente se trata de animales y de protozoos. Hay zoófagos de primer orden, que se alimentan directamente de los fitófagos (como la rana que se come a un insecto), zoófagos de segundo orden, que se alimentan directamente de los zoófagos de primer orden (como la culebra que se come a la rana), y puede haber también zoófagos de tercer orden, que se alimentan directamente de los zoófagos de segundo orden (como el águila que se come a la culebra).
  • Detritívoros y descomponedores. Asociada a la cadena trófica principal, que es la constituida por los productores y los consumidores, existe otra secundaria, que se apoya en la principal. Es la que está formada por los organismos detritívoros o descomponedores, que son los que se alimentan de los restos orgánicos (excrementos, mudas, hojarasca) o de los cadáveres de otros organismos. Hay varios subniveles de detritívoros, que actúan secuencialmente sobre unos mismos restos orgánicos. Son detritívoros o descomponedores los animales carroñeros, los hongos y muchas bacterias. Estos organismos transforman la materia orgánica (la de los cadáveres, mudas, etc.) en moléculas inorgánicas (agua, CO2, sales minerales, etc.) que son liberadas al suelo, al agua o al aire, con lo que quedan a disposición de los productores.

La materia fluye de forma cíclica dentro de los ecosistemas, pues pasa de los productores a los herbívoros, de estos a los carnívoros, de todos ellos a los detritívoros y descomponedores, de estos al biotopo, y de aquí vuelve a ser tomada por los productores, que reiniciarán el ciclo.

En cambio la energía fluye de forma abierta, es decir, no forma parte de ningún ciclo. Los productores toman la energía de la luz del Sol (normalmente) y parte la acumulan en sus tejidos en forma de energía química y el resto lo disipan en forma de calor. Luego, los herbívoros, al comerse a los productores, aprovechan la energía que estos tenían acumulada en sus tejidos. Esta energía en parte es almacenada en los tejidos del herbívoro y en parte se disipa en forma de calor; y lo mismo sucede con los demás niveles tróficos. Pero el calor no es una forma de energía que pueda ser aprovechada por los seres vivos. De este modo, el camino que sigue la energía en los ecosistemas es el siguiente: entra en forma de energía luminosa, pasa de unos a otros en forma de energía de enlace químico y sale de todos ellos como energía calorífica.

En todos los ecosistemas siempre hay muchos más productores que herbívoros, y muchos más fitófagos que zoófagos de primer orden, y así sucesivamente. Esto es porque, de la energía contenida en un nivel trófico, el siguiente sólo aprovecha un 10 %, aproximadamente. Es decir: si partimos de 100 unidades de energía en el nivel de los productores, los fitófagos sólo consumen y aprovechan 10, los zoófagos de primer orden sólo 1, y los zoófagos de segundo orden sólo 0,1. A esto se denomina la "regla del diez por ciento". Y es por ella que, si en cualquier ecosistema dispusiéramos toda la biomasa de un nivel trófico sobre la del anterior, obtendríamos una especie de pirámide en la que el tamaño de cada escalón sería diez veces mayor que el del anterior.

Las cadenas tróficas tienen siempre un nivel de productores, un nivel de fitófagos, de ninguno a tres niveles de zoófagos y varios subniveles de detritívoros y descomponedores. Si nos olvidamos de esyos últimos, vemos que las cadenas tróficas suelen tener de dos a cuatro eslabones.

  • Lechuga (productor) -> Hombre (fitófago)
  • Plantas (productores) -> Vaca (fitófago) -> Hombre (zoófago)
  • Planta (productores) -> Insecto (fitófago) -> Rana (zoófago de 1º orden) -> Culebra (zoófago de 2º orden).

En la Naturaleza, lo normal es que una especie se alimente a costa de varias diferentes, y que ella misma sirva de alimento a otras varias especies diferentes. De este modo cada población pertenece a varias cadenas tróficas distintas, las cuales están entrelazadas. Y por esto, el conjunto de todas las relaciones alimenticias de una comunidad se denomina red trófica, la cual está formada por multitud de cadenas tróficas entrelazadas. Por cierto que un consumidor puede comportarse como un zoófago en una cadena trófica (como una persona que come un filete) y como un fitófago en otra (una persona que come pan); estos organismos son denominados omnívoros.

Los Factores Ecológicos

Todas las características variables de un ecosistema que tienen influencia en los seres vivos del mismo se denominan factores ecológicos. Los factores ecológicos pueden ser ...

  • Factores ecológicos abióticos: son las variables físico-químicas del ecosistema que afectan a los seres vivos. Así entre los factores abióticos que afectan a una población de chopos están la cantidad de agua que hay en el suelo (pues la necesita para nutrirse), la temperatura del suelo (pues se puede congelar o evaporar el agua del suelo), la concentración de fósforo disuelto que hay en el suelo, la concentración de oxígeno que hay en el aire, la humedad atmosférica (pues cuanto menos haya, más cantidad perderá por evapotranspiración), etc.
  • Factores ecológicos bióticos: son las otras poblaciones con las que cada población está relacionada. Así entre los factores bióticos que afectan a una población de ratones están: el tamaño de la población de milanos, el tamaño de la población de lechuzas o el tamaño de la población de trigo de ese ecosistema.

Otra forma de clasificar los factores ecológicos es la siguiente:

  • Los recursos ecológicos son los factores ecológicos que son consumibles por los seres vivos, como el agua líquida, la luz, las sales minerales o las poblaciones de presas.
  • Las condiciones ecológicas son los factores ecológicos que no son consumibles por los seres vivos, como la humedad atmosférica, la temperatura ambiental, la presión hidrostática o las poblaciones de depredadores.

Cada población tiene una curva de tolerancia para cada factor ecológico que le afecta. Sus extremos se llaman límites de tolerancia, y son los valores mínimo y máximo que puede soportar esa población. Los límites de tolerancia comprenden el rango de tolerancia, que es el conjunto de valores dentro de los cuales la población puede sobrevivir. Sus valores centrales se llaman valores óptimos y son aquellos en que la población tiene el mejor desarrollo posible, es decir, las mayores tasas de crecimiento, de supervivencia y de reproducción de sus individuos.

Las curvas de tolerancia de una población concreta ante un factor ecológico concreto pueden tener un rango de tolerancia ancho o estrecho. Si es ancho se antepone el prefijo euri- al adjetivo que designa al factor ecológico correspondiente; si es estrecho, el prefijo que se antepone es esteno-. Por ejemplo, como el rango de tolerancia de la perdiz roja a la temperatura es amplio, diremos que esta especie es euritérmica. En cambio los corales de los arrecifes, que sólo pueden sobrevivir entre temperaturas aproximadas de 10 a 20ºC serían estenotérmicos. Del mismo modo las anguilas serían eurihalinas, ya que a lo largo de su vida pueden vivir en aguas dulces y saladas, mientras que un tiburón, que sólo es capaz de vivir en aguas saladas, sería estenohalino.

Las especies que viven en ambientes extremos suelen ser estenoicas y se denominan especialistas. Serían los pingüinos, las bacterias que habitan en los géiseres o las plantas de las salinas de Villafáfila. Las especies eurioicas suelen vivir en ambientes intermedios, por lo que se denominan generalistas y sufren una mayor competencia interespecífica. Casi cualquier pez de río lo es.

Para una población concreta, no todos los factores ecológicos son igual de importantes: aquellos que se encuentran cerca de los límites de tolerancia, serán los decisivos, porque limitan el desarrollo de la población, y por eso se les denomina factores limitantes. Así, el agua es un factor limitante para las plantas en Almería, pero no lo es en Asturias; y la luz es un factor limitante para las plantas herbáceas de la selva, pero no para las de una pradera.

El nicho ecológico de una población concreta es el conjunto de todos sus rangos de tolerancia a todos los factores ecológicos que le afectan. Así, el nicho ecológico de un lince incluirá el rango de tolerancia a las temperaturas; el rango de tolerancia a las cantidades de ratones asequibles; el rango de tolerancia a los tamaños de las poblaciones humanas; el rango de tolerancia a las cantidades de agua; etc.

El Origen de la Vida en la Tierra

La Tierra primigenia

La Tierra se formó hace unos 4.600 millones de años. Durante los primeros 800 millones de años de su existencia no hubo condiciones que permitieran la aparición y el mantenimiento de vida, debido a la elevadísima temperatura de la Tierra, derivada del proceso de acreción, de la desintegración radiactiva en su interior y a los continuos impactos de multitud de meteoritos (de uno de los cuales se originó la Luna hace unos 4.500 m.a.). Por este motivo, la corteza terrestre era un inmenso mar de magma del que se evaporaban a la atmósfera grandes cantidades de vapor de agua, de CO2, de metano y de otros gases reductores. Estas densas nubes de gases atmosféricos hacían que la radiación solar que llegaba a la superficie de la Tierra fuera mucho más débil que la actual, pero al mismo tiempo contribuían al mantenimiento de una temperatura media muy elevada, a causa del intenso efecto de invernadero que producían.

Hace unos 4.100 m.a. la superficie terrestre se fue enfriando y ocurrió que ...

  • los materiales de la corteza terrestre comenzaron a solidificarse: aparecieron los continentes;
  • en la atmósfera, el vapor de agua se comenzó a condensar y a precipitar en forma de continuas lluvias sobre la superficie terrestre, que la enfriaron todavía más, y que rellenaron de agua las regiones bajas: aparecieron los océanos.
Cómo apareció la Vida

Pero sólo cuando cesó la intensa lluvia de meteoritos, hace unos 3.800 m.a., que posiblemente evaporó varias veces todo el agua de los océanos, comenzaron a darse las condiciones necesarias para la aparición y mantenimiento de la Vida. Al proceso que dio lugar a su origen se le denomina Evolución Prebiótica.

Según la teoría de Oparin y Haldane y apuntalada por los experimentos de Miller y Urey en los años 50, esa evolución prebiótica pudo haber tenido lugar en la Tierra de principio a fin. Dice que las frecuentes tormentas eléctricas que eran comunes en la atmósfera primitiva proporcionaron la energía suficiente para que las moléculas de la atmósfera primitiva (H2O, CO2, CH4, NH3, SH2, ...) reaccionaran entre sí, dando lugar a la aparición en la atmósfera de las primeras biomoléculas orgánicas: aminoácidos (los componentes de las proteínas), nucleótidos (los componentes del ADN y del ARN), azúcares y ácidos grasos, entre otras.

Una hipótesis alternativa, la de la panspermia, propone que fueron los meteoritos caídos sobre la Tierra los que la fertilizaron con multitud de estas pequeñas biomoléculas orgánicas.

Estas primeras biomoléculas orgánicas, una vez formadas, comenzaron a reaccionar entre sí en el seno de la Hidrosfera, dando lugar a moléculas orgánicas aún mayores: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, fosfolípidos.... Hasta que un día, de la combinación al azar de estas moléculas en ese medio caliente denominado "el caldo primigenio", surgió la primera célula, que hubo de ser una célula procariótica (bacteriana), muy sencilla. Esta primera célula habría de tener, al menos ...

  • una membrana externa formada por lípidos, cuyo carácter apolar (o anfipático) les hace formar micelas de forma espontánea;
  • una molécula de ADN o de ARN en su interior, que constituiría su información genética.
Los primeros seres vivos

Los primeros seres vivos en aparecer debieron ser forzosamente autótrofos: es decir, obtenían el carbono del CO2. Posiblemente no fueron fotosintéticos, ya que este tipo de metabolismo requiere una maquinaria enzimática compleja y porque el acceso a la luz en aquel entonces suponía la exposición a una gran cantidad de radiación ultravioleta. Se piensa, en cambio, que los primeros seres vivos debieron de ser lo más sencillos posible y que debieron aparecer más bien en los fondos marinos. En ellos hay una fuente de energía alternativa: sustancias inorgánicas reducidas tales como el H2S, que abunda en las fumarolas hidrotermales que se encuentran en los contactos tectónicos submarinos. Los primeros seres vivos debieron ser pues quimiosintéticos.

Los primeros fósiles posibles de seres vivos son unas huellas químicas de actividad vital encontradas en nódulos de grafito incluidos en las rocas de origen sedimentario más antiguas que se conocen, en Isua, Groenlandia. Debían ser similares a los procariontes actuales (bacterias y arqueas) y por el ambiente en el que parece que vivieron, debieron de ser, efectivamente, quimiosintéticos de fondos marinos.

Por su parte, los primeros fósiles físicos son unos estromatolitos encontrados en Australia y en Sudáfrica, de una antigüedad de casi 3.500 millones de años. Estos son rocas calcáreas estratificadas creadas por comunidades pluriespecíficas de microorganismos. En ellas dominan las cianobacterias, organismos fotosintéticos de cierta complejidad, que tuvieron un éxito enorme durante el eón Arcaico, y que fueron progresivamente empobreciendo la atmósfera y la hidrosfera en CO2 y enriqueciéndolas en O2.

La Gran Oxigenación de las capas fluidas de la Tierra, iniciada hace unos 2.400 m.a., y atribuida a las cianobacterias, es el suceso más crítico de cambio ambiental jamás acontecido en la Tierra. Aniquiló a la mayor parte de los procariontes (que eran anaerobios) y allanó el camino para la aparición futura de todas las formas de vida aerobias, y entre ellas, a todos los seres vivos eucarióticos, primiero unicelulares (protozoos, algas, hongos) y luego pluricelulares (algas, hongos), plantas y animales).

El Mecanismo de la Evolución Biológica

Una vez admitido que las especies biológicas derivan unas de otras por evolución orgánica, queda aclarar cómo se realiza este proceso.

Lamarckismo

La primera teoría importante al respecto fue la publicada por el naturalista francés Jean-Baptiste de Lamarck en el año 1809, y proponía que ...

  • Los seres vivos se adaptan casi automáticamente a los cambios ambientales, de modo que los órganos se crean o se transforman siempre que sea necesario para conseguir esta adaptación.
  • Las características que desarrolla un ser vivo a lo largo de su vida las transmite a su hijos.

Así, por ejemplo, ante el hecho de que el ancestro de la jirafa actual era una especie de cuello más corto, que ramoneaba de árboles con hojas a baja altura, la teoría lamarckista propondría que el aumento de la altura de estos árboles en un determinado momento, habría inducido a las jirafas a estirar automáticamente el cuello para poder seguir alcanzando las hojas de los árboles; a su vez, los hijos de estas jirafas ya nacerían con un cuello tan largo como que desarrollaron sus progenitores.

Pero la realidad es que ni los seres vivos se adaptan automáticamente a su entorno (algo que haría inexplicable el hecho de que haya tantas especies extintas), ni los hijos heredan las características fenotípicas (anatómicas, fisiológicas o etológicas) adquiridas en vida por sus progenitores (dado que los cambios fenotípicos que tienen lugar durante la vida de los individuos no están codificados por el ADN de sus células ni pueden llegar a estarlo).

Darwinismo y Neodarwinismo

La manera aceptada hoy en día en que los seres vivos evolucionan comenzó a desvelarse hacia 1859, cuando el naturalista británico Charles R. Darwin publicó su obra titulada "El origen de las especies" (On the origin of species by means of natural selection, or the preservation of favoured races in the struggle for life), en la que propuso su teoría de la evolución por selección natural, que, de forma resumida y actualizada a la luz de los descubrimientos de la Genética, dice así:

  1. En cada población de seres vivos hay una gran variedad de individuos, cada uno de los cuales tiene unas aptitudes peculiares que lo distinguen de los demás individuos de esa población. Así por ejemplo, en una hipotética población ancestral de jirafas, habría unas que tendrían el cuello más largo y otras que tendrían el cuello más corto. Y todo ello gracias a las mutaciones génicas, que hacen que aparezcan nuevos alelos en cada locus cromosómico. Porque, sin duda, en un principio, la familia de genes alelomorfos que determina la longitud del cuello en las jirafas tenía un único miembro; pero por mutación fueron apareciendo otros, cada uno de los ellos determinando una longitud de cuello diferente. De ahí la gran diversidad de las características fenotípicas que se observan en los individuos de cada población, no solo en la longitud del cuello, sino en los tamaños corporales, en las aptitudes para la carrera, en la tolerancia al frío...
  2. Debido a esas peculiaridades que diferencian a los individuos de la misma población, y en función de las condiciones ambientales que predominen en el hábitat de esa población, resulta que de cada población unos individuos dejan más descendencia que otros. Así por ejemplo, en nuestra hipotética población ancestral de jirafas, a las jirafas de cuello más largo les resultaría más fácil alimentarse que a las de cuello más corto, por lo que éstas dejarían menos descendientes que aquellas.
  3. Como consecuencia de este proceso de reproducción diferencial, las características globales de los individuos de cada población cambian de generación en generación. Es decir: globalmente, los individuos de la nueva generación se parecerán más a aquellos individuos de la anterior que dejaron más descendientes. En nuestro ejemplo sucederá que en cada nueva generación habrá más jirafas de cuello largo.

En resumen: nuestra población de jirafas va teniendo un cuello progresivamente más largo, generación tras generación, a causa, únicamente, del hecho de que las jirafas de cuello largo dejan más descendencia que las de cuello corto, lo que a su vez se debe a que aquellas pueden alimentarse mejor.

Otro ejemplo: a menudo se oye decir que cuando se hacen tratamientos prolongados con insecticidas, los insectos llegan a hacerse resistentes al insecticida porque se acostumbran a convivir con él. Lo que ocurre no es esto, sino que antes de comenzase a aplicar el insecticida, había algún individuo que poseía un alelo que lo hacía resistente al veneno. Como entonces aún no había que defenderse de tal insecticida, este gen no confería ninguna ventaja (y seguramente sí alguna desventaja, porque estos individuos estaban invirtiendo materia y energía en construir y mantener unas defensas que no les servían de nada). Pero entonces comenzó a aplicarse el insecticida, con el resultado de que todos los individuos que entraban en contacto con el mismo y no eran resistentes morían. Y sólo sobrevivían los resistentes y su descendencia, con lo que al cabo de unas cuantas generaciones padeciendo el insecticida, sólo habría en esta población individuos resistentes, descendientes de aquellos que en un principio eran "inútilmente" resistentes. Este ejemplo es idéntico al caso de los microorganismos que se hacen resistentes a los antibióticos.

Así pues, este mecanismo de evolución por selección natural explica bien cómo y por qué cambian las especies biológicas con el tiempo. Y las extinciones se explican porque la adaptación a un entorno cambiante es lenta (se realiza a lo largo de muchas generaciones) e insegura (a veces no es posible), de modo que cuando los cambios ambientales son demasiado repentinos o demasiado radicales, algunas especies no pueden adaptarse y todos sus individuos mueren.

Visión conjunta de los procesos de mutación, recombinación y selección natural
  1. La mutación produce cada vez más genes, agrandando el acervo de genes de cada población.
  2. Los mecanismos de recombinación combinan dichos genes para que mediante la reproducción se generen muchas clases de individuos diferentes.
  3. Todos los individuos de cada población son genotípicamente diferentes.
  4. Todos los individuos de cada población son fenotípicamente diferentes.
  5. Cada individuo de una misma población interacciona de forma diferente con su entorno.
  6. Los individuos de una misma población tienen diferente éxito reproductivo: unos dejan más descendientes que otros, y todos ellos pasan sus genes a su descendencia, tanto más cuanto más descendientes tengan.
  7. Las proporciones de los distintos genes del acervo genético de la población van cambiando de una generación a otra.
  8. Las características fenotípicas de los individuos de la población van cambiando de una generación a otra.

Este es el proceso de evolución por selección natural.