La teoría de Darwin de la evolución por selección natural estaba destinada a resolver, a la vez, el problema del origen de la diversidad de especies y el problema del origen de la adaptación de los organismos.
Antes de que las especies lleguen al establecimiento de organismos que funcionan más eficientemente en una cierta situación ambiental que la forma en que funcionaron sus ancestros, pueden pasar por procesos de adaptación, extinción o especiación debido a la interacción de mutaciones y la selección natural.
Adaptación
La adquisición de caracteres adaptativos mediante la interacción de fuerzas evolutivas es lo que constituye el proceso de adaptación, y la realidad de este proceso se confirma por la diversidad de la vida y las miles de condiciones ambientales habitadas. Si todos los organismos de una especie fueran exactamente idénticos, cualquier cambio en el ambiente sería desastroso para todos ellos, de modo que la especie se extinguiría.
Una adaptación es un rasgo anatómico, fisiológico, o de comportamiento que es controlado por genes y que mejora las oportunidades de un individuo de sobrevivir y de dejar descendencia en un medio ambiente particular. Sin embargo, a veces es difícil identificar si una adaptación es estructural, fisiológica o conductual porque muchas de las adaptaciones incluyen más de uno de estos tipos.
Tipos de adaptaciones
Estructurales
Son características morfológicas que hacen a un organismo mejor capacitado para vivir en un ambiente dado. A estas adaptaciones en la forma de los individuos también se les denomina anatómicas.
Un ejemplo de adaptación estructural para la búsqueda de alimento se presenta en el pájaro carpintero, en el que la punta de su lengua es aserrada y le permite sacar insectos fuera de la madera.
Otras características morfológicas son para el vuelo, como los huesos de las aves.
También hay características morfológicas para la polinización, como las estructuras especializadas de las flores de ciertas plantas que son específicas para que participen insectos o para aprovechar el viento.
Fisiológicas
Son adaptaciones que comprenden procesos metabólicos que permiten a los organismos sobrevivir.
La producción de ciertas enzimas que hacen posible la digestión de las moléculas orgánicas.
La producción de sustancias químicas de la sangre como la hemoglobina para el transporte de oxígeno.
La liberación de sustancias químicas por el óvulo que atrae solamente espermatozoides de posibles parejas para la reproducción.
La química del músculo de los conejos, que les permite una carrera rápida en busca de condiciones seguras.
Conductuales
Son comportamientos heredados que ayudan a los organismos, sus beneficios por lo general contribuyen al éxito reproductivo y son mayores que sus costos, representado por la muerte de algunos individuos.
Como son los rituales de cortejo, estos permiten a los organismos dentro del grupo reconocer y atraer miembros del sexo opuesto, además de que dan oportunidades de evaluarlo. Los rituales de cortejo pueden durar segundos u horas, y a menudo implican una serie de patrones de acción fijos. Por ejemplo, en las aves conocidas como fragatas (Fregata minor) el macho muestra su buche inflado como parte del ritual de cortejo.
Otro comportamiento heredado que es una adaptación al cambio ambiental, es la migración o desplazamiento periódico a larga distancia de muchas especies.
Cada año millones de mariposas monarca de Canadá y Estados Unidos emigran a México en un viaje de 2 500 km para algunas. Parece que su impresionante migración anual se relaciona con la disponibilidad de plantas de algodoncillo donde las hembras depositan sus huevecillos. En regiones frías estas plantas mueren a fines del otoño y vuelven a crecer con el clima cálido de la primavera. Entre los beneficios es posible que se incluya la oportunidad de estar en una región que ofrece alimento abundante, temperaturas cálidas y aire húmedo. Pero los beneficios no son gratuitos, cada año algunas mariposas se pierden o mueren en el camino a causa de la fatiga o depredación.
Extinción
La extinción es otro aspecto importante del proceso evolutivo, ocurre cuando muere el último individuo de una especie o de un grupo de especies, por lo tanto, representa la completa desaparición o el fin de un linaje. Esta consecuencia de la evolución es una pérdida permanente, ya que una vez que una especie se extingue nunca reaparece, sin embargo, la extinción contribuye a reconfigurar la biodiversidad en una región específica.
Aunque la extinción tiene efecto negativo a corto plazo sobre la diversidad biológica, es posible que facilite la evolución en un período de miles a millones de años. Cuando las especies se extinguen las zonas que ocupaban quedan vacantes. Como resultado de esto, los organismos que aún viven tienen nuevas oportunidades de experimentar la especiación y divergir para ocupar tales zonas. En otras palabras, con el tiempo las especies extintas son sustituidas por otras nuevas.
Los trilobites, los tigres de dientes de sable y los dinosaurios están extintos y sólo se les conoce por sus fósiles. Conforme a una estimación de los paleontólogos, en la actualidad sólo hay una especie por cada 2 000 que se han extinguido.
Es muy probable que la causa de la extinción de especies sea el cambio ambiental. Cuando hay cambios ambientales, las dos características que parece han predispuesto a una especie a la extinción son: la distribución en un sólo lugar y la extrema especialización. Cuando todos los individuos de una especie están presentes en una región muy pequeña, cualquier cambio de esa región fácilmente podría dar como resultado la extinción.
La extrema especialización es otro factor que puede hacer a una especie vulnerable a la extinción, debido a que limita al organismo a un conjunto muy especializado de condiciones ambientales. Por ejemplo, el halcón milano de los pantanos de Florida sólo se alimenta exclusivamente del caracol manzana, que se encuentra en los pantanos. Como muchos pantanos se han destruido, este cambio ambiental ha llevado a que ocurra lo mismo con la población de caracoles.
El cambio y la destrucción del hábitat han sido y son las causas más importantes de extinción de especies.
Los períodos en los que se produce una apreciable disminución de la diversidad se conocen como extinciones masivas. Cada período de extinción masiva ha ido seguido por un período de radiación adaptativa o surgimiento por evolución de un gran número de especies a partir de algunos grupos sobrevivientes.
Al parecer, durante la historia de nuestro planeta han ocurrido cinco o seis extinciones en masa de numerosas especies, tanto en ambientes terrestres como marinos. La extinción masiva más reciente, que ocurrió hace unos 65 millones de años, mató a los dinosaurios.
En la década de 1980, los paleontólogos estadounidenses J. John Sepkoski y David M. Raup reunieron todos los datos disponibles acerca de la extinción de los organismos marinos durante los últimos 250 millones de años y analizaron los datos estadísticamente. Sus análisis mostraron que existe una tasa de extinción constante de aproximadamente 180 a 300 especies extinguidas cada millón de años.
Especiación
La formación de una nueva especie puede seguir rutas variables en cuando a detalles y duración, pero siempre es mediante procesos microevolutivos y a partir de una población de individuos de una especie.
El proceso mediante el cual ocurre el surgimiento de una nueva especie es la especiación.
Se han propuesto distintos modelos para explicar el proceso de especiación que representan las principales modalidades de formación de especies, y resultan de gran utilidad para comprender este proceso.
Toman en cuenta el modo en que se establecen los mecanismos de aislamiento reproductivo, la magnitud del tiempo involucrado en la especiación y el papel de la selección natural en la divergencia de los individuos de la población original.
Se piensa que la especiación puede presentarse de tres maneras. A través de especiación alopátrica o alopátrida (propuesta por Mayr), de especiación simpátrica o simpátrida, y por medio de especiación parapátrica o parapátrida.
La especiación alopátrica es un modelo de formación de nuevas especies propuesto por Ernts Mayr. Según este modelo, los cambios genéticos necesarios para que se origine una especie son resultado de la separación física entre las poblaciones de la especie original.
La especiación que ocurre cuando una población se separa geográficamente del resto de la especie y evoluciona por selección natural, se conoce como especiación alopátrica. Se piensa que la alopátrica es la forma de especiación más común, y el surgimiento de nuevas especies de animales ha ocurrido casi de manera exclusiva por ella.
El aislamiento geográfico requerido para la especiación alopátrica puede darse de varias maneras debido a que la superficie terrestre está en constante cambio. Las barreras físicas pueden surgir entre las poblaciones debido a que los ríos modifican su curso, los glaciares migran, se forman cadenas montañosas, se desarrollan puentes de tierra que separan poblaciones acuáticas unidas, o que los lagos grandes disminuyen de nivel y se convierten en varias lagunas más pequeñas geográficamente separadas.
Por ejemplo, los peces son incapaces de cruzar las barreras de tierra entre las lagunas, y de esta manera se puede establecer, con el tiempo, un aislamiento reproductivo entre los descendientes de las poblaciones de peces que habiten en cada laguna.
La especiación alopátrica también ocurre cuando una población pequeña emigra y coloniza una nueva zona lejos de la distribución geográfica original de la especie. Las dos subpoblaciones pueden encontrase de nuevo y pueden suceder dos cosas:
- No existe barrera de esterilidad ya que los diferentes alelos de ambas poblaciones se mezclan de nuevo en el curso de la reproducción sexual, y entonces estamos ante una única especie con toda su diversidad genética.
- Las dos poblaciones han sufrido evoluciones tan distintas que se ha originado un aislamiento reproductivo, entonces se han formado dos especies distintas, y a partir de este momento cada una de ellas evolucionará de manera independiente.
Aunque el aislamiento geográfico es un factor importante en muchos casos de evolución, no siempre es un requerimiento absoluto.
En la especiación simpátrica se desarrolla una nueva especie en la misma región geográfica que su especie progenitora en ausencia de barreras físicas.
La especiación simpátrica ha sido importante en la evolución de las plantas con flores. A través de la especiación simpátrica muchas especies de plantas se han originado por cambios en el número de cromosomas a partir de accidentes durante la división celular para formar gametos, lo que resulta en la presencia de juegos cromosómicos adicionales.
La presencia de juegos cromosómicos adicionales se denomina poliploidía. En la poliploidía las células somáticas de los individuos tienen tres copias o más de cada cromosoma característico de la especie. Esto significa que sus células somáticas no tienen dos juegos completos de cromosomas, y por lo tanto no son diploides (2n).
El modelo de especiación parapátrica propone que una nueva especie se puede desarrollar cuando los individuos de poblaciones de especies vecinas se entrecruzan y producen descendientes de una nueva especie, aunque mantengan contacto a lo largo de una frontera común. Los individuos que se entrecruzan producen descendientes híbridos en una región, a la que se llama zona híbrida.
Por ejemplo, se cree que un caso de especiación parapátrica en progreso ocurre entre dos tipos de pájaros, los orioles de Baltimore y los orioles de Bullock. Los orioles de Baltimore son distintos de los orioles de Bullock en el patrón de coloración de la mayoría de sus plumas. Su ubicación geográfica es diferente, pero se traslapa en el medio oeste estadounidense, por lo que el cruce entre estos dos grupos de orioles ha sido común en la zona híbrida.
Los híbridos resultantes se originan a lo largo de una frontera común entre zonas geográficas de las dos especies de orioles. Hacia el este se encuentran los orioles de Baltimore y hacia el oeste los orioles de Bullock. La hibridación era tan común que a estos dos tipos de pájaros se les consideraba como subespecies. Pero ya hay un acuerdo entre ornitólogos de que son especies distintas, al igual que sus híbridos.
Autoevaluación
Para repasar el tema completa el siguiente cuadro la opción que corresponda a cada columna.
El halcón milano de los pantanos de Florida
El cambio y la destrucción del hábitat
Extinción
La adquisición de caracteres adaptativos mediante la interacción de fuerzas evolutivas.
Conductuales
La química del musculo de los conejos.
Los peces son incapaces de cruzar las barreras de tierra entre las lagunas.
Ocurre el surgimiento de una nueva especie.
Los individuos que se entrecruzan producen descendientes híbridos en una región.
Simpátrica
| Definición | Tipos | Ejemplo | |
|---|---|---|---|
| Adaptación | Estructurales | Los huesos huecos de las aves | |
| Fisiológicas | |||
| Los rituales de cortejo de la Fragata portuguesa | |||
| Representa la completa desaparición o el fin de un linaje. | Especialización extrema | ||
| Los dinosaurios y trilobites | |||
| Especiación | Alopátrica | ||
| La presencia de juegos cromosómicos adicionales como en la evolución de las plantas con flores. | |||
| Parapátrica |