Misterios Más Grandes: ¿Qué Impulsa La Evolución?

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Los biólogos están encontrando formas novedosas en que la naturaleza forma la vida diversa en la tierra.

Nota del editor: Le preguntamos a varios científicos de diversos campos qué pensaban que eran los misterios más grandes de hoy, y luego agregamos algunos que también estaban en nuestras mentes. Este artículo es uno de los 15 en la serie de "Grandes misterios" de WordsSideKick.com que se ejecuta cada día de la semana.

Desde extrañas manchas de mariposas hasta lagartijas de colores del arco iris y adaptaciones que permiten a las ardillas e incluso a las serpientes "volar", las innovaciones físicas en el mundo natural pueden ser alucinantes.

La selección natural es aceptada por los científicos como el motor principal que maneja la variedad de organismos y sus características complejas. ¿Pero es la evolución a través de la selección natural la única explicación para los organismos complejos?

"Creo que uno de los mayores misterios de la biología en este momento es si la selección natural es el único proceso capaz de generar complejidad orgánica", dijo Massimo Pigliucci, del Departamento de Ecología y Evolución de la Universidad de Stony Brook en Nueva York, "o si Hay otras propiedades de la materia que también entran en juego. Sospecho que esta última resultará ser cierta ".

Genes flexibles

Algunos científicos están proponiendo adiciones a la lista de fuerzas evolutivas.

"Durante la última década o dos, los científicos han empezado a sospechar que existen otras propiedades de los sistemas complejos (como los organismos vivos) que pueden ayudar, junto con la selección natural, a explicar cómo cosas como los ojos, los flagelos bacterianos, las alas y las conchas de tortuga. evolucionar ", dijo pigliucci WordsSideKick.com.

Una idea es que los organismos están equipados con la flexibilidad para cambiar sus características físicas u otras durante el desarrollo para adaptarse a los cambios ambientales, un fenómeno llamado plasticidad fenotípica.

El cambio típicamente no aparece en los genes. Por ejemplo, en las abejas sociales, tanto los trabajadores como los guardias tienen los mismos genomas pero diferentes genes se activan para darles comportamientos y apariencias distintas. Los factores ambientales, como la temperatura y la dieta embrionaria, provocan una actividad genética que termina convirtiendo a una abeja en trabajadora y la otra en guardia.

Si es beneficioso, esta flexibilidad podría pasarse a la descendencia y así conducir a la evolución de nuevas características en una especie. "Esta plasticidad es hereditaria, y la selección natural puede favorecer diferentes tipos de plasticidad, dependiendo de la gama de condiciones ambientales que encuentre el organismo", dijo Pigliucci.

Hecho a la medida

La autoorganización es otra fuerza evolutiva que, según algunos expertos, crea rasgos o comportamientos complejos espontáneamente en la materia viva y no viva, y estos rasgos se transmiten a las crías a través de las generaciones.

"Un ejemplo clásico fuera de la biología son los huracanes: no se trata de movimientos de aire aleatorios en absoluto, sino de estructuras atmosféricas altamente organizadas que surgen espontáneamente dadas las condiciones ambientales apropiadas", dijo Pigliucci. "Hay cada vez más pruebas de que los organismos vivos generan algo de su complejidad durante el desarrollo de manera análoga".

Una ilustración biológica de la autoorganización es el plegamiento de proteínas. Un largo collar de aminoácidos se dobla, se tuerce y se pliega en una proteína tridimensional, cuya forma determina la función de la proteína. Una proteína compuesta de solo 100 aminoácidos podría adquirir un número infinito (miles de millones y miles de millones) de formas. Si bien este cambio de forma lleva de unos segundos a minutos en la naturaleza, las computadoras más rápidas aún no tienen el músculo para lograr la hazaña.

El mecanismo que activa la forma final podría ser una señal química, por ejemplo.

Novedades en la naturaleza

El ambiente también podría impulsar cambios en la apariencia o fenotipo de un animal, un fenómeno que intriga a muchos biólogos.

Por ejemplo, Sean Carroll, un biólogo molecular de la Universidad de Wisconsin-Madison, descubrió que las mariposas en el este de África tienen diferentes colores dependiendo de cuándo eclosionan. Los que eclosionan durante la estación húmeda emergen con manchas en los ojos de colores brillantes, mientras que sus parientes de la estación seca usan abrigos crípticos neutros.

La biología tiene una buena comprensión de cómo se desarrollan los animales desde un óvulo fertilizado hasta un organismo completamente formado.

"Simplemente no entendemos cómo... el ambiente y [el] plano genético interactúan durante el desarrollo", dijo Theunis Piersma, del Centro de Estudios Ecológicos y Evolutivos de la Universidad de Groningen en los Países Bajos.

La investigación de Piersma sobre las aves playeras llamadas nudos rojos ha revelado que las aves pueden transformar sus fenotipos en función de sus rutas de migración.

Cuando se llevan al cautiverio y se colocan en ambientes de temperaturas más frías, los músculos y órganos de vuelo de las aves playeras se encogen para reducir la pérdida de calor. Las aves pasan a la descendencia la capacidad de hacer estos cambios.

Entonces, el misterio está empezando a aclarar cómo evolucionan las diversas especies con una variedad de características. El campo, que en el pasado se había basado principalmente en registros fósiles, recibió un impulso con el desarrollo de técnicas genéticas y la integración de diversos sectores de la ciencia, conectando la genética, la biología, la ecología y la informática.

Mientras los científicos están arrojando luz sobre los mecanismos naturales que trabajan para dar forma a las especies, muchas preguntas en el campo se están gestando en el laboratorio. Y la pregunta original examinada por Charles Darwin, cuál es el mecanismo que hace que las nuevas especies evolucionen, aún no se ha explicado completamente.Y surge otra pregunta relacionada: ¿Qué tan importantes son los eventos casuales, a diferencia de la selección natural, para dar forma a los organismos?

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