Cómo Funciona La Selección Natural

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La selección natural es la idea de que los organismos que mejor se adaptan para sobrevivir transmiten sus rasgos. Aprende más sobre el proceso de selección natural.

Hace varios cientos de millones de años, no había animales vertebrados en la tierra. Las únicas especies de vertebrados en el mundo eran los peces, todos los cuales vivían bajo el agua. La competencia por la comida era intensa. Algunas especies de peces que vivían cerca de la costa desarrollaron una extraña mutación: la capacidad de empujarse en el lodo y la arena de la orilla con sus aletas. Esto les dio acceso a fuentes de alimentos que ningún otro pez podía alcanzar. La ventaja les dio un mayor éxito reproductivo, por lo que la mutación fue transmitida. Esto es lo que llamamos seleccion natural.

La selección natural es el motor que conduce. evolución. Los organismos más adecuados para sobrevivir en sus circunstancias particulares tienen una mayor probabilidad de pasar sus rasgos a la siguiente generación. Pero las plantas y los animales interactúan de manera muy compleja con otros organismos y su entorno. Estos factores trabajan juntos para producir la asombrosa diversidad de formas de vida presentes en la Tierra.

Al comprender la selección natural, podemos aprender por qué algunas plantas producen cianuro, por qué los conejos producen tanta descendencia, cómo los animales emergieron del océano para vivir en la tierra y cómo algunos mamíferos finalmente regresaron. Incluso podemos aprender sobre la vida microscópica, como las bacterias y los virus, o averiguar cómo los humanos se convirtieron en humanos.

Charles Darwin acuñó el término "selección natural". Normalmente lo oirás junto a la frase evolutiva, a menudo mal entendida "supervivencia del más apto"Pero la supervivencia del más apto no es necesariamente la batalla sangrienta, con dientes y garras por la supervivencia que tendemos a considerar (aunque a veces lo es). Más bien, es una medida de cuán eficiente es un árbol en semillas dispersas, la habilidad de un pez para encontrar un lugar de desove seguro antes de poner sus huevos, la habilidad con la cual un pájaro recupera semillas de la copa profunda y fragante de una flor, la resistencia de una bacteria a los antibióticos.

Con un poco de ayuda del propio Darwin, aprenderemos sobre la selección natural y cómo creó la asombrosa complejidad y diversidad de la vida en el planeta Tierra.

Entendiendo la evolucion

Micrografía electrónica de barrido (SEM) de bacterias Campylobacter fetus, magnificada 4,976 veces

Micrografía electrónica de barrido (SEM) de Campylobacter fetus Bacterias, magnificadas 4,976 veces.

La evolución es el resultado de la tendencia de algunos organismos a tener un mejor éxito reproductivo que otros: la selección natural.

Es importante recordar que las diferencias entre individuos, incluso individuos de diferentes generaciones, no constituyen evolución. Esas son solo variaciones de rasgos. Los rasgos son características que son. heredable - Se pueden transmitir de generación en generación. No todos los rasgos son físicos, la capacidad de tolerar el contacto cercano con los humanos es un rasgo que evolucionó en los perros. Aquí hay un ejemplo que ayuda a explicar estos conceptos:


Los jugadores de baloncesto son generalmente altos, mientras que los jinetes son generalmente cortos. Esta es una variación del rasgo de la altura. Los padres altos tienden a tener hijos altos, por lo que podemos ver que el rasgo es heredable.

Ahora imagine que surgen algunas condiciones que hacen que sea más probable que los jinetes se reproduzcan con éxito que los jugadores de baloncesto. Los jinetes tienen niños con más frecuencia, y estos niños tienden a ser cortos. Los jugadores de baloncesto tienen menos niños, por lo que hay menos personas altas. Después de unas pocas generaciones, la altura media de los humanos disminuye. Los humanos han evolucionado para ser más cortos.

La evolución tiene que ver con el cambio, pero ¿cuál es el mecanismo que causa estos cambios? Cada ser vivo tiene todo sobre su construcción codificada en una estructura química especial llamada ADN. Dentro del ADN hay secuencias químicas que definen un cierto rasgo o conjunto de rasgos. Estas secuencias son conocidas como genes. La parte de cada gen que resulta en la expresión variable de los rasgos se denomina alelo. Debido a que un rasgo es una expresión de un alelo, la tendencia de cierto rasgo a aparecer en una población se conoce como frecuencia alélica. En esencia, la evolución es un cambio en las frecuencias alélicas a lo largo de varias generaciones.

Diferentes alelos (y por lo tanto diferentes rasgos) se crean de tres maneras:

  • Mutaciones Son cambios aleatorios que se producen en los genes. Son relativamente raros, pero a lo largo de miles de generaciones pueden agregar cambios muy profundos. Las mutaciones pueden introducir rasgos que son completamente nuevos y nunca antes han aparecido en esa especie.
  • Reproducción sexual Mezcla los genes de cada padre al dividir, romper y mezclar los cromosomas (las cadenas que contienen ADN) durante la creación de cada esperma y huevo. Cuando el espermatozoide y el óvulo se combinan, algunos genes del progenitor masculino y algunos genes del progenitor femenino se mezclan al azar, creando una mezcla única de alelos en su descendencia. -
  • Las bacterias, que no se reproducen sexualmente, pueden absorber fragmentos de ADN que encuentran e incorporarlo en su propio código genético a través de varios métodos de Recombinación genética [fuente: Ganar].

La reproducción sexual en sí misma es un producto de la selección natural: los organismos que combinan genes de esta manera obtienen acceso a una mayor variedad de rasgos, lo que los hace más propensos a encontrar los rasgos correctos para la supervivencia. Para obtener información más detallada sobre la evolución, diríjase a Cómo funciona la evolución.

A continuación, tomaremos una página de Charles Darwin y descubriremos de qué se trata el acondicionamiento físico.

¿Qué es una población?

UNA población Es un grupo definido de organismos.En términos de la ciencia evolutiva, una población generalmente se refiere a un grupo de organismos que tienen acceso reproductivo entre sí. Por ejemplo, las cebras que viven en las llanuras de África son una población. Si otras cebras vivieran en América del Sur (ninguna lo hace, pero supongamos que lo hacen por el ejemplo), representarían una población diferente porque están demasiado lejos para aparearse con las cebras africanas. Los leones que viven en las llanuras de África también son una población diferente, porque los leones y las cebras son biológicamente incapaces de aparearse entre sí.

Aptitud

El hombre mismo, Charles Darwin.

El hombre mismo, Charles Darwin

Fitness es la clave para la selección natural. No estamos hablando de cuántas repeticiones puede quemar una nutria marina en el gimnasio. aptitud biologica Es la capacidad de un organismo para sobrevivir con éxito el tiempo suficiente para reproducirse. Más allá de eso, también refleja la capacidad de un organismo para reproducirse bien. No es suficiente que un árbol cree un montón de semillas. Esas semillas necesitan la capacidad de terminar en un suelo fértil con recursos suficientes para brotar y crecer.

La aptitud física y la selección natural fueron explicadas primero en detalle por Charles Darwin, quien observó la vida silvestre en todo el mundo, tomó abundantes notas y luego trató de entender lo que había visto. La selección natural probablemente se explique mejor en sus palabras, tomadas de su obra histórica "Sobre el origen de las especies".

Organismos muestran variación de rasgos.. "Las muchas diferencias leves que aparecen en la descendencia de los mismos padres pueden llamarse diferencias individuales. Nadie supone que todos los individuos de la misma especie están moldeados en el mismo molde real".

Nacen más organismos de los que podrían ser apoyados por los recursos del planeta.. "Cada ser... debe sufrir destrucción en algún período de su vida; de lo contrario, en el principio del aumento geométrico, sus números se convertirían rápidamente en... tan grandes que ningún país podría respaldar el producto".

Por lo tanto, todos los organismos deben luchar para vivir.. "A medida que se producen más individuos de los que pueden sobrevivir, en cada caso debe haber una lucha por la existencia, ya sea un individuo con otro de la misma especie, o con los individuos de distintas especies, o con las condiciones físicas de la vida".

Algunos rasgos ofrecen ventajas en la lucha.. "¿Podemos dudar... de que los individuos que tienen alguna ventaja, por pequeña que sea, sobre los demás, tengan la mejor oportunidad de sobrevivir y procrear?"

Los organismos que tienen esos rasgos tienen más probabilidades de reproducirse con éxito y pasar los rasgos a la siguiente generación. "Las diferencias más pequeñas pueden cambiar la balanza en la lucha por la vida, y así preservarse".

Las variaciones exitosas se acumulan a lo largo de las generaciones a medida que los organismos están expuestos a la presión de la población. "La selección natural actúa exclusivamente mediante la conservación y acumulación de variaciones que son beneficiosas en las condiciones a las que está expuesta cada criatura. El resultado final es que cada criatura tiende a mejorar cada vez más en relación con sus condiciones".

Vamos a profundizar en el concepto de presión poblacional.

Presión poblacional

Jirafas y árboles de acacia, Kenia, Reserva Natural de Samburu

Jirafas y árboles de acacia, Kenia, Reserva Natural de Samburu

El proceso de selección natural puede acelerarse enormemente por las fuertes presiones de la población. Presión poblacional es una circunstancia que dificulta la supervivencia de los organismos. Siempre hay algún tipo de presión demográfica, pero eventos como inundaciones, sequías o nuevos depredadores pueden aumentarla. Bajo alta presión, más miembros de una población morirán antes de reproducirse. Esto significa que solo aquellos individuos con rasgos que les permitan lidiar con la nueva presión sobrevivirán y pasarán sus alelos a la siguiente generación. Esto puede resultar en cambios drásticos en las frecuencias alélicas dentro de una o dos generaciones.

Aquí hay un ejemplo: imagine una población de jirafas con individuos que varían en altura desde 10 pies a 20 pies de altura. Un día, un incendio de incendios arrasa y destruye toda la vegetación de menos de 15 pies. Solo las jirafas más altas de 15 pies pueden alcanzar las hojas más altas para comer. Las jirafas por debajo de esa altura no pueden encontrar ningún alimento. La mayoría de ellos se mueren de hambre antes de poder reproducirse. En la próxima generación, nacen muy pocas jirafas cortas. La estatura media de la población ha subido varios pies.

Hay otras formas de afectar rápida y drásticamente la frecuencia de los alelos. Una forma es un cuello de botella poblacional. En una población grande, los alelos están distribuidos uniformemente entre la población. Si algún evento, como una enfermedad o una sequía, elimina a un gran porcentaje de la población, los individuos restantes pueden tener una frecuencia de alelos muy diferente de la población más grande. Por pura casualidad, pueden tener una alta concentración de alelos que antes eran relativamente raros. A medida que estos individuos se reproducen, los rasgos antes raros se convierten en el promedio de la población.

los efecto fundador También puede provocar una rápida evolución. Esto ocurre cuando un pequeño número de individuos migra a una nueva ubicación, "fundando" una nueva población que ya no se aparea con la población anterior. Al igual que con un cuello de botella poblacional, estos individuos pueden tener frecuencias alélicas inusuales, lo que lleva a las generaciones posteriores a tener rasgos muy diferentes de la población original de la que emigraron los fundadores.

La diferencia entre cambios lentos y graduales a lo largo de muchas generaciones (gradualismo) y cambios rápidos bajo alta presión poblacional intercalados con largos períodos de estabilidad evolutiva (Equilibrio exacto) es un debate en curso en la ciencia evolutiva.

A continuación, trataremos de descubrir cómo han evolucionado algunos rasgos que no parecen beneficiar al organismo individual que lleva el rasgo.

Estabilidad evolutiva

Hasta ahora, hemos considerado la selección natural como un agente de cambio. Sin embargo, cuando miramos alrededor del mundo, vemos muchos animales que se han mantenido relativamente sin cambios durante decenas de miles de años, en algunos casos, incluso millones de años. Los tiburones son un ejemplo. Resulta que la selección natural es también un agente de estabilidad.

A veces, un organismo alcanza un estado de evolución en el que sus rasgos se adaptan muy bien a su entorno. Cuando no sucede nada para ejercer una fuerte presión de la población sobre esa población, la selección natural favorece la frecuencia de alelos ya presente. Cuando las mutaciones causan nuevos rasgos, la selección natural elimina estos rasgos porque no son tan eficientes como los otros.

El superorganismo contra el gen egoísta

Araña gigante de pesca apareamiento pareja

Araña gigante de pesca pareja de apareamiento-

El biólogo evolutivo Richard Dawkins escribió un libro llamado "El gen egoísta" en la década de 1970. El libro de Dawkins replantea la evolución señalando que la selección natural favorece la transmisión de genes, no el organismo en sí. Una vez que un organismo se ha reproducido con éxito, a la selección natural no le importa lo que suceda después. Esto explica por qué ciertos rasgos extraños continúan existiendo, rasgos que parecen causar daño al organismo pero benefician a los genes. En algunas especies de arañas, la hembra come al macho después de aparearse. En lo que respecta a la selección natural, una araña macho que muere 30 segundos después del apareamiento es tan exitosa como una que vive una vida plena y rica.

Desde la publicación de "El gen egoísta", la mayoría de los biólogos están de acuerdo en que las ideas de Dawkins explican mucho sobre la selección natural, pero no responden a todo. Uno de los principales puntos de fricción es altruismo. ¿Por qué las personas (y muchas especies animales) hacen cosas buenas por los demás, incluso cuando no ofrece un beneficio directo para ellos mismos? La investigación ha demostrado que este comportamiento es instintivo y aparece sin capacitación cultural en bebés humanos [fuente: CBC]. También aparece en algunas especies de primates. ¿Por qué la selección natural favorece un instinto para ayudar a otros?

Una teoría gira en torno a parentesco. Las personas que están relacionadas contigo comparten muchos de tus genes. Ayudarlos podría ayudar a asegurar que algunos de tus genes se transmitan. Imagine dos familias de humanos primitivos, ambos compitiendo por las mismas fuentes de alimento. Una familia tiene alelos para el altruismo: se ayudan mutuamente a cazar y compartir alimentos. La otra familia no lo hace, cazan por separado y cada humano solo come lo que puede atrapar. El grupo cooperativo tiene más probabilidades de lograr el éxito reproductivo, pasando a lo largo de los alelos para el altruismo.

Los biólogos también están explorando un concepto conocido como superorganismo. Es básicamente un organismo hecho de muchos organismos más pequeños. El modelo de superorganismo es la colonia de insectos. En una colonia de hormigas, solo la reina y unos pocos machos pasarán sus genes a la siguiente generación. Miles de otras hormigas pasan toda su vida como trabajadores o drones sin ninguna posibilidad de transmitir sus genes directamente. Sin embargo, trabajan para contribuir al éxito de la colonia. En términos del "gen egoísta", esto no tiene mucho sentido. Pero si miras a una colonia de insectos como un solo organismo formado por muchas partes pequeñas (las hormigas), lo hace. Cada hormiga trabaja para asegurar el éxito reproductivo de la colonia en su conjunto. Algunos científicos creen que el concepto de superorganismo puede usarse para explicar algunos aspectos de la evolución humana [fuente: Wired Science].

Rasgos vestigiales y atávicos

Todos los organismos tienen rasgos que ya no les confieren ningún beneficio real en términos de selección natural. Si el rasgo no daña al organismo, entonces la selección natural no lo eliminará, por lo que estos rasgos se mantendrán por generaciones. El resultado: órganos y comportamientos que ya no sirven para su propósito original. Estos rasgos son llamados vestigial.

Hay muchos ejemplos en el cuerpo humano solo. El coxis es el remanente de la cola de un antepasado, y la capacidad de mover las orejas se debe a un primate anterior que fue capaz de mover las orejas para identificar los sonidos. Las plantas también tienen rasgos vestigiales. Muchas plantas que una vez se reprodujeron sexualmente (que requieren polinización por parte de insectos) desarrollaron la capacidad de reproducirse asexualmente. Ya no necesitan insectos para polinizarlos, pero aún producen flores, que originalmente se necesitaban para atraer a los insectos a visitar la planta.

A veces, una mutación hace que un rasgo vestigial se exprese más plenamente. Esto se conoce como atavismo. Los humanos a veces nacen con colas pequeñas. Es bastante común encontrar ballenas con patas traseras. A veces, las serpientes tienen el equivalente de uñas de los pies, aunque no tengan dedos. O los pies.

Estudios de caso en selección natural

Elefantes africanos (Loxodonta africana) que cruzan el río, Reserva de vida silvestre Samburu Isiolo, Kenia

Elefantes africanos (Loxodonta africana) cruzando el río, Reserva de Vida Silvestre Samburu Isiolo, Kenia

Por lo general, pensamos que la evolución es algo que no vemos que está sucediendo ante nuestros ojos, en lugar de mirar los fósiles para encontrar evidencia de lo que sucedió en el pasado. De hecho, la evolución bajo una intensa presión poblacional ocurre tan rápido que hemos visto que ocurre en el transcurso de una vida humana.

Los elefantes africanos suelen tener grandes colmillos. El marfil en los colmillos es muy apreciado por algunas personas, por lo que los cazadores han cazado y matado elefantes para arrancar sus colmillos y venderlos (generalmente de manera ilegal) durante décadas. Algunos elefantes africanos tienen un rasgo raro: nunca desarrollan colmillos. En 1930, alrededor del 1 por ciento de todos los elefantes no tenían colmillos. Los cazadores de marfil no se molestaron en matarlos porque no había marfil que recuperar.Mientras tanto, los elefantes con colmillos fueron asesinados por cientos, muchos de ellos antes de que tuvieran la oportunidad de reproducirse.

Los alelos para "no colmillos" se transmitieron a lo largo de unas pocas generaciones. El resultado: hasta el 38 por ciento de los elefantes en algunas poblaciones modernas no tienen colmillos [fuente: BBC News]. Desafortunadamente, este no es realmente un final feliz para los elefantes, ya que sus colmillos se usan para excavar y defender.

La lombriz, una plaga que come y daña los cultivos de algodón, ha demostrado que la selección natural puede actuar incluso más rápido de lo que los científicos pueden diseñar genéticamente. Algunos cultivos de algodón han sido modificados genéticamente para producir una toxina que es dañina para la mayoría de los gusanos. Un pequeño número de lombrices tenía una mutación que les daba inmunidad a la toxina. Se comieron el algodón y vivieron, mientras que murieron todos los gusanos no inmunes. La intensa presión de la población ha producido una amplia inmunidad a la toxina en toda la especie en el lapso de unos pocos años [fuente: EurekAlert].

Algunas especies de trébol desarrollaron una mutación que causó la formación de cianuro venenoso en las células de la planta. Esto le dio al trébol un sabor amargo, haciéndolo menos propenso a ser comido. Sin embargo, cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, algunas células se rompen, liberando el cianuro en los tejidos de la planta y matando a la planta. En climas cálidos, la selección natural actuó a favor del trébol productor de cianuro, pero donde los inviernos son fríos, se favoreció el trébol sin cianuro. Cada tipo existe casi exclusivamente en cada área climática [fuente: Purves].

¿Qué pasa con los humanos? ¿Estamos sujetos a la selección natural también? Es cierto que éramos, los humanos solo nos convertimos en humanos porque una variedad de rasgos (cerebros más grandes, caminando erguidos) confirieron ventajas a los primates que los desarrollaron. Pero somos capaces de influir directamente en la distribución de nuestros genes. Podemos usar el control de la natalidad, para que aquellos de quienes están "en mejor forma" en términos de selección natural no puedan transmitir nuestros genes en absoluto. Usamos la medicina y la ciencia para permitir que muchas personas vivan (y se reproduzcan) que de otra manera no sobrevivirían en la infancia. Al igual que los animales domesticados, que criamos para favorecer específicamente ciertos rasgos, los seres humanos están influenciados por una especie de selección no natural.

Sin embargo, todavía estamos evolucionando. Algunos humanos tienen más éxito reproductivo que otros, y los factores que afectan esa ecuación han agregado una capa de complejidad humana sobre las ya complicadas interacciones del mundo animal. En otras palabras, no sabemos realmente en qué vamos a evolucionar. El cambio es inevitable, pero recuerda que a la selección natural no le importa hacer "mejores" seres humanos, solo más de nosotros.

Si desea obtener más información sobre la selección natural, la evolución y temas como la migración y la población, consulte la página siguiente.


Suplemento De Vídeo: Ciencia express: selección natural.




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