De evolución: equilibrio puntuado y hipótesis del reloj molecular
La evolución lleva tiempo
Generalmente, la evolución no es algo que ocurra rápidamente. En promedio, se necesitan alrededor de 6.5 millones de años para que se desarrolle una nueva especie. Se necesita tanto tiempo para que las poblaciones evolucionen porque los cambios ocurren lentamente durante muchas generaciones. Pero eso no significa que todos los cambios evolutivos sucedan al mismo ritmo. De hecho, relativamente hablando, la evolución puede suceder rápidamente (4.000 años), lentamente (40 millones de años) y todo lo demás.
Los científicos pueden estudiar qué tan rápida o lentamente evolucionan las poblaciones a través de diferentes medios, pero la mayor parte de la información que tenemos proviene del registro fósil. El registro fósil nos dice mucho sobre la historia de la vida en la Tierra, porque a medida que los organismos mueren, se vuelven parte del suelo. Pueden dejar huesos, huellas o incluso huellas de fósiles que encontramos millones de años después. Y dado que cada capa de tierra se construye sobre la que está debajo, los fósiles crean una línea de tiempo a través de la tierra, esencialmente contándonos una historia de cómo cambiaron las cosas con el tiempo.
Equilibrios puntuados
A menudo, las nuevas especies aparecen lentamente en el registro fósil a medida que evolucionan con el tiempo. Tome estas mariposas, por ejemplo. Dos nuevas especies provienen de un ancestro común y luego cambian lentamente con el tiempo. Puede ver el cambio gradual a medida que cada especie continúa divergiendo de su antepasado original a la izquierda.
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A veces, sin embargo, las especies fósiles aparecen de repente y luego permanecen sin cambios a través de muchas capas del registro fósil. Estas especies pueden incluso desaparecer tan repentinamente como surgieron, dejando a los científicos con muchas preguntas.
Estos tipos de eventos en el registro fósil se denominan equilibrios puntuados . Describen largos períodos de equilibrio (pocos cambios) con episodios abruptos de especiación. Miremos las mariposas de nuevo. Esta vez, el ancestro común de la izquierda de repente dio lugar a dos nuevas especies que parecen tener pocos cambios una vez que aparecen en el registro fósil, alcanzando una especie de “equilibrio” evolutivo.
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Puede ser tentador hacer suposiciones sobre la especie que surgieron repentinamente y cambiaron muy poco, pero debemos tener cuidado. Es posible que la nueva especie no se haya originado tan repentinamente como sugiere el registro fósil porque los períodos de tiempo más cortos no se pueden distinguir fácilmente entre las capas. Por ejemplo, si las mariposas en el modelo de equilibrio puntuado tuvieran la mayoría de sus cambios ocurridos dentro de los primeros 50.000 años de existencia (un período de tiempo relativamente corto en los estándares evolutivos), estos no aparecerían bien en el registro fósil.
Además, si el cambio que dio lugar a la nueva especie se produjo en un lugar remoto o en una población pequeña y aislada, las posibilidades de que se descubran esos fósiles son bastante bajas. Entonces, aunque el registro fósil nos ayuda a comprender de dónde provienen algunas especies nuevas, puede ser engañoso porque no siempre tenemos todos los detalles sobre los cambios que ocurrieron.
Relojes moleculares
El registro fósil es muy útil para comprender las tasas de evolución, pero también podemos usar datos moleculares para rastrear el tiempo evolutivo. Algunas partes del genoma de un organismo , o toda su información genética, acumula cambios a tasas constantes. Esto nos permite comparar genomas de diferentes organismos para determinar relaciones evolutivas.
Por ejemplo, con solo mirarlos, podría pensar que los tiburones y el atún están más relacionados que los murciélagos y los delfines. ¡En realidad, lo contrario es cierto! Al comparar su ADN, sabemos que los murciélagos y los delfines están más relacionados porque sus genes homólogos , los que son similares en ubicación, estructura o función, son más parecidos que los genes homólogos de tiburones y atunes.
Cuando conocemos la tasa de cambio que se produce en un gen, podemos calibrar un reloj molecular . Esta técnica compara el número de diferencias de nucleótidos con las fechas de los puntos de ramificación evolutivos que obtenemos del registro fósil. Lo que esto nos permite hacer es estimar fechas relativas de eventos evolutivos que no aparecen en el registro fósil en sí, porque su ADN es como un conjunto de instrucciones y cambia muy poco con el tiempo. Ese pequeño cambio puede generar grandes diferencias, ya que es el orden de los nucleótidos lo que hace que cada hebra de ADN sea única.
Sin embargo, este no es un sistema infalible. La tasa de cambio puede variar en diferentes genes, en diferentes momentos y entre diferentes organismos. A veces, esto puede explicarse calibrando el reloj molecular para múltiples genes en lugar de solo unos pocos.
Resumen de la lección
La evolución es un proceso largo, largo. En promedio, se necesitan alrededor de 6.5 millones de años para que una nueva especie se desarrolle a partir de su ancestro. Sin embargo, esto es solo un promedio, y la evolución puede ocurrir rápidamente (tan solo 4.000 años) o muy lentamente (más de 40 millones de años).
El registro fósil nos proporciona mucha información sobre cómo ha evolucionado la vida en la Tierra. Al observar el orden en que ocurren los fósiles en el suelo, podemos crear una línea de tiempo de los eventos evolutivos. Sin embargo, el registro fósil no está completo y, a veces, vemos especies evolucionando gradualmente, mientras que otras veces parecen aparecer de la nada.
Estas apariciones repentinas en el registro fósil seguidas de pequeños cambios se denominan equilibrios puntuados porque el registro fósil está marcado por la nueva especie, pero luego parece permanecer en equilibrio evolutivo después de aparecer. Una explicación de este fenómeno es que el registro fósil está algo incompleto. Los cambios que ocurren en períodos de tiempo relativamente cortos o que ocurren en poblaciones pequeñas y aisladas pueden simplemente no registrarse en la historia geológica.
Además del registro fósil, podemos crear relojes moleculares para organismos. Esta técnica compara el número de diferencias de nucleótidos con las fechas de los eventos evolutivos. Esta es una forma en que podemos estimar y completar los eventos que faltan en el registro fósil, obteniendo una mejor comprensión de la tasa de cambio evolutivo de diferentes especies.
Los resultados del aprendizaje
Después de ver esta lección en video, podría:
- Darse cuenta del tiempo que tardan en desarrollarse nuevas especies
- Comprender cómo funciona el equilibrio puntuado
- Analizar el uso de relojes moleculares para pruebas de ADN evolutivas.