Desarrollos en herencia, evolución y ecología

Vida explicada

El estudio de los seres vivos ha sido un campo de la ciencia dinámico y variado, particularmente en los últimos dos siglos con el desarrollo de la tecnología. Los microscopios nos permiten ver organismos demasiado pequeños para nuestra visión inalterada, los genes se pueden mover, eliminar y alterar para producir diferentes resultados en los organismos, y el análisis genético de todas las especies nos permite tejer mejor el mosaico de ascendencia que nos conecta a todos. Echemos un vistazo más de cerca a algunos de los avances más recientes en tres áreas de estudio biológico durante el siglo pasado: herencia, evolución y ecología.

Herencia

¿Por qué nos parecemos a nuestros padres? ¿Por qué hay tanta variabilidad de características en los seres vivos? ¿Por qué algunas características se saltan una generación? Estas preguntas estuvieron en gran parte sin respuesta hasta la década de 1800, cuando Gregor Mendel realizó experimentos ahora famosos de cría de vainas de guisantes de características específicamente definidas y descubrió lo que ahora sabemos que son los conceptos más básicos de herencia, el medio por el cual los seres vivos heredan rasgos de sus padres y transmitir esos rasgos a su descendencia. Definió los determinantes de la herencia como genes, donde cada gen podría tener múltiples variaciones llamadas alelos. Por ejemplo, el gen del color de ojos tiene varios alelos: marrón, azul, verde y otras variantes de esos colores.

Gregor Mendel experimentó con plantas de guisantes y descubrió cómo los rasgos se transmiten de padres a hijos.

En el siglo XX, el estudio de la herencia se centró en los trastornos genéticos y la transmisión de enfermedades. Parte de este trabajo preliminar se estableció a partir de la década de 1930, cuando la investigadora Barbara McClintock comenzó un trabajo que continuó durante más de cuarenta años identificando genes que pueden saltar o alterar su propia posición en una cadena de ADN y, por lo tanto, la expresión del gen. Se descubrió que tal comportamiento genético es responsable de muchos trastornos genéticos y tipos de cánceres diferentes. Hasta bien entrada la década de 1940 y principios de la de 1950, muchos otros científicos refinaron los conceptos de Mendel con respecto al dominio de algunos alelos sobre otros, los patrones de herencia, la transferencia de genes por células bacterianas o virales y el descubrimiento del ADN como la molécula que contiene genes de todas las células. Incluso la forma del ADN fue establecida en 1953 como una doble hélice por los científicos James Watson y Francis Crick, lo que marcó un gran punto de inflexión en los estudios genéticos. Watson y Crick utilizaron datos de Rosalind Franklin proporcionados por Maurice Wilkins para resolver la estructura del ADN.

La doble hélice del ADN, la molécula que contiene el gen de todos los seres vivos.

Estos primeros descubrimientos establecieron una base fundamental para el Proyecto Genoma Humano, que, a fines del siglo XX, se convirtió en uno de los protocolos de catalogación biológica más grandes y completos de la historia, mapeando y documentando el genoma o la composición genética completa del ADN humano.

El logo del Proyecto Genoma Humano.

Evolución

Cuando pensamos en los conceptos de evolución, cambio genético a lo largo del tiempo, es común pensar primero en los extraordinarios descubrimientos de Charles Darwin. Aunque Darwin ciertamente estableció lo que podría decirse que es la teoría más profunda en la historia de la biología, la teoría de la selección natural, el trabajo ciertamente no terminó ahí. A principios del siglo XX, junto con las tecnologías y los avances genéticos que discutimos anteriormente, los biólogos fueron testigos de una mayor complejidad en la forma en que ocurre la evolución, e incluso pudieron presenciarlo ante sus ojos en las bacterias. Un aspecto crítico para comprender la evolución fue el descubrimiento de fósiles de transición, fósiles de especies que cierran la brecha entre las especies conocidas, cuya excavación alcanzó su punto máximo durante el siglo XX. Cada fósil sirvió como una pieza de rompecabezas en nuestra comprensión de la evolución, a menudo revelando nuevos linajes por completo. Tanto la tecnología del ADN como la evidencia fósil comenzaron a indicar cambios rápidos y erráticos en los rasgos de una población dada bajo ciertas condiciones, lo que sugiere que la evolución no exhibe gradualismo filético, un proceso lento y constante, como había pensado Darwin; puede pasar por momentos drásticos y silenciosos. En la década de 1970, los biólogos Stephen Jay Gould y Niles Eldredge estableció el concepto de equilibrio puntuado, que una tasa constante de cambio evolutivo está frecuentemente interrumpida por ráfagas rápidas. Nota:

• Phyletic Gradualism: Gradualismo filético
• Morphology: Morfología
• Time: Tiempo
• Punctuated Equilibrium: Equilibrio puntuado

El concepto de equilibrio puntuado (abajo) muestra cómo la evolución ocurre en ráfagas, en lugar de gradualmente, como es el caso del gradualismo filético (arriba).

Estos estallidos conducen a períodos de alta especiación, el surgimiento de nuevas especies, como se ve fuertemente en sitios de excavación como Burgess Shale en las Montañas Rocosas canadienses. Descubierto por primera vez en 1909, este sitio tiene una gran abundancia de fósiles novedosos de la Era Cámbrica en un evento de especiación antiguo llamado Explosión Cámbrica. ¡Más de 60.000 fósiles diferentes de organismos marinos fueron descubiertos durante el siglo XX!

Los fósiles como esta amonita contribuyen a una mayor comprensión de la evolución.

Ecología

El campo de la ecología, como disciplina científica, solo se afianzó realmente a mediados del siglo XX con el advenimiento del movimiento ambientalista. Los ciudadanos comenzaron a prestar más atención a los efectos de las actividades humanas en los ecosistemas de la Tierra, particularmente en los animales en peligro de extinción. Esta atención dio lugar a una plétora de actividades tecnológicas que ahora nos ayudan a comprender mejor la salud de los ecosistemas de la Tierra y promover los objetivos de los ecologistas de la conservación. Los avances en la tecnología espacial, el uso de naves espaciales para monitorear los parámetros físicos de la Tierra, han jugado un papel fundamental. Los satélites pueden recopilar grandes cantidades de datos sobre parámetros oceánicos, meteorológicos y climáticos en tiempo real y proporcionar pistas clave sobre los cambios en los ecosistemas. Por ejemplo, los satélites pueden mapear la distribución del hielo marino para determinar los efectos del cambio climático, evaluar la densidad del fitoplancton, rastrear la recesión de las selvas tropicales debido a la deforestación, rastrear el movimiento de animales individuales marcados con un dispositivo GPS, medir la prevalencia de ciertos gases de efecto invernadero en diferentes partes del mundo y mucho más.

Los satélites son extremadamente útiles para comprender los parámetros ecológicos aquí en la Tierra.

Resumen

Durante el siglo XX se produjeron importantes avances en los campos de la herencia, la evolución y la ecología. En herencia y genética, Mendel introdujo los conceptos básicos de herencia, incluido el descubrimiento de genes y alelos como unidades determinantes de rasgos, lo que sentó las bases para el descubrimiento de la doble hélice del ADN como molécula genética, el trabajo de McClintock en la comprensión cómo se alteran los genes, y el Proyecto Genoma Humano, que catalogó todos los rasgos humanos conocidos. Los avances en la evolución fueron paralelos a estos grandes descubrimientos genéticos, ya que el ADN ahora se puede usar para comprender las relaciones evolutivas entre especies, y el descubrimiento de fósiles de transición ayuda a unir piezas del árbol genealógico de la vida y comprender mejor la tasa de cambio evolutivo. El campo de la ecología se ha vuelto más completo en las últimas dos décadas debido principalmente a la tecnología espacial y la capacidad de monitorear parámetros ecológicos críticos. ¡Estos campos de la ciencia continúan brindándonos conocimientos emocionantes e increíbles sobre nuestro mundo!

Rodrigo Ricardo Editor y fundador