Evidencia de rápida evolución y especiación

¿Qué es la evolución rápida?

¿Qué le viene a la mente cuando piensa en la evolución? Quizás esté pensando en la famosa transición entre dinosaurios y aves que tuvo lugar hace millones de años, o en el ancestro común que condujo a los humanos y a los simios modernos. Estos ejemplos tuvieron lugar durante millones de años, lo que llevó a muchos científicos a creer que la evolución es un proceso muy lento.

Sin embargo, los científicos están encontrando cada vez más ejemplos de evolución rápida, o evolución que ocurre durante unas pocas generaciones. Aunque algunas generaciones pueden parecerle mucho tiempo a una persona promedio, en términos de evolución, este es un cambio increíblemente rápido.

Los científicos están viendo que esto sucede, en particular, en poblaciones que están expuestas a la intervención humana. Por ejemplo, muchos tipos de insectos están expuestos a insecticidas. Se está produciendo una rápida evolución que está creando nuevas poblaciones de organismos resistentes a los insecticidas en tan solo unas pocas generaciones.

De manera similar, las poblaciones de bacterias pueden evolucionar en solo horas de estar expuestas a antibióticos. Las nuevas poblaciones de bacterias resistentes a los antibióticos son motivo de grave preocupación para la medicina. Tampoco son solo los organismos pequeños como las bacterias o los insectos los que están experimentando una rápida evolución. Las poblaciones de salmón Chinook están experimentando una rápida evolución hacia un tamaño corporal pequeño a medida que experimentan la presión de la caza, y el killifish del Atlántico está desarrollando una resistencia a los contaminantes que normalmente matarían a los peces en el área en solo unas pocas generaciones.

Una evolución como esta puede conducir a la especiación, o la formación de nuevas especies, en solo unas pocas generaciones. Hoy, veremos algunos de los primeros experimentos que documentaron la rápida evolución y la posterior especiación.

Aislamiento geográfico de moscas de la fruta

En 1989, Diane Dodd publicó uno de los primeros relatos de especiación rápida al estudiar las moscas de la fruta en el laboratorio. Dodd y sus colegas recolectaron moscas de la fruta de una población natural en Bryce Canyon, Utah. En el laboratorio, separó las moscas de la fruta en dos poblaciones, modelando un fenómeno natural conocido como aislamiento geográfico.

Durante el aislamiento geográfico, una especie queda separada por una barrera física, como un lago o un cañón, en dos poblaciones separadas. Con el tiempo, se seleccionan diferentes rasgos y las poblaciones cambian de tal manera que ya no pueden cruzarse si se reúnen, formando así dos especies únicas. El aislamiento geográfico es un mecanismo común de especiación en poblaciones naturales.

Las dos poblaciones de moscas de la fruta se mantuvieron en jaulas separadas y se les dieron diferentes sustratos alimenticios. A una población se le dio un medio a base de almidón para comer y a la otra se le dio para comer un medio a base de maltosa. Dodd mantuvo las moscas de la fruta en estas jaulas separadas con los diferentes medios durante varias generaciones. Cada medio es algo estresante para las moscas de la fruta y requiere cambios en su adaptación genética para tener éxito. Por ejemplo, las moscas medianas a base de almidón aumentaron la actividad de la amilasa en su intestino, que era necesaria para descomponer el almidón. Dodd tomó esto como evidencia de que había un cambio genético en las poblaciones.

Para confirmar la divergencia, Dodd luego mezcló las dos poblaciones y buscó el mestizaje aproximadamente un año después de la separación inicial. Sin embargo, cuando las dos poblaciones se mezclaron, notó una preferencia de apareamiento por las moscas que se cultivaron en el mismo medio. El aislamiento geográfico había creado cambios genéticos en la población que impidieron el apareamiento de las dos poblaciones de moscas, creando un aislamiento reproductivo. Con el tiempo, esto conduciría a un mayor aislamiento y divergencia de las dos poblaciones en especies únicas.

Después de la separación en diferentes medios, dos poblaciones de moscas de la fruta experimentaron una rápida evolución a dos especies diferentes a través del aislamiento reproductivo.

Aislamiento geográfico de los pinzones de Darwin

Los pinzones de Darwin fueron uno de los ejemplos más antiguos de especiación. Darwin estudió los cambios en estas poblaciones de aves para inferir que la selección natural provocó la evolución de diferentes especies durante millones de años. Sin embargo, Rosemary y Peter Grant estudiaron la evolución de estos famosos pinzones en las Galápagos en la década de 1970 y encontraron que la evolución se estaba produciendo en tan solo dos años.

Los Grant estudiaron el pinzón terrestre mediano en la isla de Daphne Major. Hay pocos competidores por el pinzón terrestre en esta isla y, por lo tanto, la presión más selectiva sobre el pinzón terrestre es la disponibilidad de alimento, que es predicha por los patrones climáticos. En 1977, hubo una grave sequía, dejando pocas de las semillas pequeñas que el pinzón de tierra mediano estaba acostumbrado a comer. Solo los pinzones terrestres con picos más grandes pudieron acceder a otras fuentes de alimento. Los pinzones con picos más pequeños murieron de hambre y murieron y la nueva generación tenía picos aproximadamente un 3-4% más grandes que la generación de los abuelos. Por lo tanto, con la presión selectiva adecuada, la evolución tuvo lugar en solo dos generaciones, mucho más rápido de lo que Darwin pensó originalmente.

Resumen de la lección

La evolución rápida es la evolución que ocurre durante unas pocas generaciones y puede conducir al desarrollo rápido de nuevas especies a través de la especiación. Se ha documentado en muchas especies y se ha demostrado en experimentos de laboratorio, como el famoso experimento de la mosca de la fruta de Diane Dodd. Dodd separó las poblaciones de moscas de la fruta en dos tipos de medios y las crió por separado durante varias generaciones. Aproximadamente un año después, las moscas de la fruta mostraron un apareamiento preferencial y un aislamiento reproductivo de las moscas de la fruta criadas en un medio diferente. Rosemary y Peter Grant demostraron que la evolución se produce rápidamente en los pinzones de Darwin también a través de la presión selectiva de las fuentes de alimento.