Evolución y variación entre los individuos de una población
¿Qué es la evolución?
Piense en todas las especies que existen en la Tierra. Desde las exuberantes plantas tropicales de la selva tropical hasta los organismos microscópicos que viven en nuestras encimeras, la variedad de vida en la Tierra es enorme. ¿Cómo surgieron todas estas especies? ¿De donde vino la vida? Aunque los científicos no pueden estar seguros de los orígenes de la vida en la Tierra, hay mucha evidencia que sugiere que todos nos originamos de un ancestro común hace millones de años. La teoría de la evolución describe cómo este milagroso crecimiento de la biodiversidad tuvo lugar y continúa hasta hoy.
La evolución es un cambio en la composición genética de una población, a lo largo del tiempo, y conduce a la formación de nuevas especies. La evolución depende de tres cosas, la variación natural de una población, los cambios en el medio ambiente y la selección natural o la supervivencia del más apto.
Tipos de variación
La variación son diferencias en los rasgos dentro de los organismos de una población. Esta es la materia prima de la evolución. Dado que todos los organismos tienen variaciones, algunos se adaptarán mejor a su entorno. Sobrevivirán, se reproducirán y transmitirán sus genes a través de la selección natural. Con el tiempo, la población tendrá esa estructura genética particular y se producirá la evolución.
Pero, ¿cómo surge esta variación? ¿Qué molécula codifica todos nuestros rasgos? Si estás pensando en ADN, estás absolutamente en lo cierto. Entonces, cualquier variación en una población proviene en última instancia de cambios en nuestro ADN. Hay tres formas principales en las que esto puede suceder: mutación, flujo genético y reproducción sexual.
1. Mutación
Primero, la variación puede provenir de una mutación aleatoria o cambios en nuestro ADN. Normalmente, podríamos pensar en la mutación como algo malo. A veces puede serlo, pero otras veces puede crear rasgos completamente nuevos que podrían ser útiles para una especie. Las mutaciones pueden provenir de la exposición a sustancias químicas, la luz solar o simplemente por casualidad cuando el ADN se replica dentro de nuestras células.
Los cambios en nuestro ADN pueden crear nuevas variaciones de un rasgo, conocidas como alelos. Estas versiones del gen crean variaciones en la población. Por ejemplo, una mutación podría crear un alelo que codifica cuellos más largos en una población de jirafas. Si esas jirafas tienen más éxito en sobrevivir y reproducirse, transmiten sus genes para cuellos largos y la próxima generación de jirafas también tendrá cuellos más largos.
No todas las mutaciones tienen un efecto sobre la aptitud de un organismo. Algunas mutaciones son silenciosas, lo que significa que no cambian el producto proteico en la célula. Si no hay cambios en la proteína, no habrá cambios en el rasgo y, por lo tanto, no afectará la evolución.
A veces, las mutaciones a gran escala ocurren cuando los organismos heredan cromosomas adicionales, o conjuntos adicionales completos de cromosomas. Aunque generalmente es mal tolerado en animales, este es un método viable para crear nuevas especies en plantas. Por ejemplo, el plátano común que comemos son poliploides; tienen tres juegos de cromosomas. Los cambios en el número de cromosomas cambian la producción de gametos, que son las células de reproducción sexual. Este cambio puede hacer imposible la reproducción con miembros anteriores de su especie.
Tasa de mutación y evolución
Los organismos que se reproducen rápidamente suelen tener una mayor tasa de mutación y, por lo tanto, una mayor tasa de evolución. Un buen ejemplo de esto en acción es la resistencia a los antibióticos en las bacterias. Cuando usamos antibióticos, estos matan a casi todas las bacterias de una población. Sin embargo, las bacterias que tienen una mutación aleatoria de resistencia a los antibióticos sobreviven y se reproducen. Dado que las bacterias pueden reproducirse en tan solo 20 minutos, una nueva población de bacterias completamente resistentes evoluciona rápidamente.
Podemos ver este efecto aún más pronunciado en los virus. Los virus tienen una tasa de mutación extremadamente alta. Esto les permite producir una variación increíble en su descendencia. Sin embargo, no todas estas mutaciones son útiles. Pero, debido a que reproducen tantas partículas infecciosas con tanta rapidez, la tasa de mutación es beneficiosa para su evolución, incluso si muchas mutaciones son perjudiciales. Esta evolución dificulta que el sistema inmunológico combata los virus y que los seres humanos desarrollen fármacos para combatir estos virus, ya que los virus evolucionan constantemente en respuesta a su entorno.
2. Flujo de genes
A veces, incluso si no hay mutaciones aleatorias, la genética general de una población puede cambiar a través de la migración. El movimiento de genes a través de la migración se denomina flujo de genes. En este caso de variación, puede pensar en los individuos como conductos para transportar material genético. Cuando los individuos entran o salen de una población, traen consigo su material genético y la composición genética general de una población cambia.
El flujo de genes puede afectar a muchos tipos de organismos, incluso a organismos estacionarios como las plantas. Muchas plantas se reproducen utilizando polen y semillas que pueden ser transportadas a otros lugares por el viento, el agua o los polinizadores. Esto cambia la composición genética de la población y agrega una nueva variación. De manera similar, los animales que migran entre áreas, o incluso las personas que se mudan de diferentes ciudades o países, pueden crear un flujo genético.
3. Reproducción sexual
La última forma en que surge la variación es a través de la reproducción sexual. Durante la reproducción sexual, el esperma y el óvulo se fusionan para crear un nuevo organismo. La reproducción sexual consume mucha energía en comparación con la reproducción asexual, en la que un organismo simplemente se divide en dos nuevos organismos. Entonces, ¿por qué preocuparse por la reproducción sexual?
La reproducción sexual es extremadamente valiosa porque crea variación en la diversidad genética. Primero, durante el proceso de producción de gametos, que se llama meiosis, los cromosomas se dividen al azar creando una combinación única de alelos en los gametos. En segundo lugar, durante la meiosis, se produce un evento llamado cruzamiento, donde se intercambian piezas de cromosomas coincidentes, lo que nuevamente produce una estructura genética única en los gametos.
Luego, los gametos se combinan aleatoriamente durante la fertilización para producir una descendencia que es completamente única en comparación con sus padres. Esto aumenta la variación y la probabilidad de generar rasgos que ayuden a la descendencia a sobrevivir y reproducirse.
Resumen de la lección
La evolución es un cambio en la composición genética de una población a lo largo del tiempo y se debe a la variación, la presión selectiva y la selección natural, o la supervivencia del más apto. La variación puede surgir por mutación, cambios en el ADN, que crea nuevos alelos o versiones de un gen, o cromosomas completamente nuevos.
No todas las mutaciones afectan la evolución, sin embargo, algunas guardan silencio. El flujo de genes ocurre cuando los organismos migran dentro o fuera de una población, lo que también puede cambiar la variación. Por último, la reproducción sexual crea variación mediante la mezcla aleatoria de cromosomas en la meiosis, la recombinación genética en el cruce y la combinación aleatoria de gametos durante la fertilización.