La evolución de los nuevos fenotipos

¿Qué es la evolución?

¿Por qué los elefantes tienen trompas largas? ¿Por qué los árboles son altos? ¿Por qué los humanos no tienen cola? Estas preguntas pueden parecer de naturaleza filosófica, pero la teoría de la evolución proporciona una explicación para todas ellas. La evolución se basa en la selección natural, que asegura que los organismos más aptos para el medio ambiente sobrevivirán y se reproducirán. Todos los organismos tienen pequeñas diferencias sobre las que trabaja la selección natural, como ligeras diferencias de color. Incluso dentro de una especie existe alguna variación genética o diferencias en el genoma. Por ejemplo, aunque dos gemelos fraternos son humanos e incluso tienen los mismos padres, existen diferencias. Uno puede ser hombre y el otro mujer, o uno puede tener cabello castaño y el otro rubio. Estas pequeñas diferencias pueden beneficiar o no al organismo, pero si lo hacen, el organismo sobrevive y se reproduce para transmitir sus rasgos a través de la selección natural. Cuando un animal sobrevive debido a un rasgo ventajoso, como un color que le permite integrarse mejor, pasa su ADN a su descendencia. La descendencia, a su vez, se verá y actuará más como los padres y tendrá más posibilidades de sobrevivir. Entonces, la nueva generación tiene un ADN diferente y, por lo tanto, características diferentes a las de la generación anterior. Este cambio se llama evolución o un cambio en la composición genética de una población a lo largo del tiempo.

Mecanismos de cambio genético

Entonces, ¿cómo cambian los genes? Se supone que el ADN es el modelo maestro de todo lo que existe en nuestro cuerpo, y generalmente pensamos en las mutaciones como cosas desastrosas que causan cáncer. Aunque esto es cierto la mayor parte del tiempo, a veces los cambios en el ADN pueden conducir a cambios favorables en los rasgos o fenotipo del organismo. Veamos cómo sucede esto. 1. Error aleatorio: Primero, cuando las células copian el ADN durante la división celular, naturalmente cometen errores. Aunque existen muchos mecanismos para evitar y corregir errores, el error ocasional es inevitable. Ésta es una de las formas en que se produce la variación en una población. 2. Mutágenos: Los mutágenos son procesos químicos o físicos que provocan cambios en el ADN. Por ejemplo, la radiación ultravioleta del sol hace que partes del ADN se fusionen, impidiendo que la célula lea el ADN correctamente cuando lo copia y provocando una mutación. Los productos químicos, como el formaldehído, también causan mutaciones. Una vez que se ha realizado un cambio en el ADN, también se hacen copias adicionales de esa célula con la mutación. Estos cambios solo se transmiten a la descendencia si la mutación se produce en un gameto o en una célula sexual.

Genes Maestros

Quizás esté pensando, tenemos tantos genes, entonces, ¿cómo puede un cambio en un gen afectar rasgos a gran escala, como la presencia de plumas, alas o garras? Aunque algunos genes solo codifican una proteína, otros se denominan genes maestros y actúan como un interruptor de control para una cascada de genes. Esos genes continúan la cascada y muchos genes pueden verse afectados a la vez. Un ejemplo de gen maestro se llama gen hox. Este gen regula el desarrollo corporal. Es como un capataz para el cuerpo, explicando dónde poner la cabeza, las alas, los brazos o las piernas. De hecho, cuando los genes hox se mutan en las moscas de la fruta, se obtienen moscas mutantes con patas donde deberían estar sus ojos. Los científicos creen que esta es una parte crucial de la evolución, ya que las mutaciones en los genes maestros crean grandes cambios en un organismo. Veamos dos ejemplos de cómo ha sucedido este proceso.

Pinzones de Galápagos

Charles Darwin propuso la teoría de la evolución basada en observaciones de diferentes poblaciones de organismos alrededor del mundo, particularmente la evolución de los pinzones en las Islas Galápagos. Notó que todos los pinzones probablemente evolucionaron del mismo antepasado, pero tenían picos increíblemente diferentes. Propuso que los diferentes ambientes de las islas se seleccionen para diferentes picos. Por ejemplo, algunas aves evolucionaron para tener picos gruesos y anchos para cascar nueces, mientras que otras evolucionaron para tener picos delgados para obtener insectos o néctar.

Variación del pico en los pinzones de Galápagos

La pregunta de cómo ocurrió esta variación genética en primer lugar, aún permanecía. En 2004, los científicos descubrieron que la manipulación de un gen maestro llamado Bmp4 producía grandes variaciones en los picos que coincidían con las observaciones de Darwin. Las mutaciones en Bmp4 crearon los diferentes fenotipos observados en los pinzones de Darwin, que luego fueron seleccionados en función de su entorno.

Pez cíclido

Bmp4 se conserva, o se mantiene igual, en muchas especies e incluso está presente en humanos. En todas las especies, Bmp4 es un gen maestro que controla muchos aspectos del desarrollo, como la formación del paladar, el desarrollo de los ojos y otros. Muchos genes reguladores se conservan así, incluidos los genes Bmp4 y hox . Otro ejemplo de Bmp4 en evolución está en los peces cíclidos en África. Los peces cíclidos son un excelente ejemplo de evolución. Al vivir en el lago Victoria de África, estos peces han sido secuestrados en un entorno con poca interacción con otras especies. Han evolucionado hasta llegar a 500 especies en un corto período de tiempo en términos de evolución. La mayoría de los cambios ocurrieron en la estructura de su mandíbula, lo que les permitió comer muchas formas diferentes de alimentos. Entonces, ¿cómo creó Bmp4 esta variación?

Variación en especies de cíclidos africanos

Bmp4 juega un papel importante en el desarrollo de los dientes en los peces cíclidos. Los cambios en Bmp4 provocan una colocación diferente de los dientes, así como las cúspides dentales, los extremos puntiagudos de los dientes. Los cambios en la formación de los dientes permiten a los peces cazar presas diferentes. Por ejemplo, los cíclidos alimentadores generalizados tienden a tener dientes bicúspides muy espaciados, mientras que los cíclidos que se alimentan de rocas tienen dientes tricúspides muy espaciados.

Resumen de la lección

Los cambios en los genes maestros conducen a una variación genética a gran escala y, por lo tanto, a cambios a gran escala en los fenotipos. Los fenotipos que se adaptan mejor al medio ambiente se seleccionan y reproducen. La nueva generación también tiene ese fenotipo, y con el tiempo ocurre la evolución, cambiando la población en diferentes especies. Se cree que los pinzones de Galápagos tuvieron mutaciones en Bmp4 que condujeron a diferencias en la estructura del pico y que permitieron diferentes métodos de recolección de alimentos. De manera similar, los cíclidos africanos desarrollaron al menos 500 especies debido a cambios en genes maestros como Bmp4 y genes hox que crearon diferentes estructuras mandibulares.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador