¿Se repite la historia (natural)? » ABC de la ciencia

La vertiginosa variedad de formas de vida biológica que vemos hoy es el resultado de la selección natural y la evolución, pero ¿qué significa esto? La selección natural es el proceso por el cual el medio ambiente favorece ciertos rasgos sobre otros, y la selección durante largos períodos de tiempo es lo que conduce a la evolución.

Si tuviéramos el mismo entorno y el mismo conjunto de organismos, ¿conduciría la selección natural a los mismos resultados evolutivos? Al examinar qué es exactamente la selección natural y observar el experimento natural de las islas, podemos acercarnos un poco más a la respuesta a estas preguntas.

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¿Cómo influye el medio ambiente en la evolución?

Muchos de nosotros hemos escuchado el término “seleccion natural”, pero ¿qué significa esto realmente?

Implica algún tipo de elección activa, en nombre del medio ambiente o la naturaleza, pero mucho de esto es incidental, y aún más es accidental.

Ningún organismo evoluciona para hacer algo. Cada población es un revoltijo de rasgos, y cada rasgo está codificado por una serie de genes. Algunas características son favorables y otras no. Cuando un rasgo permite que un organismo sobreviva un poco mejor en un entorno, es más probable que se reproduzca y, por lo tanto, propague los genes de ese rasgo específico.

Con el tiempo, estos cambios se acumulan, lo que hace que los organismos se vean y actúen de manera diferente entre sí, o incluso formen especies diferentes.

Gráfico de tipos de selección

Tres tipos diferentes de selección (Crédito de la foto: Azcolvin429/Creative commons)

Selección disruptiva favorece dos extremos en una población: larga y corta. Con el tiempo, los intermedios, los de longitud media, tienen menos posibilidades de propagar sus genes y, por lo tanto, reducen su frecuencia. La selección estabilizadora es lo contrario, donde los extremos no son favorecidos por el entorno.

Selección direccional es cuando se favorece un extremo de una distribución de rasgos, ya sea largo o corto, empujando a toda la población en esa dirección.

¿La selección natural determina la evolución?

Necesitamos tener en cuenta dos cosas clave al considerar la selección natural.

El primero es deriva genética.

Los eventos extraños son comunes en la naturaleza. Los volcanes, los terremotos y las inundaciones matan rutinariamente a miembros de una población de manera indiscriminada. Estos se llaman “eventos de cuello de botella,” donde la catástrofe reduce en gran medida los números de población. Los miembros restantes de la población tienen un número limitado de genes entre ellos, por lo que la población después de un cuello de botella puede muy bien carecer de los genes que de otro modo habrían sido favorables.

La deriva genética tiene lugar después de un evento de cuello de botella, lo que lleva a una pérdida del número total de genes en un acervo genético.

Una vez más, la selección natural solo puede actuar sobre lo que existe.

deriva genética

Descripción de la imagen: la imagen muestra una foto de la deriva genética, donde una gran cantidad de escarabajos marrones mueren repentinamente. La generación posterior al evento del cuello de botella (el dibujo en la cuarta parte más a la derecha) tendría un número mucho mayor de insectos rojos que de insectos negros. Esta imagen es lo que necesitaríamos.

La segunda idea importante para recordar es que no todos los rasgos que vemos son el resultado de selecciones. Muchos rasgos no tienen ningún efecto sobre la aptitud de un organismo determinado y se heredan junto con los que sí lo tienen. Un artículo seminal titulado “The Spandrels of San Marco” criticó la idea de que todo es el resultado de la adaptación.

Del mismo modo, muchos rasgos son enjutas. Esto significa que son incidentales… tal vez encantadores, pero en última instancia accidentales.

Hasta ahora, solo hemos visto lo que significa la selección natural entre el medio ambiente y una especie, pero las especies también interactúan entre sí. Existe una competencia feroz por los recursos y cada organismo necesita insumos diferentes. Esto lleva a la idea de “nichos”.

Todo un ecosistema está lleno de innumerables nichos u oportunidades que una especie o grupo de especies pueden optar por ocupar. La idea de llenar nichos se conoce como radiación adaptativa.

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Radiación adaptativa en los pinzones de Darwin (Crédito de la foto: VectorMine/Shutterstock)

Si tenemos un ecosistema fijo, con un número fijo de nichos, ¿serán ocupados de la misma manera? Imagine un experimento evolutivo gigante, con miles de entornos idénticos y los mismos organismos iniciales. ¿Evolucionarían todos de la misma manera, simplemente porque el entorno es el mismo? ¿O la aleatoriedad y la deriva toman el control, conduciendo a cada sistema en una dirección diferente? ¿Está nuestro destino evolutivo, y el destino de todas las especies que nos rodean, ya predeterminado por el entorno en el que nos encontramos?

El lagarto, la isla y el ecomorfo

Las islas nos ofrecen un sustituto para un experimento evolutivo tan gigante. Cada isla dentro de una determinada región es casi como un experimento distinto, separado e idéntico. Examinar la vida en cada isla nos da pistas para responder si el resultado de la evolución es siempre el mismo.

Nuestro experimento comienza en las cuatro islas de las Antillas Mayores: Jamaica, Puerto Rico, Hispaniola y Cuba. Los lagartos Anolis son un género de docenas de lagartos que ocupan una amplia gama de ecosistemas. Los investigadores examinaron 55 lagartijas en estas cuatro islas. Al examinar los hábitats que ocupan estos lagartos y los ecosistemas mismos, clasificaron 6 ecomorfos de lagartos:

  1. Lagartos gigantes de la corona, que viven en las copas de los árboles.
  2. Lagartijas de arbustos de hierba
  3. Lagartos que habitan en el tronco
  4. Lagartos entre el tronco y la copa de los árboles
  5. Lagartijas entre el tronco y el suelo
  6. Lagartos que habitan ramitas y ramas.

Un ecomorfo es una “especie con el mismo hábitat/nicho estructural, similar en morfología y comportamiento, pero no necesariamente cercano filéticamente”, según lo define Ernest Edward Williams en 1972.

Ejemplos de ecomorfos de Anolis

Algunos ejemplos de ecomorfos de Anolis (Crédito de la foto: Anolis_heterodermus01/Creative commons)

Imagina que hay 6 nichos potenciales para un género de lagartos para llenar en cada isla. Si los dejaras solos durante millones de años, ¿se formaría la misma especie? ¿O se dividirían primero en 6 grupos y luego atravesarían cada isla?

Aunque todas las lagartijas de cada isla tenían el mismo ancestro común, sucedió algo realmente increíble. Cada isla desarrolló exactamente los mismos grupos de lagartos, claramente divididos en los mismos seis grupos. Curiosamente, las lagartijas de arbustos de hierba de dos islas diferentes eran más similares que las lagartijas de arbustos de hierba y de troncos de la misma isla.

Cuatro veces, la evolución se repitió. Cuatro veces se contó la misma historia, narrada por el entorno… pero ¿por qué sucedió esto?

La primera explicación posible es que no se produjeron casos de deriva genética. Este parece ser el caso, ya que el análisis genético de los lagartos Anolis sugirió que ninguno de ellos pasó por un cuello de botella. Esto significa que la selección natural tenía el mismo material sobre el que actuar en las cuatro islas.

La siguiente explicación posible es que hubo adaptaciones morfológicas finitas para estos lagartos. Esto significa que solo había tantas opciones para tipos de cuerpo y nichos que estos lagartos podían ocupar. Sin embargo, este parece no ser el caso. En islas más grandes con regiones montañosas, evolucionaron lagartos Anolis de ecomorfos y morfologías completamente diferentes.

Conclusión

¿Por qué se repitió la historia natural, cuando todo lo que vemos a nuestro alrededor es una asombrosa diversidad de formas de vida?

Lo que parecía suceder era una sorprendente falta de aleatoriedad, que es muy poco común en los sistemas biológicos. Cada ambiente en cada una de las islas de las Antillas Mayores parecía ejercer presiones similares sobre sus lagartos. Tampoco parecía haber habido deriva genética, por lo que la selección natural actuó sobre la misma colección de genes cada vez. La evolución puede actuar de formas aparentemente misteriosas e impredecibles, pero es posible que sin deriva genética y con las mismas condiciones iniciales, el algoritmo de selección natural parezca llegar a la misma respuesta. La historia natural se repite… ¡si las condiciones son las adecuadas!

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