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La diversificación de la vida

En el artículo "El origen de la vida" de este mismo portal se desarrolló la idea aceptada actualmente por la comunidad científica de que la vida surge de manera espontánea, muy probablemente en micro-burbujas flotantes en el océano, hace por lo menos 2500 millones de años, y que las primeras formas de vida eran células muy simples sin compartimentación interna que fueron llamadas procariotas. Este artículo intenta exponer los principios básicos que explican la creencia científica actual que establece que la gran diversidad de organismos vivos actuales son el resultado de un proceso histórico de desarrollo que comienza en aquellos organismos primitivos.

Los elementos claves que dieron pie para comprender científicamente como fue que la vida se puedo diversificar partiendo de las células procariotas primitivas, y de este modo llegar a ser enormemente diversa como es hoy, se basan en esencia en la teoría de la evolución propuesta por el naturalista inglés Charles Darwin en el siglo XIX en su trascendental libro "On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or The Preservation of Favoured Races in the Struggle for Live" (Sobre el origen de las especies debido a la selección natural, o La preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida).

La vida de Charles Darwin se desarrolla entre los años 1809 y 1882 y por aquella época (y para muchos aun hoy) la gente estaba convencida de que los diferentes tipos de organismos y sus estructuras internas eran obra directa del Creador, y que aquellas especies "creadas" eran inmutables y no sufrían cambio alguno con el paso del tiempo. En su libro, Darwin se aparta radicalmente de esta apreciación de la vida y propone un concepto muy revolucionario, la selección natural como mecanismo de evolución que resultó finalmente en la diversidad de las cosas vivientes actuales.

Las conclusiones de Darwin tienen su origen en el viaje que realizó como naturalista a bordo del Beagle en una expedición cuyo objetivo central era elaborar los mapas cartográficos de las costas de América del Sur. Él se embarca en el viaje a la edad de 22 años en 1831 y durante este largo viaje tuvo la oportunidad de estudiar una amplia gama de plantas y animales en continentes e islas en los mares distantes.

Cuando Darwin retorna del viaje con 27 años de edad había acumulado un gran caudal de conocimientos sobre la vida y la geología de la América del Sur y se dedica entonces al estudio y la observación, elementos que le permitieron en los 10 años subsiguientes publicar importantes libros en diversos temas. Para 1842 Darwin y su familia se mudan desde Londres a una casa campestre en Down en el condado de Kent, y allí, en un ambiente placentero, vive, estudia y escribe por los próximos 40 años.

Cuando Darwin zarpa en el Beagle está completamente convencido, al igual que el resto de la población, de que las especies no cambian con el paso del tiempo, pero este inmovilismo comienza a tambalear seriamente en su mente unos 3 años después de su regreso al empezar a considerar que sus observaciones durante el viaje sugerían de forma clara la posibilidad de que se producían cambios. Con frecuencia el pudo observar lo que fue clave en el cambio de pensamiento; las características de especies similares eran algo diferentes de un lugar a otro; y también notó que ciertas formas de vida ya extintas eran muy similares a formas de vida en existencia en la misma área geográfica. Dos ejemplos de estas consideraciones se refieren a los fósiles de enormes armadillos extintos que vivieron en la misma área geográfica de América del Sur que eran muy similares a los armadillos actuales de esa misma área. Por otro lado cuando visita las Islas Galápagos a unos 900 km de la costa de Ecuador le llama poderosamente la atención que ciertos pájaros (pinzones) eran diferentes entre unas islas y otras, y aunque estaban muy relacionados mantenían ligeras diferencias en apariencia, especialmente en los picos. Para Darwin, lo más razonable sobre estas diferencias entre pájaros era asumir que todos eran descendientes de un ancestro común procedente de las tierras continentales de América del Sur muchos años atrás. La diferencia en la disponibilidad de alimentos entre las distintas islas había hecho que las especies sufrieran cambios en la descendencia para adaptarse mejor al consumo de los alimentos disponibles, "descent with modification" como él mismo expresó, es decir, evolución.

Pero faltaba un ingrediente esencial a la hipótesis de Darwin, si efectivamente aceptamos que las especies evolucionan como mostraban las evidencias físicas entonces ¿cuál es el mecanismo que las hace cambiar?. En este punto entra en juego el estudio por parte de Darwin del libro de Thomas Maltus "Essay on the Principle of Population" (Ensayo sobre el principio de la población) salido a la luz en 1789. En el libro, Maltus expresa que no hay correspondencia entre el crecimiento de la población mundial y el incremento de la capacidad del hombre para producir alimentos. Él veía que el crecimiento poblacional de animales y plantas, y por ello el hombre, se manifestaba a través de una progresión geométrica en la cual la cantidad de individuos se multiplican por un factor constante, por ejemplo, 2, 6, 18..., mientras que el hombre solo podía incrementar su producción alimentaria en una progresión aritmética, en la cual el incremento se hace por una diferencia constante, 2, 4, 6, 8.... Este incremento geométrico de individuos si no se controla termina por poblar la Tierra completamente en un tiempo relativamente corto, pero en la práctica no sucede, y las poblaciones de animales y plantas se mantienen relativamente constante ya que la muerte limita la población.


En la palabra muerte encontraría Darwin la clave para completar su hipótesis, el vio claramente que en cada organismo, aunque tiene el potencial de producir mucha descendencia, solo una parte de esta puede sobrevivir en realidad y generar a su vez nuevos descendientes. Combinando esta observación con lo que había visto en el viaje del Beagle y con sus experiencias personales al alimentar animales domésticos, Darwin hace una importante asociación: Aquellos individuos que tienen atributos superiores al resto tienen más probabilidad de sobrevivir que aquellos que no poseen esos atributos. Como sobrevivientes, tienen la oportunidad de transferir tales cualidades ventajosas a su descendencia y esto, al funcionar repetitivamente de generación en generación a lo largo del tiempo, termina por cambiar en sentido positivo gradualmente a la población como un todo. A este proceso de preservación de las variaciones favorables Darwin lo llamó selección natural.

La teoría de Darwin que incorpora el proceso de selección natural a la hipótesis de la evolución proporciona una explicación simple y directa a la diversidad biológica. Debido a que los hábitat difieren en los requerimientos y oportunidades, los organismos con características favorables a un particular entorno tienden a fijar estas ventajas en toda la población para adaptarse mejor por selección natural generando diferencias, y con ello, diversificación.

Cuando sale de la imprenta el libro de Darwin en 1859, como era de esperarse, causó una inmediata sensación y no faltaron los críticos a la teoría. Los dos argumentos principales esgrimidos en su contra fueron:

1.- En la época de Darwin muchos físicos estaban convencidos de que la Tierra tenía solo unos pocos miles de años de edad y esto era un elemento perturbador a la teoría, ya que la evolución de los organismos vivos para alcanzar tal diversidad partiendo de un ser simple requería de mucho más tiempo que ese. Hoy en día sabemos por los estudios de la tasa de desintegración radiactiva, que aquellos físicos estaban completamente equivocados. La Tierra se formó hace unos 4500 millones de años.

2.- Probablemente la crítica más aguda en contra de la teoría se basaba en el hecho de los pobres conocimientos de la época en cuanto a la herencia, nada se sabía de genes o de como la herencia funciona, de modo que Darwin no tuvo un respaldo firme para justificar la transmisión de caracteres entre progenitor y descendencia y así explicar completamente su teoría. Por entonces se creía que la herencia no daba lugar a cambios en la naturaleza, y esta posibilidad era clave para aceptar la teoría de Darwin. La genética se establece como ciencia unos 40 años después de la publicación del libro "On the Origin of Species" y esta nueva ciencia fue un poderoso argumento a favor de la efectividad de la selección natural como elemento clave de la evolución.

Después de Darwin

El desarrollo científico posterior a la muerte de Darwin en 1882 ha elaborado una gran lista de argumentos que están a favor de la evolución tal como él la presentó magistralmente en el siglo XIX. Nuestros conocimientos actuales han aclarado en mucho como funciona la evolución y estos nuevos conocimientos, aunque no alteran la esencia del "Darwinismo", nos han abierto nuevos horizontes en cuanto a la compresión de como se produce la evolución. De manera simplificada los principales nuevos "ingredientes" a favor de la teoría de Darwin son:

figura 1
Figura 1. Similitud en los huesos de las extremidades anteriores de los vertebrados.

1.- La evidencia fósil: la cantidad y variedad de fósiles encontrados hasta nuestros días así como la capacidad alcanzada para "leer" sus mensajes eran impensables en el siglo XIX. La aparición de microfósiles, por ejemplo, coloca el surgimiento de la vida 2500 millones de años atrás dando un enorme plazo de tiempo para que los sorprendentes cambios en la complejidad de los organismos vivos puedan producirse. Adicionalmente el hallazgo de otros fósiles han marcado sin duda las pautas necesarias para observar cambios de forma gradual de lo simple a los complejo. En especial en los vertebrados (seres dotados de columna vertebral), los hallazgos de fósiles de diferentes épocas marcan de manera indiscutible el proceso de cambio gradual de unas formas a otras en un desfile evolutivo claramente visible.

2.- La evidencia anatómica: Los estudios que comparan la anatomía de seres muy diferentes ha proporcionado una fuerte evidencia de la certeza de la teoría de Darwin. Así por ejemplo, en los vertebrados, la presencia de los mismos huesos en las extremidades anteriores, aunque arreglados de forma diferente, indican claramente su pasado evolutivo. La figura 1 muestra tal arreglo de huesos en el hombre, los murciélagos y la marsopa, la similitud salta a la vista.

3.-La evidencia molecular: Los patrones evolutivos también se manifiestan a nivel molecular. Cuando se comparan las secuencias de genes (genoma) de diferentes grupos de animales o plantas, se puede especificar la cercanía relacional entre los grupos mejor que de cualquier otra forma. Las transformaciones evolutivas sufridas con el paso del tiempo involucran también una continua acumulación de cambios en el ADN (la molécula biológica responsable de la herencia). Los organismos que tienen una relación distante en el proceso evolutivo manifiestan una marcada diferencia en la estructura del ADN, mientras que en aquellos más cercanos se pueden apreciar relativamente pocos cambios en esta macromolécula. De esta forma, por ejemplo, los chimpancés que formaron una rama que se separó hace unos 5 millones de años del proceso evolutivo que dio lugar al hombre tienen una diferencia en el genoma con respecto al hombre de un 1.2%, mientras los gorilas que hicieron lo mismo con antelación, entre 6 y 8 millones de años, la diferencia es del 1.6%.

La conclusión es clara, el hecho de que "sobrevive el mejor adaptado" es  clave en el panorama evolutivo de la vida en el planeta Tierra, y esto a su vez implica que los cambios locales a los que se han visto sometidos los organismos a lo largo de la extensa historia de nuestro planeta los ha hecho cambiar o perecer, y cambio significa diversificación.



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