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Evidencias de la evolución.

La evolución de la vida en nuestro planeta se puede apreciar en diferentes manifestaciones que indican su ocurrencia a lo largo de los años. Son cuatro las direcciones principales que muestran que la evolución ha ocurrido:

1.- El historial fósil.

2.- Las evidencias anatómicas.

3.- Las evidencias moleculares.

4.- Las evidencias biogeográficas.

El historial fósil

La evidencia más directa que puede indicar que ha habido evolución se encuentra en la cronología de los fósiles descubiertos, esto es, en los remanentes conservados de organismos que estuvieron vivos en épocas pasadas. Se han encontrado fósiles que han llegado a nuestros días en cavernas secas, en los hielos perpetuos, en ámbar, así como petrificados como rocas, siendo estos últimos los más comunes.

Las posibilidades de que un organismo se convierta en un resto fósil, y que además sea descubierto, son verdaderamente mínimas y lo más probable que suceda cuando un individuo muere, planta o animal, es que se desintegre por la acción de microorganismos o sea devorado por otros animales poco después de su muerte, por lo que se puede decir que el proceso de fosilización sucede rara vez. Se considera que para que se forme un fósil pétreo utilizable, deben suceder cuatro eventos:

1.- El organismo debe quedar sepultado en sedimentos.

2.- Dentro de los sedimentos, el calcio en los huesos u otros tejidos duros deben mineralizarse.

3.- Los sedimentos circundantes deben endurecen para formar una roca.

4.- Que la roca conteniendo el fósil sea accesible a la ciencia sin que sea destruída por la erosión o el intemperismo.

Dadas las condiciones mencionadas, lo real es que solo una fracción muy pequeña de las posibles especies que han existido se conocen como fósiles, aun así, los que se han descubierto permiten formarse una clara imagen del curso de la evolución a lo largo de la historia.


La fecha de nacimiento de los fósiles

Para hablar de historia hay que hablar de fechas, de modo que lo primero que hay que saber para fechar un fósil es la edad de las rocas donde aparece y para ello se utiliza en la actualidad el fechado a través del proceso de desintegración radiactiva, o también llamado, decaimiento radiactivo. Resulta que cuando una roca primaria se forma por solidificación del magma incandescente durante la juventud del planeta (las llamadas rocas igneas), contiene una cierta cantidad de isótopos de elementos radioactivos como el uranio-238 (en el artículo Física nuclear se describen la radio actividad y el significado de isótopo). Los isótopos radiactivos se transforman o decaen a otros isótopos "hijos" o a formas no radioactivas con el paso del tiempo a un ritmo conocido y caracterizado por el concepto de período de semidesintegración (el plazo de tiempo en el cual la mitad de la masa del elemento original se ha transformado). Como una vez formadas, a las rocas no se les agrega más material radiactivo, si se determinan las proporciones de los diferentes isótopos del elemento en la roca se puede determinar su edad, así que, si el fósil se encuentra entre dos capas de rocas cuyas edades se pueden determinar, entonces se podrá saber la edad del fósil.

Cuando se disponen en orden los fósiles encontrados de acuerdo a su edad partiendo de los más antiguos hacia los más recientes muchas veces se muestra la cronología de los cambios evolutivo que han sucedido con el paso del tiempo, o sea, se documenta el curso de la vida desde los organismos más antiguos, los eucariotas, pasando por las otras etapas de complejidad, peces, la aparición de organismos terrestres, el predominio de los dinosaurios, hasta aquellos que dieron lugar de los humanos. Sin embargo, este panorama no está definido por fósiles de manera íntegra, en su lugar existen lagunas que interrumpen el historial de evolución y esto se debe, como ya dijimos, a la pequeña posibilidad de que un fósil se preserve y sea descubierto.

En las últimas décadas, el descubrimiento de restos fósiles ha permitido llenar algunas de las lagunas mayores que quedaban en la historia evolutiva de los vertebrados, permitiendo que en la actualidad se tenga un mejor entendimiento de su evolución. Así se tiene que el descubrimiento de un mamífero acuático cuadrúpedo (con cuatro patas) proporciona importantes revelaciones acerca de la evolución de la ballenas y delfines a partir de animales terrestres dotados de pezuñas. Igualmente, el hallazgo del fósil de una serpiente con patas ha arrojado luz sobre la forma en las que estas evolucionaron partiendo de los lagartos, los que se fueron alargando cada vez más con la reducción de la longitud de las patas hasta su desaparición.

Un caso bien documentado es el de las ostras, de las que se sabe que en los últimos 200 millones de años sufrieron un cambio que las llevó de pequeñas y muy curvadas a poseer las conchas largas y aplanadas actuales, lo que quedó registrado con detalle en los fósiles encontrados pertenecientes a un período de tiempo de 12 millones de años. El cambio sucesivo de las ostras es una de las lineas evolutivas más definitorias que evidencian que la evolución tuvo lugar.

Las evidencias anatómicas

Son variadas las particularidades anatómicas que resultan similares aun en organismos muy diferentes, cuestión que no podría explicarse por ninguna otra vía que no sea resultado de la evolución, y estas particularidades se pueden agrupar en tres categorías:

figura 1
Figura 1. Huesos homólogos en las extremidades anteriores de los mamíferos.

1.- Estructuras homólogas: estas estructuras homólogas se manifiestan con claridad en los huesos de los vertebrados en los que los mismos huesos la evolución a menudo les ha dado diferentes usos. Un caso clásico es el de las extremidades anteriores de los vertebrados en las que los huesos tienen diferente apariencia y función pero que sugieren claramente el hecho de que provienen de un ancestro común (figura 1). Note que los mismos huesos han sido modificados de distintas formas en los diferentes mamíferos, y es muy difícil aceptar que tal homoligismo sea resultado de la casualidad, sin embargo, es muy fácil entenderlo si esos animales son descendientes de un ancestro común que la selección natural modificó partiendo de la estructura primaria original para cumplir diferentes propósitos.

2.- Similitudes durante el desarrollo: cuando se compara el desarrollo de las diferentes especies de organismos, se pueden apreciar entre algunas de ellas, ciertas similitudes en las primeras etapas del desarrollo. Así tenemos que en los vertebrados, los embriones a menudo comienzan el desarrollo anatómicamente similares para luego diferenciarse en lo adelante a medida que transcurre el proceso. Uno de estos casos sucede entre peces y humanos, en ambos, durante el desarrollo temprano existen unas bolsas en la faringe, las que en los humanos se convierten en glándulas y conductos, mientras en los peces dan lugar a las aberturas branquiales. Por otra parte, la sección final en el extremo inferior de la columna vertebral en los humanos, el coxis, es nuestro "rabo" y está formado por la fusión de cuatro vértebras que se convierten así en inmóviles, pero durante el desarrollo tardío del embrión cada ser humano tiene una larga cola ósea que finalmente llega a la adultez como el coxis.

3.- Estructuras imperfectas: la evolución, como sabemos, es primariamente una consecuencia de la selección natural a lo largo de la historia, y la "materia prima" para la selección natural son las variaciones genéticas presentes en una población (en el artículo La selección natural como mecanismo de cambio evolutivo se describe este asunto) si no hay variación genética simplemente no existe algo que "seleccionar" para hacer los cambios evolutivos. La mayoría de los mamíferos solo tienen siete vértebras en el cuello, a diferencia, por ejemplo, con ciertas aves como los gansos que tienen más de 25 lo que le proporciona gran flexibilidad a ese órgano. Sin embargo, el animal terrestre más alto, con un cuello que alcanza hasta dos metros, la jirafa, un enorme mamífero que llega a más de 1500 kg de peso también tiene solo siete vértebras en su cuello relativamente rígido. En ausencia de variación genética que involucre el número de vértebras, la selección ha conducido al incremento de las dimensiones de las vértebras para producir ese largo cuello. Esta solución imperfecta sugiere claramente ser consecuencia de que todos los mamíferos han evolucionado a partir de un ancestro común.

figura 2

Figura 2. Esquema del intestino grueso humano.

4.- Estructuras residuales: por último, muchos organismos tienen las llamadas estructuras residuales las que aparentan no tener función alguna en el individuo, pero que recuerdan a estructuras funcionales que sus presuntos ancestros tuvieron. Entre las estructuras residuales más significativas podemos citar el apéndice intestinal humano, al que no se le encuentra función, por el contrario, es un elemento susceptible a infecciones que pueden conducir a su rotura, lo que representa un peligro para la vida si no se trata a tiempo. Este apéndice vermiforme (que recuerda un gusano), es la degeneración de la parte terminal del ciego, un saco cerrado en uno de sus extremos en el que comienza el intestino grueso y que en otros mamíferos puede ser la mayor parte de este intestino y tiene un función definida como almacén (vea la figura 2). Otra estructura residual que tenemos los humanos es el juego completo de los músculos que sirven para mover las orejas como otros muchos mamíferos. En otros organismos aparte de los humanos existen también estructuras residuales y podemos mencionar, por solo citar algunos: en los topos, ratones ciegos que viven en completa oscuridad en el interior de la tierra aun se observan diminutos ojos completamente cubiertos por una capa de piel; las boas constrictor tienen los huesos de la cadera y patas traseras rudimentarias; en las ballenas, y otros cetáceos, aparecen rudimentariamente los huesos de la pelvis sin función aparente.

Las evidencias moleculares

Cuando un organismo ancestral da lugar a nuevos organismos resulta evidente que el ADN de los descendientes debe ser muy similar al de los progenitores, pero con la repetición sistemática de la reproducción a través de los años se puede esperar que la selección natural y las mutaciones vayan diferenciando genéticamente cada vez más los últimos descendientes de aquellos "parientes" que le dieron lugar muchos años atrás, esto es, tenga lugar evolución. Si esta hipótesis es cierta, los descendientes que evolucionan de forma independiente deben acumular con el tiempo cada vez más diferencias en sus ADN y como consecuencia, los organismos relacionados más alejados entre sí deben presentar mayor número de disimilitudes genéticas comparados con aquellos más cercanos, los que deben compartir grandes secciones de sus ADN. Si logramos determinar que efectivamente, a medida que los organismos relacionados que están más alejados paternalmente van acumulando progresivamente mayores diferencias en el ADN estamos en presencia de una fuerte evidencia de que la evolución ha ocurrido.

Para fundamentar si nuestra hipótesis es válida debemos saber primero la "distancia" evolutiva de los diferentes organismos partiendo de otro elemento diferente a sus diferencias en al ADN, o de los contrario estaremos tratando de probar una hipótesis partiendo de que es cierta. Una vez establecida la escala cronológica de "distancia paternal" usando este otro elemento, entonces podemos estudiar sus ADN para saber si las diferencias se manifiestan de forma progresiva apoyando la hipótesis.

Para establecer el parentesco evolutivo podemos apoyarnos en los fósiles, los que indican cuando los tipos particulares de organismos evolucionaron, luego, comparando la estructura anatómica de los fósiles entre ellos y con las especies modernas podemos deducir cuan cercanas están emparentadas unas especies de otras.

Tabla 1. Número de amino ácidos diferentes en la hemoglobina entre vertebrados y los humanos.
Organismo
Diferencia
Macaco
8
Perro
32
Pájaros
45
Ranas
67

Al comparar el grado de similitud genética entre los organismos de acuerdo con nuestras ideas del parentesco evolutivo basado en los fósiles se puede apreciar de forma evidente una estrecha correspondencia con lo que hemos supuesto. Así por ejemplo, el polipéptido hemoglobina del hombre cuando se compara con el de otras especies se nota claramente que presenta mayores diferencias a medida que el organismo "pariente" en cuestión está más lejano en el tiempo. Aquellos mamíferos que se piensa que están más cercanamente emparentados con el hombre, gorilas, orangutanes y macacos tienen pequeñas diferencias con los humanos en la cadena de amino ácidos que constituye la hemoglobina, mientras que las diferencias crecen en relación con otros mamíferos más alejados como el perro (Tabla 1). Cuando se trata de otros vertebrados no mamíferos, sustancialmente alejados paternalmente, las diferencias son aun mayores. Lo mismo sucede si se comparan los ADN directamente, en los que pueden haber diferencias en las secuencias menores de 1.5% entre hombres y chimpancés los que descienden de un ancestro común que vivió hace unos 6 millones de años atrás.

Pero con razón usted puede pensar que los argumentos expuestos hasta aquí sobre las diferencias crecientes en el ADN a medida que los organismos se diferencian más, anatómica y estructuralmente, no son totalmente convincentes de que la evolución haya ocurrido. Teniendo en cuenta que el ADN es el código genético que conforma a los organismos vivos, se debe esperar que las especies cuya apariencia y estructura generales sean similares tengan también un ADN similar como lo tienen los chimpancés y los hombres, y que la diferencia debe ser notable con respecto a un pez o a una lombriz, aun en el caso de que todos estos organismos hubieran sido "creados" como tales y no sean el resultado de la evolución. Pero hay una particularidad que indica claramente la existencia del proceso evolutivo y es la existencia de los intrones, largas porciones no codificantes del ADN que no se le conoce función y que aparentan no servir a propósito alguno, y que por ello se les conoce también como "ADN chatarra" (los intrones se describen en el artículo El código en el ADN). Si la evolución no hubiera ocurrido, entonces no debe haber razón para que las especies de apariencia similar sean también similares en su ADN chatarra. Sin embargo, las comparaciones de los intrones proporciona los mismos resultados que las otras partes del genoma: a medida que están emparentados más cercanamente son también más similares, y esta observación solo tiene sentido si ha ocurrido evolución.

Mamífero placental
Marsupial australiano
oso hormiguero
numbat
Oso hormiguero
Numbat
topo
topo marsupial
Topo
Topo marsupial
lobo
lobo de Tasmania
Lobo
Lobo de Tasmania

Las evidencias biogeográficas

Un hecho significativo a favor de la evolución lo indica el estudio de la distribución geográfica de las especies. Esta biogeografía revela que áreas geográficas diferentes en ocasiones presentan grupos de plantas y animales sorprendentemente similares aun cuando estos organismos podrían estar emparentados solo de forma lejana, y el argumento de que tales similitudes puedan ser obra de la casualidad es muy difícil de sostener. Sin embargo, el hecho de que la selección natural haya favorecido adaptaciones evolutivas paralelas en entornos similares si es algo comprensible, debido a que la selección en estas localidades debió haber favorecido aquellos cambios que hicieron posible la sobre vivencia a los dos grupos de forma independiente, y con ello a la convergencia de los fenotipos o evolución convergente.

El caso más conocido de tales convergencias se tiene entre los dos principales grupos de mamíferos: los placentarios y los marsupiales, los que evolucionaron de forma muy similar aunque se piensa que ambas lineas de organismos vivieron de forma independiente en continentes separados. En Australia, una isla continente que se separó de los otros continentes hace más de 70 millones de años, recibió de herencia a los marsupiales que ya habían evolucionado, mientras los placentarios aun escaseaban entre los mamíferos. Consecuentemente, los mamíferos de Australia son predominantemente marsupiales (miembros de un grupo en el cual los jóvenes nacen en una condición muy inmadura y se mantienen en una bolsa hasta que están listos para emerger al mundo exterior), siendo los únicos mamíferos placentarios (que se desarrollan en la placenta dentro de la madre hasta el nacimiento ya maduros) los murciélagos y algunos roedores. Por su parte en el resto del mundo son los placentarios los predominantes.

Aun con esta evolución separada durante decenas de millones de años, la similitud entre los marsupiales australianos, y los placentarios que viven hoy en día en los otros continentes es sorprendente. La extraordinaria similitud entre algunos miembros de esos dos juegos de mamíferos sostiene con fuerza el argumento de que ellos son el resultado de la evolución convergente, en la que se produjeron formas similares en regiones aisladas entre sí debido a la mismas necesidades de supervivencia y reproducción que guiaron a la selección natural en entornos similares.



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