11.3: Evidencia de evolución

La evidencia de evolución es convincente y extensa. Al observar todos los niveles de organización en los sistemas vivos, los biólogos ven la firma de la evolución pasada y presente. Darwin dedicó gran parte de su libro, Sobre el origen de las especies, identificando patrones en la naturaleza que eran consistentes con la evolución y desde Darwin nuestra comprensión se ha vuelto cada vez más clara.

Fósiles

Los fósiles proporcionan evidencia sólida de que los organismos del pasado no son los mismos que los encontrados hoy en día; los fósiles muestran una progresión de la evolución. Los científicos determinan la edad de los fósiles y los categorizan en todo el mundo para determinar cuándo vivían los organismos entre sí. El registro fósil resultante cuenta la historia del pasado, y muestra la evolución de la forma a lo largo de millones de años (Figura\(\PageIndex{1}\)). Por ejemplo, se han recuperado registros fósiles altamente detallados para secuencias de especies en la evolución de ballenas y caballos modernos. El registro fósil de caballos en América del Norte es especialmente rico y muchos contienen fósiles de transición: aquellos que muestran anatomía intermedia entre formas anteriores y posteriores. El registro fósil se remonta a un ancestro parecido a un perro hace unos 55 millones de años que dio origen a la primera especie tipo caballo hace 55 a 42 millones de años en el género Eohippus. La serie de fósiles rastrea el cambio de anatomía resultante de una tendencia gradual de secado que cambió el paisaje de uno boscoso a pradera. Los sucesivos fósiles muestran la evolución de las formas de los dientes y la anatomía de pies y piernas a un hábito de pastoreo, con adaptaciones para escapar de depredadores, por ejemplo en especies de Mesohippus encontradas de hace 40 a 30 millones de años. Las especies posteriores mostraron ganancias de tamaño, como las de Hipparion, que existieron desde hace aproximadamente 23 a 2 millones de años. El registro fósil muestra varias radiaciones adaptativas en el linaje equino, que ahora está muy reducido a un solo género, Equus, con varias especies.

Figura\(\PageIndex{1}\): Esta ilustración muestra las representaciones de un artista de estas especies derivadas de fósiles de la historia evolutiva del caballo y sus antepasados. Las especies representadas son solo cuatro de un linaje muy diverso que contiene muchas ramas, callejones sin salida y radiaciones adaptativas. Una de las tendencias, aquí descritas es el seguimiento evolutivo de un clima seco y aumento del hábitat de pradera versus bosque reflejado en formas que están más adaptadas al pastoreo y el escape de depredadores a través de la carrera. El caballo de Przewalski es una de las pocas especies vivas de caballo.

Anatomía y Embriología

Otro tipo de evidencia para la evolución es la presencia de estructuras en organismos que comparten la misma forma básica. Por ejemplo, los huesos en los apéndices de un ser humano, un perro, un pájaro y una ballena comparten la misma construcción general (Figura\(\PageIndex{2}\)). Esa similitud resulta de su origen en los apéndices de un ancestro común. Con el tiempo, la evolución condujo a cambios en las formas y tamaños de estos huesos en diferentes especies, pero han mantenido la misma disposición general, evidencia de descendencia de un ancestro común. Los científicos llaman a estas partes sinónimos estructuras homólogas. Algunas estructuras existen en organismos que no tienen ninguna función aparente en absoluto, y parecen ser partes residuales de un ancestro pasado. Por ejemplo, algunas serpientes tienen huesos pélvicos a pesar de no tener patas porque descendieron de reptiles que sí tenían patas. Estas estructuras no utilizadas sin función se denominan estructuras vestigiales. Otros ejemplos de estructuras vestigiales son las alas en aves no voladoras (que pueden tener otras funciones), las hojas en algunos cactus, las huellas de huesos pélvicos en las ballenas y los ojos ciegos de los animales de las cavernas.

Figura\(\PageIndex{2}\): La construcción similar de estos apéndices indica que estos organismos comparten un ancestro común.

Otra evidencia de evolución es la convergencia de la forma en organismos que comparten ambientes similares. Por ejemplo, especies de animales no emparentados, como el zorro ártico y el ptarmigan (un ave), que viven en la región ártica tienen cubiertas blancas temporales durante el invierno para mezclarse con la nieve y el hielo (Figura\(\PageIndex{3}\)). The similarity occurs not because of common ancestry, indeed one covering is of fur and the other of feathers, but because of similar selection pressures—the benefits of not being seen by predators.

Figura\(\PageIndex{3}\): El abrigo blanco de invierno de (a) el zorro ártico y (b) el plumaje del ptarmigan son adaptaciones a sus ambientes. (crédito a: modificación de obra de Keith Morehouse)

Embriología, el estudio del desarrollo de la anatomía de un organismo a su forma adulta también proporciona evidencia de relación entre grupos de organismos ahora ampliamente divergentes. Las estructuras que están ausentes en algunos grupos suelen aparecer en sus formas embrionarias y desaparecen cuando se alcanza la forma adulta o juvenil. Por ejemplo, todos los embriones vertebrados, incluidos los humanos, presentan hendiduras branquiales en algún momento de su desarrollo temprano. Estos desaparecen en los adultos de los grupos terrestres, pero se mantienen en formas adultas de grupos acuáticos como peces y algunos anfibios. Los embriones de grandes simios, incluidos los humanos, tienen una estructura de cola durante su desarrollo que se pierde al momento del nacimiento. La razón por la que los embriones de especies no relacionadas suelen ser similares es que los cambios mutacionales que afectan al organismo durante el desarrollo embrionario pueden causar diferencias amplificadas en el adulto, incluso mientras se conservan las similitudes embrionarias.

Biogeografía

La distribución geográfica de los organismos en el planeta sigue patrones que mejor se explican por la evolución en conjunto con el movimiento de las placas tectónicas a lo largo del tiempo geológico. Amplios grupos que evolucionaron antes de la ruptura del supercontinente Pangea (hace unos 200 millones de años) se distribuyen a nivel mundial. Grupos que evolucionaron desde la ruptura aparecen de manera única en regiones del planeta, por ejemplo la flora y fauna únicas de los continentes del norte que se formaron a partir del supercontinente Laurasia y de los continentes meridionales que se formaron a partir del supercontinente Gondwana. La presencia de Proteaceae en Australia, el sur de África y Sudamérica se explica mejor por la presencia de la familia de plantas allí antes de la ruptura del supercontinente sur Gondwana (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\): La familia de plantas Proteáceas evolucionó antes de que se rompiera el supercontinente Gondwana. Hoy en día, los miembros de esta familia de plantas se encuentran en todo el hemisferio sur (se muestra en rojo). (crédito “Proteacea flower”: modificación de obra por “dorofofoto” /Flickr)

La gran diversificación de los marsupiales en Australia y la ausencia de otros mamíferos reflejan el largo aislamiento de ese continente insular. Australia tiene una abundancia de especies endémicas, especies que no se encuentran en ninguna otra parte, lo que es típico de las islas cuyo aislamiento por extensiones de agua impide la migración de especies a otras regiones. Con el tiempo, estas especies divergen evolutivamente hacia nuevas especies que se ven muy diferentes a sus ancestros que pueden existir en el continente. Los marsupiales de Australia, los pinzones en las Galápagos y muchas especies en las islas hawaianas se encuentran en ningún otro lugar que en su isla, pero muestran relaciones distantes con especies ancestrales en tierras continentales.

Biología Molecular

Al igual que las estructuras anatómicas, las estructuras de las moléculas de la vida reflejan el descenso con la modificación. La evidencia de un ancestro común para toda la vida se refleja en la universalidad del ADN como material genético y en la casi universalidad del código genético y la maquinaria de replicación y expresión del ADN. Las divisiones fundamentales en la vida entre los tres dominios se reflejan en grandes diferencias estructurales en estructuras conservadoras, como los componentes de los ribosomas y las estructuras de las membranas. En general, la relación de grupos de organismos se refleja en la similitud de sus secuencias de ADN, exactamente el patrón que se esperaría de la descendencia y diversificación de un ancestro común.

Las secuencias de ADN también han arrojado luz sobre algunos de los mecanismos de la evolución. Por ejemplo, es claro que la evolución de nuevas funciones para las proteínas comúnmente ocurre después de eventos de duplicación génica. Estas duplicaciones son una especie de mutación en la que se agrega un gen completo como copia extra (o muchas copias) en el genoma. Estas duplicaciones permiten la modificación libre de una copia por mutación, selección y deriva, mientras que la segunda copia continúa produciendo una proteína funcional. Esto permite mantener la función original de la proteína, mientras que las fuerzas evolutivas modifican la copia hasta que funcione de una manera nueva.

Resumen de la Sección

La evidencia de evolución se encuentra en todos los niveles de organización en los seres vivos y en las especies extintas que conocemos a través de fósiles. Los fósiles proporcionan evidencia del cambio evolutivo a través de formas ahora extintas que llevaron a las especies modernas. Por ejemplo, existe un rico registro fósil que muestra las transiciones evolutivas de ancestros de caballos a caballos modernos que documentan formas intermedias y una adaptación gradual a los ecosistemas cambiantes. La anatomía de las especies y el desarrollo embriológico de esa anatomía revelan estructuras comunes en linajes divergentes que han sido modificadas con el tiempo por la evolución. La distribución geográfica de las especies vivas refleja el origen de las especies en particular ubicaciones geográficas y la historia de los movimientos continentales. Las estructuras de las moléculas, al igual que las estructuras anatómicas, reflejan las relaciones de las especies vivas y coinciden con los patrones de similitud esperados del descenso con la modificación.

Glosario

estructura vestigial

una estructura física presente en un organismo pero que no tiene ninguna función aparente y parece ser de una estructura funcional en un antepasado distante

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