La Vida

En capítulos anteriores hemos visto lo que la ciencia conoce sobre el universo y la Tierra.

Las investigaciones de astrónomos, astrofísicos y geólogos dejan al ser humano como habitante de un pequeño planeta que gira en torno a una estrella común como cietos de miles de millones que hay en nuestra galaxia. Nuestra galaxia es una galaxia común entre cientos de miles de millones de galaxias existentes en el universo observable. El universo es enorme y nosotros muy pequeños.

Esta concepción está ya muy apartada de la mayoría de las creencias, religiones y maneras de ver que tienen al ser humano sobre si mismo como centro del universo

La biología estudia los seres vivos, entre ellos a los seres humanos. En lugar de descubrirnos como seres especiales abunda aún más en esta idea de que somos algo pequeño y casual, en luygar de algo especial.

En este capítulo vamos a estudiar Evolución, una teoría globalizadora de la biología que trata de explicar el por qué de los seres viovos, entre ellos los seres humanos.

La Biología es una ciencia experimental. Las ciencias se preguntan el por qué de los fenómenos observados sin recurrir a causas sobrenaturales. La historia natural o biología descriptiva se preguntaba y sigue preguntando ¿Qué...? , ¿Cómo...? , ¿Dónde...? ¿Cuantos...? son los seres vivos o sus componentes; ¿Qué partes tiene el ojo de una mosca? ¿Cómo son externamente los anfibios? ¿Qué cámaras tiene el corazón de un reptil? ¿Cuantas especies de peces existen? ... La biología funcional se hace preguntas del tipo ¿Para qué... ? Este tipo de cuestiones diferencian a la biología de otras ciencias naturales. Los seres vivos parecen diseñados para saobrevivir y reproducirse

¿Para qué sirven las muelas?
¿Para qué segregan antibióticos los hongos?

Faltaban respuestas naturales al ¿Por qué.. ?

¿Por qué vuelan en zig-zag las moscas?
¿Por qué hay moscas con apariencia de avispas. ?
¿Por qué los mamíferos machos son más grandes que las hembras?
¿Por qué son complejos?
¿Por qué están adaptados al medio?
¿Por qué los seres vivos hacemos lo posible por sobrevivir?

Las respuestas de este tipo las proporciona la biología evolutiva

- La respuesta de porque Dios los ha hecho así no es científica
- Las respuestas actualmente aceptadas las proporciona la teoría de la evolución o Neodarwinismo

El proceso por el que las especies de seres vivos van modificándose a lo largo del tiempo, adaptándose al medio en que habitan y dando lugar, en determinadas circunstancias, a nuevas especies.
El proceso evolutivo es consecuencia de la naturaleza de la herencia biológica, capaz de copiarse con cierta capacidad de modificación, y de la exposición de los individuos a un medio que no es neutro frente a estas modificaciones.

La primera teoría científica que consiguió explicar este fenómeno y que es la base de la teoría evolutiva actual fue la teoría darvinista de la evolución, formulada por Charles Darwin a mediados del siglo XIX.

Esta teoría biológica es la base de las explicaciones actuales de esta ciencia y esta apoyada por pruebas aplastantes desde campos muy diversos.

Cualquier explicacion actual de un fenómeno biológico ha de ser compatible con la teoría evolutiva

El razonamiento de Darwin puede resumirse de la siguiente forma:

• Todos los seres vivos presentan una superfecundidad consistente en que aportan más descendientes a la siguiente generación que los necesarios para sustituirlos.
  Un individuo suele dar lugar, en condiciones naturales, entre decenas y millones de descendientes según la especie.
  Un ratón puede tener decenas de hijos, un árbol miles de semillas o un hongo centenares de millones de esporas...
  
• Todos los descendientes no pueden sobrevivir pues la progresión de la población sería exponencial y acaban por topar con una limitación en los recursos disponibles para sobrevivir: alimento, refugio, espacio.
  Si en una charca hay muchas ranas no habrá alimento para todas, además de ser más probable el contagio de enfermedades
  
• Como consecuencia de esta limitación las poblaciones naturales se mantienen estables, en ocasiones oscilando con máximos y mínimos a lo largo del tiempo, pero estables a medio plazo.
  Un bosque siempre tiene un número de árboles maduros semejantes aunque produzcan miles de semillas cada uno
  
• La estabilidad de la población supone una competencia entre los individuos que superpueblan un medio.
  La competencia casi nunca es directa, sino que se realiza de modo indirecto, como puede ser una mejor fuente de alimentación, cobijo, mayor resistencia a enfermedades, comportamiento más adecuado, etc.
  
• Si todos los individuos presentaran características idénticas, la eliminación de los superfluos se realizaría al azar, pero los pobladores son diferentes, de modo que los que presentan unas determinadas características anatómicas, fisiológicas o de comportamiento que les proporcionan una mayor eficiencia en el medio en que habitan, tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse.
  A este proceso se le conoce como selección natural, ya que es el ambiente el que elige o selecciona los organismos.
  Una bacteria que habite en un hospital tendrá más probabilidades de sobrevivir si es resistente a los antibióticos una de un lago no.
  
• Por último, estas características diferenciadoras son heredables: los individuos que las presentan las transmiten a las siguientes generaciones.
  El conjunto de poblaciones que forman una especie van modificándose lentamente, adaptándose al ambiente que habitan y modificándose cuando el ambiente cambia. La especie en su conjunto cambia y a este cambio se le denomina evolución.

Un ejemplo: Ranas y coloración

La teoría evolutiva de Darwin carecía de medios para conocer el mecanismo que ligaba la variación fenotípica a la variación hereditaria, es decir, qué tienen que ver las características que presenta un individuo con las que presentarán sus descendientes.

Las aportaciones posteriores desde el campo de la genética y citología completaron la teoría darwinista.
Surgió así la teoría neodarwinista de la evolución, también llamada teoría sintética de la evolución que es la doctrina evolutiva actualmente aceptada.

La genética mendeliana aportó:
- El concepto de gen como una característica heredable y discreta, es decir, no divisible y capaz de presentar variedades, los alelos, también discretos.
- La noción de fenotipo, conjunto de características de un individuo, y genotipo, conjunto de genes de un individuo y de las relaciones entre las variantes de un gen (los alelos) y el fenotipo.
- La segregación de alelos en la reproducción sexual y los ligamientos entre genes.

La genética de poblaciones aportó la base matemática de los cambios genéticos en las especies por selección, mutación (cambios aleatorios en un gen) y deriva genética (cambio de frecuencia debida al azar).

La genética molecular descubrió la localización de los genes, los cromosomas celulares, su estructura química, moléculas de ácidos nucléicos, su modo de codificar información, secuencia de bases en las moléculas y su mecanismo de expresión, la correspondencia entre secuencia de bases del ADN y secuencias de aminoácidos de las proteínas.

La citología reveló los modos de división celular y el reparto de la información genética (mitosis y meiosis), la expresión celular de la información y sus consecuencias a nivel de organismos pluricelulares.

Los postulados pueden resumirse de la siguiente manera:

• Las especies cambian a lo largo del tiempo, lentamente a escala humana, miles o millones de años.
• Pueden extinguirse o formar nuevas especies a partir de las preexistentes.
• Las especies semejantes poseen antepasados comunes próximos. Todos tenemos los seres vivos tenemos un antepasado común.
• Los descendientes de un individuo son variables. Presentan diferencias genéticas debidas a procesos aleatorios: mutación y recombinación
• Los bien adaptados a un determinado ambiente presentan mayores posibilidades de sobrevivir o mayor capacidad de reproducción. Producen más descendientes que heredan sus caracteres genéticos.
• Los genes beneficiosos para un individuo en un determinado ambiente se difunden por la especie: la especie cambia
• Si dos poblaciones quedan aisladas las modificaciones las van diferenciando hasta que no pueden reproducirse entre sí: se han formado dos especies a partir de una sola.

Mecanismo de Especiación

• Una especie con contactos entre sus poblaciones no puede dar lugar a nuevas especies pues en poblaciones no aisladas hay flujo genético; los cruces entre organismos da lugar a caracteres intermedios a los seleccionados en distintas áreas. Puede haber variedades o razas, pero no nuevas especies.
• Las poblaciones aisladas de una misma especie evolucionan de diferente forma, bien por tener un ambiente diferente o bien por el propio azar. Al no haber flujo genético los cambios son aditivos y cada vez son más diferentes.
• Si el aislamiento persiste se pueden producir las llamadas barreras que disminuyen la fertilidad de los cruces.
  - Anatómicas: Formas diferentes que pueden afecta a los mecanismos reproductivos
  - Etológicas: Comportamientos diferentes. Nichos distintos o comportamientos sexuales distintos
  - Genéticas: Disminución de la fecundidad por incompatibilidades genéticas o disminución de la fertilidad de los híbridos.
  Estas barreras una vez existentes tienden a acentuarse y a crear nuvas barreras etológica pues los individuos que eviten el cruce con los de la otra población tendrán más descendencia que los que no lo hagan.
• Las poblaciones ya separadas evolucionan independientemente.

A ver si hemos entendido la evolución

Se dice de la teoría de la Evolución que todo el mundo dice entenderla pero casi nadia la entiende realmente. Ocurre a menudo con científicos de otras ramas como físicos o matemáticos... y mucho más frecuentemente con la población n ormal aunque se considere instruida.

El motivo de esta falsa creencia es que nuestra sociedad es muy lamarquista: somos lo que somos gracias a nuestro esfuerzo..., y la evolución no funciona de esta manera.

Para someter nuestro entendimineto de la teoría vamos a plantear un experimento ideal (e irrealizable) con una población humana, por ejemplo la nuestra:

Supongamos que:

• Las condiciones en las que vivimos actualmente en nuestra ciudad no cambian de manera importante en 100.000 años.
  Mismo modo de vida, habitos alimentarios, asistencia socia, medicamentos, misma ocupación laboral, formas ocio, mismo conocimiento científico y tecnológico....
  Esta premisa es imposible pero vamos a ver que sucedería si esto ocurriera

¿Cómo predice la teoría de la evoluición que serán nuestros descendientes después de este periodo de tiempo?
Vamos a fijarnos en algunos caracteres (poderíamos poner miles ...)

• Estatura
• Peso
• Salud
• Capacidad craneana
• Inteligencia
• Dedos de los piés
• ......
• .....

Se resolverá en clase y se verá como la inmensa mayoría de los alumnos no han entendido la teoría y sus predicciones

 

De los postulados de la teoría se siguen una serie de características o propiedades del proceso evolutivo, algunas de las cuales no son obvios a primera vista. Cabe destacar los siguientes:

El tiempo en la Evolución

La evolución es un proceso lento a escala humana, pues para que una especie cambie de manara significativa han de pasar varias generaciones y modificarse todas las poblaciones que la componen.
Para que las modificaciones sean importantes han de transcurrir normalmente cientos de miles o millones de años. La unidad de tiempo para la evolución es el millón de años.

Finalidad de la evolución

El proceso evolutivo no es finalista, es decir, no hay una forma de vida hacia donde se dirija la evolución. Desde el punto de vista evolutivo, no hay seres vivos mejores ni peores, ni superiores ni inferiores, puesto que el proceso no tiene un fin como la perfección o la complejidad, sino la mera adaptación a un medio.
El hombre no es el culmen de la evolución, ni la evolución es dirigida para crear complejidad o conciencia o humanidad.
Esta característica es más demoledora para la idea que el ser humano tenía de si mismo que el inmenso tamaño del universo.

La unidad de la evolución

La unidad de evolución es la especie, no los individuos ni los taxones superiores. Los individuos de una especie con reproducción sexual se encuentran genéticamente ligados en el tiempo. Los descendientes, antes o después, se cruzarán e intercambian sus genes. Los que den lugar a caracteres que proporcionen más capacidad de descendencia, se difundirán por la especie, desplazando a los menos adaptativos.

Desde el punto de vista del gen, los individuos son estructuras que les permiten copiarse y perpetuarse, mientras las especies son conjuntos de individuos con los que se pueden establecer nuevas combinaciones con otros genes a lo largo del tiempo. Los individuos mueren y desaparecen, los genes son potencialmente inmortales y perduran pasando de unos individuo a otros.

Las células o los organismos pluricelulares así como sus medidas para sobrevivir y reproducirse no son más que máquinas que permiten a los genes perpetuarse en el tiempo, son máquinas de supervivencia
Una gallina es el medio que usa un huevo para hacer otro huevo - Samuel Butler

El motror de la evolucón: La selección

Para que una población evolucione en un sentido determinado ha de haber selección ; si no la hay, la población se diversifica por cambios aleatorios. Este proceso se denomina deriva genética.

Ejemplo: para que una especie aumente de tamaño, los individuos de tamaño pequeño han de aportar menos descendientes a las siguientes generaciones.

La base genética de la evolución

La fuente de variación para la evolución son los cambios genéticos: mutación y recombinación

Mutación:
Cambio en el material genético. ADN de lsa células
Se producen por diversos motivos: Fallos en la copia del ADN, radiaciones ionizantes, productis químicos que emulan las bases del ADN, virus....

Recombinación:
Consiste en crear nuevos genotipos a base de combinal los de dos organismos diferentes. Se produce en la reproducció sexual que combina una dotación genética de cada uno de los padres

Aunque las mutaciones son la base de la evolución, la inmensa mayoría son negativas para los individuos que las sufren.
El motivo es que los seres vivos llevan mucho tiempo acumulando mutaciones adaptativas (beneficiosas)

Según ha puesto de manifiesto la genética molecular actual, los caracteres adquiridos no influyen sobre el genotipo, de modo que no se trasmiten a las siguientes generaciones. Un individuo porta sus genes desde el nacimiento y lo que haga en su vida no influye en su descendencia. Los genes determinan el fenotipo, pero el fenotipo es incapaz de modificar el genotipo.
(Son una pequeña excepción algunas gcaracterísticas denominadas epigenéticas)

Diversidad y funcionalidad

El proceso implica una tendencia a conquistar nuevos hábitats y a diversificarse, lo que explica el gran número de especies actuales. Este hecho siempre pareció un despilfarro a los que defendieron hipótesis creacionistas.
Casi cualquier proceso o forma de vida que tenga una ruta evolutiva posible sucederá.
Hay muchos seres vivos y mucho tiempo disponible.

Implica también una tendencia al aumento de la funcionalidad. Las especies se perfeccionan y complican no por una meta interna, sino sólo si estas formas superan a las menos complejas de un medio, o si ese medio no puede ser habitado sin esa complejidad.
Por ejemplo, la colonización del medio terrestre requiere unas estructuras complejas para el mantenimiento de un medio interno líquido.
En muchas ocasiones ocurren procesos regresivos hacia formas más sencillas.
Por ejemplo en muchos organismos que al adaptarse al parasitismo pierde órganos de los sentidos y simplifican su nutrición
De esto se derivan características de los seres vivos como son la relación entre estructuras y funciones y complejidad

Formación de estructuras complejas

Todas las estructuras de un ser vivo, sean morfológicas (como órganos o partes del cuerpo), fisiológicas, o etológicas (es decir, de comportamiento) han de proceder de estructuras preexistentes por lentas modificaciones.

Ejemplo: las alas de las aves proceden de modificaciones de las extremidades anteriores de los reptiles, de los cuales evolucionaron.

Esto se menifiesta en nichos no alcanzados

Ejemplo: Las algas oceánicas son mucho menores que los árboles a pesar de ser sustentadas por el agua. Si fuesen mayores podrían aprovechar las aguas profundas ricas en nutrientes pero los intermedios entre estas algas hipotéticas y las actuales no son adaptativos

Ejemplo plantas flotantes

Curiosidades en la estructura y funcionamiento de los seres vivos

Ejemplo organización pluricelular
Ejemplo respiratorio en vertebrados aéreos
Ejemplo fonador en vertebrados
Ejemplo huesos del oído

Las estructuras vivientes no solo dependen de sus adaptaciones sino también de su historia evolutiva.

Convergencias evolutivas

Ante requerimientos comunes del medio, suelen darse formas o mecanismos parecidos en especies diferentes. A este proceso se le conoce como convergencia evolutiva.

Ejemplo, un delfín (mamífero) y un tiburón (condictrio) poseen una forma del cuerpo parecida para disminuir el rozamiento al desplazarse en el agua.

Ejemplo organismos voladores con alas
Ejemplo dientes y picos

Comportamiento

Desde el punto de vista del comportamiento, los individuos de una especie han de ser egoístas para transmitir el mayor número de genes a la siguiente generación, es decir, no debe hacer nada a favor de otros seres vivos si ese hecho disminuye su capacidad de descendencia. Los casos de altruismo han de ser sólo aparentes, y deben tener una explicación evolutiva que beneficie al individuo que los presenta. Si no la teoría de la evolución sería falsada.

Ejemplo, un padre que pone en peligro su vida por sus hijos lo hace porque portan sus mismos genes y no lo hará por individuos no emparentados. Si su estrategia es adecuada, trasmitirá más genes a la siguiente generación al conservar más descendientes vivos. El empeño que ponga en proteger a sus descendientes debe ser adecuado, exceo o defecto son evolutivamente inadecuados.

Demostración del egoísmo

Demostración del altruismo entre parientes

Demostración altruismo en conocidos ; amigos

La teoría evolucionista actual tiene el problema de ser una teoría histórica, es decir, necesita de grandes periodos de tiempo para notar su efecto, por lo que no puede comprobarse directamente. Sin embargo, la teoría se sostiene sobre numerosas pruebas indirectas en campos tan diferentes de las ciencias biológicas como los siguientes:

Todos estos campos aportan numerosas pruebas sobre la evolución y, en muchos de ellos, no cabe otra explicación coherente para las observaciones más que la teoría neodarwinista de la evolución.
Indican también el origen único de las formas de vida que habitan la tierra, a partir de una célula que habitó el planeta hace más de 3.000 millones de años

Totalmente aceptada actualmente. Sólo se discuten detalles.

La teoría de la evolución es la teoría científica que más repercusiones tiene sobre el sentido de la vida de los seres humanos.

El ser humano en el universo

La evolución relega al ser humano mucho más que la astronomía que probó lo insignificante de nuestro planeta en el universo.
Desde el punto de vista evolutivo la vida no es más que la consecuencia de las propiedades de autoreplicación con errores de las moléculas o, desde otro punto de vista, no somos más que máquinas de supervivencia de los genes en el tiempo.
En cualquier caso mucho menos de lo que se venía admitiendo hasta entonces.

Evolución y religión

Siempre ha ido muy molesta o incompatible con las confesiones religiosas que pretenden una naturaleza al servicio del ser humano.
Chocan con características claves del proceso evolutivo:
- La evolución no es finalista.
- Por lo tanto el ser humano no es el culmen de la evolución.

Por otra parte la teoría de la evolución es de las pocas que pueden explicar la religiosidad humana como adaptación social.

Evolución y racismo

Es una teoría muy molesta o incompatible con interpretaciones racistas de las sociedades humana.
Se ha intentado justificar la segregación de raza o estrato social por la "supervivencia de los más aptos" pero en evolución no hay superiores ni inferiores.

Por otra parte está demostrado que los humanos somos genéticamente muy homogéneos. Mucho más que la mayoría de las especies vivientes.

Organización económica y evolución

La teoría de la evolución ha sido muy aprovechada por los modelos económicos capitalistas y evitada por socialistas
La lucha entre individuos por los recursos se pretende asimilar a las luchas sociales
El capitalismo más duro lo toma como modelo de relaciones sociales, los individuos más ricos lo son porque son superiores a los pobres. Este mismo mecanismo es aplicable a empresas o países.
La URSS tuvo un retraso considerable en biología básica y aplicada por evitar interpretaciones evolucionistas consideradas ideología capitalista.

Realmente la teoría evolutiva no propugna el capitalismo salvaje.

Los estudios sociobiológicos sobre la psicología humana demuestran que en nuestra especie el capitalismo salvaje no funciona, los seres humanos no nos comportamos como egoístas tan simples como pretenden las teorías económocas conservadoras.
En el comportamiento humano normal es menos importante el egoísmo que la reciprocidad o la entrega al grupo social.