Biología (08) · Unidad 10 — Evolución
Macroevolución: especiación y árboles filogenéticos
Una especie nueva aparece cuando una población queda aislada reproductivamente de otra: por una barrera geográfica (especiación alopátrica) o, en el mismo lugar, por ejemplo por poliploidía (simpátrica). Acumuladas en millones de años, las especiaciones arman el árbol de la vida, que se reconstruye con fósiles fechados, anatomía comparada y comparaciones moleculares.
La explicación
El problema: de las poblaciones al árbol de la vida
La microevolución (tema 10.4) explica cómo cambia una población. Pero hay millones de especies, y grupos tan distintos como los peces, las aves y los hongos. La macroevolución estudia los cambios por encima de la especie: cómo se forman especies nuevas, cómo se diversifican los grupos y cómo se relacionan entre sí. No es otro mecanismo: es la acumulación de microevolución en tiempos muy largos.
¿Qué es una especie?
Según el concepto biológico de especie (Ernst Mayr), una especie es un grupo de poblaciones cuyos individuos pueden cruzarse entre sí en la naturaleza y dejar descendencia fértil, y que están aisladas reproductivamente de otros grupos. El caballo y el burro pueden cruzarse, pero la mula que nace es estéril: son especies distintas.
Barreras poscigóticas (actúan después): el híbrido no se desarrolla, o se desarrolla pero es estéril, como la mula. El caballo tiene 64 cromosomas y el burro 62: la mula recibe 32 + 31 = 63 y en la meiosis sus cromosomas no pueden aparearse de a pares.
Cómo se forma una especie nueva
Especiación alopátrica («en otra patria»): una barrera geográfica (un río, una montaña, un brazo de mar) parte una población. Cada mitad sigue su camino: mutaciones distintas, selección distinta, deriva distinta. Con el tiempo acumulan tantas diferencias que, si la barrera desaparece, ya no se cruzan. Es la forma más común. Los pinzones de Galápagos son el ejemplo clásico: aves llegadas del continente colonizaron islas separadas y se diversificaron.
Especiación simpátrica («en la misma patria»): sin barrera geográfica. El caso mejor conocido es la poliploidía en plantas: un error en la meiosis produce gametos 2n, y de ellos sale una planta 4n. Esa planta no puede tener descendencia fértil con las 2n de su lado (el híbrido sería 3n, estéril), así que queda aislada en una generación. Muchas plantas cultivadas, como el trigo, tienen ese origen.
Cuando un grupo llega a un ambiente con muchos recursos libres y se diversifica rápido en muchas especies, hay una radiación adaptativa: los pinzones de Galápagos, con picos para semillas, insectos o cactus.
Divergente o convergente
Evolución convergente: grupos no emparentados, bajo presiones parecidas, llegan a formas parecidas. Deja órganos análogos: misma función, distinto origen. El ala de un ave y la de una mariposa; la forma de pez del delfín y del tiburón.
Para armar un árbol sirven los homólogos, no los análogos: un ala no hace parientes a un ave y una mariposa.
Los árboles filogenéticos
Un árbol filogenético muestra quién desciende de quién. Las puntas son grupos actuales; cada nodo (bifurcación) es un ancestro común; sobre las ramas se marcan las novedades que aparecieron en ese linaje y comparten todos sus descendientes (vértebras, patas, huevo con amnios, pelo, plumas). Dos grupos son más cercanos cuanto más reciente es su ancestro común. Por eso las aves están más cerca de los lagartos (y de los cocodrilos) que de los mamíferos.
Las pruebas
Anatomía comparada: los órganos homólogos y los vestigiales.
Bioquímica: todos los seres vivos usan ADN, el mismo código genético y los mismos 20 aminoácidos: señal de un ancestro común. Y cuantas más diferencias hay en la secuencia de una proteína o de un gen entre dos especies, más lejano es su ancestro común.
El ritmo y nuestra propia rama
¿El cambio es parejo? El gradualismo dice que sí: pequeños cambios constantes. El equilibrio puntuado (Eldredge y Gould, 1972) dice que muchas especies quedan casi iguales mucho tiempo y cambian en lapsos geológicamente cortos. Los dos patrones aparecen en el registro fósil.
En la evolución humana, la bipedestación vino antes que el cerebro grande: Australopithecus afarensis, de hace unos 3 millones de años, caminaba erguido con un cerebro del tamaño del de un chimpancé. Después vinieron Homo habilis (herramientas de piedra), Homo erectus (el primero en salir de África), los neandertales, y Homo sapiens, en África, hace unos 300 000 años.
Cómo reconocerlo
2. Mismo origen y distinta función: homólogo (divergente). Misma función y distinto origen: análogo (convergente).
3. En un árbol, buscá el nodo más reciente que une a dos grupos: ése es su ancestro común.
4. Para datar: cada vida media que pasa, queda la mitad del isótopo.
Se encuentra un hueso con un 12,5 % del carbono 14 que tendría un organismo vivo. La vida media del carbono 14 es de 5730 años. ¿Qué antigüedad tiene? ¿Serviría el mismo método para un fósil de un dinosaurio de 70 millones de años?
La idea: mientras un organismo vive, intercambia carbono con el ambiente y su proporción de C-14 es la de la atmósfera. Al morir deja de incorporarlo, y el que tiene decae: cada 5730 años queda la mitad.
Antigüedad: 3 × 5730 = 17 190 años.
Control: 1/2 × 1/2 × 1/2 = 1/8 = 12,5 %: tres mitades seguidas.
El dinosaurio: 70 millones de años son más de 12 000 vidas medias del C-14. Quedaría una fracción tan chica que no se puede medir: después de unos 50 000 años el método deja de servir. Para esas edades se fechan las rocas volcánicas que están por encima y por debajo del fósil, con isótopos de vida media de miles de millones de años, como el potasio-argón.
Dónde se pierde el punto: en pensar que el 12,5 % se pierde «de a 12,5 %» (no: cada vida media se va la mitad de lo que queda) o en multiplicar por la cantidad perdida (87,5 %).
Una planta de 2n = 14 produce, por un error en la meiosis, gametos 2n. Al autofecundarse da una planta 4n = 28. ¿Es una especie nueva? Explicalo con el concepto biológico de especie.
Sí: es un caso de especiación simpátrica por poliploidía, que en plantas puede ocurrir en una sola generación.
El híbrido 3n: en la meiosis no puede repartir tres copias de cada cromosoma en partes iguales: sus gametos salen desbalanceados y casi siempre es estéril.
Con otras 4n: gametos 2n + 2n = 4n, fértiles.
Conclusión: la planta 4n puede tener descendencia fértil sólo con otras 4n. Está aislada reproductivamente de la población de la que salió (por una barrera poscigótica: la esterilidad del híbrido), sin que haya habido ninguna barrera geográfica. Según el concepto biológico, es una especie nueva.
Por qué en plantas y casi nunca en animales: muchas plantas se autofecundan o se reproducen asexualmente, así que una sola planta 4n puede fundar una población. En animales con sexos separados haría falta otro individuo 4n del sexo opuesto, y además la poliploidía suele alterar el desarrollo.
Dónde se cae la mayoría
- Decir que dos especies son distintas porque no se parecen. El criterio es el aislamiento reproductivo: hay razas de perros muy distintas que son la misma especie.
- Usar órganos análogos para emparentar grupos. El ala del ave y la de la mariposa son convergencia, no parentesco.
- Leer un árbol como una escalera, con los humanos arriba y los demás «menos evolucionados». Todas las puntas son grupos actuales, con la misma cantidad de tiempo de evolución.
- Creer que la mula es estéril por ser «mezcla». Es estéril porque su número de cromosomas es impar y sus cromosomas no se aparean en la meiosis.
- Datar con carbono 14 un fósil de dinosaurio. Después de unos 50 000 años casi no queda carbono 14; para millones de años se usan otros isótopos.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Macroevolución: especiación y árboles filogenéticos →Dónde entra este tema en el parcial
- Segundo parcial — La sala de evolución del museo15 puntos · resuelto paso a paso
Los otros temas de la unidad 10
Evolución