Teorías de la Evolución: De Lamarck a la Síntesis Evolutiva Moderna

Lamarck y la Primera Teoría Evolutiva

Jean-Baptiste Lamarck fue el primero en elaborar una teoría evolucionista razonada. Conocida como la teoría de los caracteres adquiridos o transformismo, sostiene que, para adaptarse al medio, los animales desarrollan las estructuras y los órganos que les son necesarios (la necesidad crea al órgano). Según Lamarck, estas nuevas características son transmitidas a los descendientes y, de este modo, se van produciendo cambios que van modificando las especies.

Aunque en la actualidad esta teoría no se acepta porque defendía que los caracteres adquiridos individualmente, en su adaptación al medio, son heredados por los descendientes, hay que valorar positivamente algunos de sus postulados:

• Afirma la existencia de un proceso evolutivo.
• Propone un mecanismo para explicar ese proceso.
• Justifica que las estructuras anatómicas están relacionadas con su función.
• Sostiene que los organismos se adaptan al medio en el que viven, lo cual provoca cambios en ellos.

Ilustración de las jirafas según Lamarck:

1. Los antecesores de las jirafas tenían el cuello y las patas más cortas que las jirafas actuales.
2. Los esfuerzos por obtener las hojas de las partes altas de los árboles les hicieron alargar el cuello y las patas hasta su longitud actual.
3. Los descendientes habrían heredado esas características.

Darwin y la Teoría de la Selección Natural

Charles Darwin propuso la teoría de la evolución por selección natural. Los principios básicos del darwinismo son:

1. Los individuos que conforman cualquier población de seres vivos presentan diferencias anatómicas, fisiológicas o de comportamiento.
2. Se produce un mayor número de cada clase de organismos de los que pueden sobrevivir hasta reproducirse. Como el número de individuos de cada especie permanece más o menos constante, se deduce que muchos mueren.
3. El hecho de que nazcan más individuos que los que logran sobrevivir implica que existe entre ellos una competencia por el espacio, el alimento y la procreación. Se trata de la denominada lucha por la supervivencia, uno de los aspectos más conocidos de esta teoría.
4. Los individuos cuyas variaciones les facilitan la supervivencia en un determinado ambiente se ven favorecidos, en comparación con los que están mal adaptados. Esta característica se conoce como selección natural.
5. Al reproducirse, los individuos supervivientes dan origen a la siguiente generación, de manera que las variaciones más favorables se van transmitiendo a la descendencia.

Al cabo de muchas generaciones, si se producen cambios importantes respecto a la población inicial, pueden originarse nuevas especies.

Ilustración de las jirafas según Darwin:

1. En las poblaciones de jirafas existía cierta variabilidad inicial en cuanto a la longitud del cuello y las patas.
2. La selección natural favorecería a los individuos de cuello y patas más largos, que dejarían más descendencia.
3. Con el tiempo, cada vez habría más jirafas con el cuello y las patas largos.

Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución

Darwin no supo dar una explicación satisfactoria al origen de la variabilidad inicial entre los individuos de la misma especie. El desarrollo de la genética permitió revisar y completar la teoría darwinista. Por una parte, el descubrimiento de las leyes de Mendel posibilitó la comprensión de la naturaleza de las características hereditarias. Por otra parte, se averiguaron las causas de la variabilidad que existe en las poblaciones:

• La reproducción sexual y la recombinación genética, que se produce durante la meiosis.
• Las mutaciones, que provocan cambios rápidos en los genes.

Preguntas y Respuestas sobre las Teorías Evolutivas

• ¿Qué significa "la función crea al órgano"?: Significa que los seres vivos evolucionan para adaptarse a mejores formas de vida, y aquellos órganos que no utilizan tienden a desaparecer.
• ¿Por qué no fue aceptada la teoría de Lamarck?: Porque los caracteres adquiridos durante la vida de un individuo no son hereditarios.
• ¿Qué oposición encontró Lamarck?: Principalmente, la de los antievolucionistas.

Conceptos Fundamentales de Ecología y Adaptación

Definiciones Clave

• Ecología: Estudio de las interacciones de los organismos entre sí y con el medio ambiente.
• Ecosistema: Conjunto de seres vivos y no vivos que existen en un lugar determinado y que guardan relaciones entre sí.
• Adaptación: Adecuación evolutiva (morfológica, fisiológica o de comportamiento) de los organismos a un ambiente determinado.
• Margen de tolerancia: Intervalo de valores de un factor ecológico, dentro del cual una especie puede desarrollarse y reproducirse.
• Capacidad de carga (K): Número máximo de individuos que una población puede tener.
• Clímax: Punto de máximo desarrollo de una comunidad, donde existe el máximo de biodiversidad y estabilidad.
• Regresión: Pérdida de una parte importante de las poblaciones de una comunidad.
• Organismos homeotermos: Mantienen su temperatura interna de forma constante. Ejemplos: el perro, el ser humano.
• Organismos poiquilotermos: Adaptan su temperatura interna a la del medio. Ejemplos: la luciérnaga, un gusano subterráneo.
• Medio hipertónico: Solución con mayor concentración de soluto en el medio externo, lo que provoca que una célula pierda agua y pueda morir por deshidratación.
• Medio hipotónico: Solución con menor concentración de soluto en el medio externo en relación con el medio citoplasmático de la célula.
• Ósmosis: Paso de agua a través de una membrana semipermeable (como la membrana celular) desde la solución más diluida a la más concentrada.
• ¿Qué hacen los peces en el agua salada para evitar que el agua salga?: Para compensar la pérdida de agua, el animal excreta sales por las branquias y produce poca orina y muy concentrada.
• Factor limitante: Aquel que se encuentra más próximo al valor a partir del cual un organismo no puede desarrollarse convenientemente.
• Factores ecológicos: Características del medio ambiente que afectan a los seres vivos. Pueden ser abióticos o bióticos.
• Factores bióticos o biocenosis: Organismos que comparten el mismo medio natural. Ejemplos:
  1. Relaciones intraespecíficas: Interacciones entre organismos de la misma especie.
  2. Relaciones interespecíficas: Interacciones entre organismos de distintas especies.

Las Poblaciones

Una población es un grupo de organismos pertenecientes a la misma especie que viven en el mismo territorio y que pueden reproducirse entre sí.

Tipos de Poblaciones

• Colonial: Los individuos que constituyen una colonia están unidos y relacionados entre sí, y proceden de la reproducción asexual de un mismo progenitor. Ejemplo: colonia de coral.
• Familiar: Los individuos que constituyen una familia proceden de una pareja de animales cuya descendencia, más o menos numerosa, se mantiene unida. Ejemplo: familia de elefantes.
• Estatal: Estos individuos, que proceden de una hembra fundadora, presentan una diferencia anatómica y fisiológica que permite una división del trabajo comunitario. Ejemplo: panal de abejas.
• Gregaria: Estos individuos tienden a vivir juntos con el fin de ayudarse mutuamente. A veces, estas agrupaciones son transitorias, como en el caso de las migraciones. Ejemplo: manada de ñus.

Dinámica de las Poblaciones

Teoría (sin efecto negativo): Curva exponencial creciente (curva hipotética). Al principio no hay muchos individuos y los descendientes no pueden ser numerosos, con lo que la población aumenta poco. Con el incremento del número de individuos, la reproducción aumenta y la población crece considerablemente.

Realidad (con efecto negativo): Curva sigmoidea.

1. Fase de latencia: Crecimiento inicial lento.
2. Fase exponencial: Crecimiento rápido.
3. Fase estacionaria: El crecimiento se ralentiza y fluctúa en torno a un máximo de población.

Las Comunidades

Una comunidad o biocenosis es un conjunto de poblaciones que viven en la misma área y que se relacionan entre sí.

Biodiversidad: Variedad de especies de una comunidad o de un ecosistema.

Dinámica de las Comunidades

Una sucesión ecológica es una secuencia de comunidades que se suceden en el tiempo y se deben a cambios en el medio físico, de tipo climático o causados por la misma comunidad o por seres vivos ajenos a ella, que traen consigo modificaciones temporales en el ambiente.

Sucesión Primaria

1. Una zona deshabitada es colonizada por organismos pioneros con pocos requerimientos nutritivos, como líquenes y musgos, y después herbáceas.
2. El suelo se enriquece progresivamente y aumenta la biodiversidad (matorrales).
3. La progresiva evolución termina originando una comunidad con un máximo de grado de estabilidad, llamada clímax (variedad de árboles).

Pueden pasar cientos y miles de años hasta que una sucesión primaria origine la comunidad clímax, ya que de manera simultánea debe ir formándose el suelo como resultado de la transformación de la roca subyacente. Ejemplo: la creación de un estanque en una zona árida, donde no hay vida vegetal primaria (algas) y se debe ciclar desde el comienzo (colonización de bacterias nitrificantes).

Sucesión Secundaria

Si una comunidad pierde una parte importante de sus poblaciones, se dice que ha sufrido una regresión. Tras una regresión, comienza un nuevo proceso evolutivo que origina una nueva comunidad: este hecho se conoce como sucesión secundaria. Las regresiones pueden estar causadas por múltiples factores: alteraciones climáticas, procesos geológicos catastróficos (erupciones volcánicas, avalanchas,…) o acciones humanas (incendios, sobreexplotación…). Ejemplo: campos de cultivos abandonados.

Cómo Evolucionan los Parámetros

La sucesión sigue reglas generales en las que determinados parámetros tienden, según el caso, a maximizarse o minimizarse. En cualquier caso, la sucesión produce ecosistemas cada vez más estables y más resistentes a las perturbaciones, así que suele describirse como un proceso de maduración. El estado más o menos ideal al que apuntan los cambios de la sucesión se llama clímax.

• Factores abióticos o biotopo: Condiciones físicas y químicas que influyen en los seres vivos. Ejemplos:
  1. La luz solar es necesaria para mantener la vida en la Tierra.
  2. La concentración de oxígeno de la atmósfera disminuye con la altura.
  3. La temperatura es un factor decisivo en la actividad fisiológica de los seres vivos.
  4. El agua es una sustancia esencial e indispensable para los seres vivos.
  5. La concentración de sales minerales es determinante en el medio acuático.

Organismos

• Euriocos: Organismos que tienen un amplio margen de tolerancia ante las variaciones de su medio. Por este motivo, pueden vivir en ambientes en los que se produzcan cambios importantes durante todo el año. Ejemplo: bosque templado, donde las variaciones del clima durante el año provocan que solo algunas especies puedan vivir en regiones con estaciones muy marcadas.
• Estenoicos: Organismos que tienen un margen estrecho de tolerancia ante las variaciones de su medio. Por ello, viven en lugares donde no se producen grandes cambios en las condiciones ambientales. Están muy bien adaptados al medio. Ejemplo: selva tropical, donde su uniformidad climática (temperatura y humedad elevadas permanentes) permite que los organismos no necesiten adaptaciones a los cambios de estos factores.

Adaptaciones de los Seres Vivos

Adaptaciones a la Escasez de Agua

• El cactus almacena agua en tejidos especiales, tiene hojas duras, coriáceas y reducidas de tamaño para evitar la pérdida de mucha agua.
• El dromedario produce agua en el organismo por reacciones metabólicas, sus productos de excreción tienen muy poca agua.

Adaptaciones a los Cambios de Temperatura

Adaptaciones al Frío

• La caída de las hojas en otoño, debido a que en esta estación las horas de luz se reducen, la radiación solar pierde fuerza y los suelos muchas veces se hielan, dificultando la captación de agua y nutrientes por parte de las raíces. En estas condiciones, la productividad de las hojas disminuye.
• La concentración de individuos para aumentar la temperatura común, como las moscas.

Adaptaciones al Calor

• El perro jadea, ya que no posee glándulas sudoríparas. Los animales de sangre caliente (incluido el ser humano) poseen estas glándulas para poder bajar la temperatura corporal cuando esta sube. En el momento en que el cuerpo empieza a calentarse, las glándulas sudoríparas cubren ciertas zonas de la piel con una fina capa de líquido (en su mayor parte agua) que, al evaporarse, la enfrían; la piel entonces va extrayendo calor del cuerpo en este proceso.

Adaptaciones a la Luz

• Las plantas epífitas, que buscan la luz trepando unas sobre otras.
• Las rapaces nocturnas tienen unos ojos adaptados a la luz escasa.

Adaptaciones a la Concentración de Sales

• Peces de agua salada (medio hipertónico): La regulación osmótica en los peces óseos de agua salada, para compensar la pérdida de agua, el animal excreta sales por las branquias y produce poca orina y muy concentrada.
• Peces de agua dulce (medio hipotónico): Regulación osmótica en los peces de agua dulce. Para compensar la entrada de agua, los peces de agua dulce no beben y eliminan orina muy abundante y con pocas sales.
• La gaviota: Las aves marinas expulsan una solución salina elevada gracias a sus glándulas salinas, conectadas con los orificios nasales, lo que les permite beber agua del mar.
• Retama: Algunos arbustos secretan sales por las hojas y seleccionan las sales del suelo.

Adaptaciones a la Falta de Oxígeno

• Algunos animales, como las llamas, viven a grandes altitudes, ya que aumenta la ventilación pulmonar y la cantidad de glóbulos rojos y la hemoglobina.

Adaptaciones a la Falta de Alimentos

• El oso almacena reservas en el organismo.

Relaciones Interespecíficas

• Depredación (+ -): Un organismo (depredador) se alimenta de otro (presa) al que mata. Entre ambos se establece una relación de lucha por la supervivencia: uno vive a expensas del otro. Ejemplo: Los depredadores como el tigre, el zorro, etc., presentan adaptaciones para la captura de las presas, y estas muestran adaptaciones destinadas a la defensa o a la huida.
• Parasitismo (+ -): Un organismo (parásito) vive a costa de otro (hospedador) del que obtiene alimento y al que perjudica hasta el punto de poder producir su muerte. Ejemplo: Muchas enfermedades que afectan a los seres vivos se deben a animales parásitos como la tenia.
• Competencia (- -): Dos especies luchan por conseguir el mismo recurso (territorio, alimento,…). La competencia suele producirse entre especies con necesidades muy semejantes. Ejemplo: Competencia por la luz en un bosque. La competencia ha tenido gran importancia en la evolución de las especies, ya que ha sido un factor de selección natural.
• Comensalismo (+ =): Una especie (comensal) obtiene alimento de los restos que deja otro o de sus productos de excreción, sin causarle ningún perjuicio. Ejemplo: Los animales carroñeros esperan a que los depredadores terminen de comer para acabar con los restos del cadáver.
• Simbiosis (+ +): Dos especies se benefician mutuamente al asociarse. La unión es tan íntima que, habitualmente, los organismos no pueden vivir separados. Ejemplo: Los líquenes son los resultados de la asociación de un alga (que aporta nutrientes orgánicos) y un hongo (que proporciona humedad).
• Mutualismo (+ +): Es una interacción biológica similar a la simbiosis, pero la unión entre los organismos no es ni permanente ni imprescindible. Ejemplo: Las garcillas bueyeras se alimentan a la vez que libran a los búfalos de parásitos.