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La selección natural es un mecanismo crítico por el cual los organismos evolucionan, junto con la mutación, la migración y la deriva genética.

Entonces, ¿qué es la selección natural? Es posible que esté familiarizado con la frase supervivencia del más apto, que se ha utilizado una y otra vez, a veces incluso por agentes nefastos que buscan justificar su intolerancia y racismo con conceptos científicos genuinos.

La selección natural se refiere al proceso por el cual los organismos que están más adaptados a un entorno tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse, mientras que los que están menos adaptados tienden a extinguirse. Por lo tanto, los más aptos sobreviven para transmitir sus genes y, en el transcurso de las generaciones, la descendencia adaptada puede reemplazar poblaciones enteras y, con el tiempo suficiente, incluso formar nuevas especies.

Sin la selección natural, es virtualmente imposible entender o explicar cómo los seres vivos han llegado a exhibir su asombrosa diversidad y complejidad.

¿Cómo funciona la selección natural?

Imagine que los escarabajos verdes son más fáciles de detectar para las aves (y, por lo tanto, de comer). Los escarabajos marrones tienen un poco más de probabilidades de sobrevivir para producir descendencia. Transmiten sus genes para la coloración marrón a su descendencia. Entonces, en la próxima generación, los escarabajos marrones son más comunes que en la generación anterior. Crédito: Universidad de Berkeley.

Oirá mencionar la supervivencia y la reproducción con frecuencia cuando se hable de la selección natural. Eso es porque estos factores reflejan si un organismo o una población entera se adapta o no a su entorno.

Al observar las tasas de reproducción y mortalidad, se puede inferir cómo cambiará una población con el tiempo. El mecanismo se puede dividir en cinco pasos básicos: variación, herencia, selección, tiempo y adaptación, abreviado como VISTA.

Mire a su alrededor, verá personas de todas las formas y tamaños. Algunos son más altos mientras que otros son bajos, algunos son negros, otros son blancos, y así sucesivamente. Aunque todos eran parte de la misma especie, hay una gran variación de un individuo a otro. En algunas especies, como los perros, la variación puede ser aún mayor. Las variaciones se deben a mutaciones, que son cambios permanentes en la secuencia de nucleótidos del ADN luego de errores de copia cuando las células se dividen.

Los rasgos que determinan la variación en una población están codificados en el ADN y se heredan de los padres. Cuando los organismos se reproducen, transmiten su ADN a la descendencia, razón por la cual los padres altos tienden a tener hijos altos.

No todos sobreviven o se reproducen por una razón. Ningún entorno puede soportar poblaciones ilimitadas. Entonces, más allá de un umbral, los individuos dentro de una población compiten por comida y pareja, todo mientras evitan a los depredadores. Debido a mutaciones afortunadas, alguna variación permite que ciertos individuos sean mejores que otros para obtener comida, asegurar una pareja o evitar a los depredadores. Por ejemplo, una mutación puede hacer que la piel de un individuo tenga un color diferente, de modo que ahora se mezcle con el medio ambiente, lo que facilita escapar de los depredadores. Este individuo sería seleccionado y eventualmente tendría mejores probabilidades de transmitir sus genes a la siguiente generación.

Los rasgos ventajosos toman tiempo para prevalecer en una población, lo que requiere varias generaciones antes de que los genes de los individuos seleccionados dominen el acervo genético. Estos rasgos heredados no son aleatorios, sino que tienden a ser aquellos que se adaptan un poco mejor a un entorno particular. Después de miles de generaciones, todos los individuos pueden compartir ciertos rasgos que los ayudan a sobrevivir y reproducirse. Piense en la cebra, por ejemplo, donde todos los individuos tienen el mismo pelaje a rayas blancas y negras.

El resultado es una población que se adapta o adapta mejor a ciertos aspectos del entorno. Pero dado que el medio ambiente cambia constantemente, también lo hacen las poblaciones. Bajo la constante rutina de la selección natural, algunas poblaciones se extinguen, mientras que otras cambian y divergen eventualmente para convertirse en nuevas especies.

La selección natural es tan poderosa que los científicos creen que prácticamente todas las especies extintas o existentes pueden rastrear su herencia hasta un único organismo original que apareció hace aproximadamente tres mil millones de años como la primera forma de vida en la Tierra.

La teoría más audaz de la ciencia.

Crédito: Pixabay.

Aunque la selección natural es muy simple de comprender en comparación con otras teorías científicas, la forma en que Charles Darwin la explicó es genial.

El cambio de paradigma que provocó la introducción de la selección natural quizás solo sea igualado por el modelo heliocéntrico de Nicolaus Copernicus, que propuso que el Sol es el centro del sistema solar y los planetas lo orbitan en lugar de la Tierra.

Al igual que Copérnico, quien mostró que la Tierra no es el centro del universo, Darwin demostró que los humanos no están por encima de la naturaleza, sino que se sientan firmemente dentro del orden orgánico de la naturaleza, ni arriba ni abajo.

Cuando salió el libro seminal de Darwin Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural, o la preservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida , fue un gran golpe para los egos humanos.

Pero no debemos cometer el error de pensar que la teoría de Darwin simplemente se le ocurrió en un día como un relámpago. Le tomó décadas de cuidadosas observaciones y estudios del mundo natural hasta que sus ideas estuvieran completamente cocidas.

Ideas preevolutivas

Darwin fue el hombre adecuado en el momento adecuado. Como la mayoría de los hitos en la ciencia, la selección natural se produjo como resultado del trabajo preliminar realizado por otros en el pasado.

Anteriormente, los paleontólogos habían proporcionado pruebas convincentes de que la vida había existido en la Tierra durante mucho tiempo, que cambió con el tiempo y que muchas especies se habían extinguido.

Los primeros evolucionistas como Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) creían que la vida se desarrollaba en una dirección ascendente continua, a partir de la materia muerta, luego de formas unicelulares simples a formas complejas con el tiempo hasta alcanzar la perfección humana. Las especies no se extinguían, argumentaba Lamarck, sino que se transformaban en nuevas especies.

Ahora sabemos que muchas de las ideas de Lamarck estaban equivocadas, pero la teoría de los biólogos franceses tenía algunos conceptos que eran válidos. Según Lamarck, los organismos alteraron sus comportamientos y cuerpos en respuesta a los cambios ambientales. Al cambiar su comportamiento, los organismos también modificaron sus órganos y su descendencia heredaría estas estructuras alteradas. Por ejemplo, Lamarck pensó que las jirafas desarrollaron sus icónicos cuellos y patas largos debido a generaciones de ramoneo en las hojas altas de los árboles.

En opinión de Lamarck, una estructura corporal u órgano se encogería o desaparecería si se usara menos o no se usara del todo. Impulsados ​​por modificaciones hereditarias, todos los organismos se adaptarían a sus entornos a medida que estos cambiaran.

Lamarck estaba equivocado en su opinión de que la evolución es un proceso que se esfuerza hacia una mayor complejidad y perfección. También se equivocó al pensar que los rasgos hereditarios eran impulsados ​​por cambios en el comportamiento, que ahora sabemos que se deben a los genes y sus mutaciones. Sin embargo, la noción de que los organismos heredan los rasgos adquiridos durante la vida de sus padres tiene sentido hasta el día de hoy y las contribuciones de Lamarck ayudan a poner en el mapa la idea de la evolución, en lugar de la del diseño inteligente compartida por los teólogos de la época.

Curiosamente, Darwin y sus contemporáneos encontraron inspiración para la selección natural en la economía. En 1798, un clérigo inglés llamado Thomas Malthus publicó Un ensayo sobre el principio de la población, ya que afecta la mejora futura de la sociedad , en el que argumentó que la sociedad humana tiene límites superiores y no puede crecer sin ser controlada por la naturaleza.

Malthus escribió que el crecimiento de una población no puede superar su capacidad para alimentarse. Según sus cálculos, si cada pareja tuviera cuatro hijos, la población se duplicaría en veinticinco años, y de ahí en adelante seguiría duplicándose. En tal escenario, el crecimiento de la población no sigue una progresión lineal sino geométrica, aumentando en un factor de cuatro, ocho, dieciséis, y así sucesivamente con cada iteración.

Limpiar nuevas tierras para la agricultura y mejorar el rendimiento de los cultivos con tecnología avanzada puede aumentar el suministro de alimentos, pero solo aumentaría aritméticamente, no geométricamente. Inevitablemente, si no se controla, el crecimiento de la población trae hambre y miseria.

Malthus argumenta que la humanidad siempre ha estado controlada por plagas, infanticidios o simplemente postergando el matrimonio hasta la mayoría de edad. El inglés luego señaló que las mismas fuerzas para la fertilidad y el hambre se aplican a los animales y las plantas. Si hubiera un crecimiento ilimitado, el mundo pronto estaría cubierto de moscas y gusanos hasta las rodillas. Pero eso no sucede porque no pueden reproducirse en todo su potencial. Como en la mayoría de las otras especies, la mayoría de las moscas mueren sin tener la oportunidad de reproducirse y son vulnerables a las sequías, los inviernos fríos, los depredadores y una miríada de otros ataques del medio ambiente.

En lugar de tratar a los humanos como individuos, Malthus se alejó y miró a los humanos como un grupo, siendo en esencia uno de los primeros ecologistas de la historia.

Cuando Darwin leyó las ideas de Malthus, quedó claro que los humanos deben evolucionar como cualquier otro animal en la naturaleza. La enormidad del principio del crecimiento exponencial se evidencia mejor con una sola bacteria Escherichia coli . Suponiendo que la división celular ocurre cada 30 minutos, los descendientes de esta célula tardarían menos de una semana en superar la masa de la Tierra.

Lo que es cierto para una bacteria es cierto para un elefante. De hecho, el mismo Darwin usó elefantes como un ejemplo hipotético, mostrando que el número de descendientes de una sola pareja aumentaría a más de 19,000,000 en solo 750 años. Pero claramente, el mundo no está invadido ni por elefantes ni por bacterias. La razón es simple: la mayoría de los descendientes no sobreviven para producir descendencia propia. Cuanto mayor es la propensión de una especie a la sobreproducción masiva, también conocida como superfecundidad, mayor es la proporción de descendientes que no logran reproducirse.

La base de la selección natural presentada por Darwin.

Hablando de la sociedad humana, las pistas relativas a la selección natural abundaron en la selección artificial o la evolución de la cría selectiva dirigida por la mano humana. La historia de la cría selectiva se remonta a hace unos 10.000 años, cuando los cazadores-recolectores comenzaron a criar rebaños y manadas y a cultivar. Los animales individuales que son más sociales, menos agresivos y fáciles de manipular fueron favorecidos por los humanos y se les permitió aparearse, allanando el camino hacia la domesticación. Las ovejas, vacas, perros y gatos domésticos de hoy en día son el resultado de miles de años de crianza selectiva.

Aunque existen diferencias importantes entre la selección natural y la cría selectiva, siendo la principal que la cría selectiva favorece los alelos (formas de un gen) que no contribuyen favorablemente a la supervivencia en la naturaleza, hay una gran sabiduría que aprender de los agricultores y ganaderos. .

Darwin pasó mucho tiempo con los criadores de palomas. Aprendió que los criadores de palomas seleccionan aves individuales para reproducirse con el fin de producir un volante en el cuello. El naturalista británico razonó que la naturaleza debe seleccionar inconscientemente a los individuos más aptos para sobrevivir en su entorno local. Con suficiente tiempo, la selección natural podría aumentar una especie, dando lugar a nuevas partes del cuerpo, desde las alas hasta los ojos.

dos gigantes

Darwin (izquierda) y Wallace. Crédito: Wiki Commons.

Muchos asocian a Charles Darwin con la introducción del concepto de evolución, pero no fue el único científico en el trabajo. Su colega británico Alfred Russel Wallace propuso de forma independiente la teoría de la evolución por selección natural. Los dos tenían una gran relación de respeto mutuo e incluso publicaron artículos científicos juntos.

Wallace viajó por todo el mundo estudiando la naturaleza para recopilar evidencia de sus teorías evolutivas. Es mejor conocido por sus estudios de coloraciones de advertencia en animales, particularmente en la mariposa dorada de ala de pájaro ( Ornithoptera croesus ). Otra contribución importante de Wallace es la teoría de la especiación, que dice que cuando dos poblaciones de una especie se vuelven cada vez más diferentes en fenotipo que ya no pueden cruzarse para formar descendencia fértil, esto puede conducir a la formación de dos especies distintas.

La teoría de la evolución propuesta por Wallace coincidía con las ideas inéditas en las que Darwin había estado trabajando en secreto durante casi 20 años. Los dos mantuvieron correspondencia, intercambiaron ideas y finalmente publicaron sus ideas científicas conjuntamente en 1858, un año antes de que Darwin publicara El origen de las especies .

darwin y el beagle

Las ideas presentadas en El origen de las especies se basaron en gran medida en las observaciones directas de Darwin mientras viajaba alrededor del mundo entre 1831 y 1836. Durante este tiempo, el naturalista británico formó parte de una expedición de exploración realizada por la tripulación del barco HMS Beagle . que hizo paradas en América del Sur, Australia y el extremo sur de África.

En cada parada, Darwin tomó muestras y catalogó plantas y animales locales, que contrastó y comparó. Esto lo llevó a descubrir patrones ocultos en la distribución y características de los organismos, particularmente durante sus observaciones de las Islas Galápagos frente a la costa de Ecuador.

Las islas cercanas de Galpagos tenían especies de pinzones similares pero no idénticas. Aunque diferían muy ligeramente, cada tipo de pinzón se adaptaba bien a sus entornos particulares. Algunos pinzones comían semillas grandes, por lo que tendían a tener picos grandes y duros, mientras que otros comían insectos y tenían picos delgados y afilados. Además, los pinzones de las Galápagos eran similares a los que vivían en la cercana tierra firme de Ecuador, pero diferían mucho de los que se encuentran en otras partes del mundo.

Pinzones de Darwin. Crédito: dominio público.

Gradualmente, Darwin entendió el patrón de los pinzones relacionados pero diferentes. Afirmó que las Islas Galápagos debieron ser pobladas por ofertas del continente vecino. Una vez allí, en cada isla, los pinzones se fueron adaptando gradualmente a las condiciones locales. A lo largo de muchas generaciones, la selección natural condujo a la especiación.

Sorprendentemente, cuando los científicos volvieron a visitar a los pinzones de Darwin, no solo confirmaron su observación, sino que fueron testigos de la evolución que sucedía ante sus propios ojos. En 1972, los biólogos fueron a Daphne Major, una de las islas volcánicas en el archipiélago de Galpagos, y encontraron que la selección natural provocó cambios en la forma y el tamaño del pico de dos especies, el pinzón terrestre mediano ( Geospiza fortis ) y el pinzón de cactus común ( Geospiza scandens ). ).

Durante 30 años, los científicos han estado evaluando pinzones de cactus y en ese tiempo el tamaño de sus picos ha fluctuado, y finalmente ha disminuido en tamaño durante un período de 15 años. Esta es una de las muchas pruebas directas de la selección natural que los científicos tienen ahora a su disposición. Darwin pensó que la selección natural solo era visible durante un período de tiempo extremadamente largo, pero ahora sabemos que se puede ver en movimiento durante toda la vida.

Los conceptos erróneos más comunes sobre la selección natural

¿Quieres decir que los humanos descienden de los monos? Absurdo. Este es el tipo de crítica mal interpretada que Darwin enfrentó en su vida y que algunas personas mantienen hasta el día de hoy.

Los humanos no evolucionaron de los chimpancés ni de ninguno de los otros grandes simios que viven hoy. En cambio, compartimos un ancestro común con los chimpancés que vivieron hace aproximadamente 10 millones de años.

Pero este es solo uno de los muchos conceptos erróneos que rodean a la selección natural o la evolución en general. Por ejemplo, muchas personas malinterpretan la frase supervivencia del más apto para decir que solo los fuertes sobreviven. La frase fue acuñada por el economista británico Herber Spencer y Darwin la incluyó en la quinta edición de Sobre el origen . Por supervivencia del más apto, tanto Spencer como Darwin se refirieron a los organismos que se adaptan mejor a un entorno particular, en lugar de los más aptos físicamente. La forma más sencilla de ver la aptitud desde un punto de vista evolutivo es pensar en cualquier factor que mejore el éxito reproductivo aquí y ahora . Eso es porque lo que puede ser ventajoso ahora puede ser una desventaja varias generaciones más tarde a medida que cambia el entorno.

Otro concepto erróneo común es la idea de que la selección natural es aleatoria. Lo que es aleatorio son las mutaciones, sin embargo, si estas mutaciones aumentan la aptitud, serán seleccionadas por selección natural y transmitidas a la siguiente generación. Con el tiempo, la proporción de la variación introducida por estas mutaciones aumentará en la población. Por lo tanto, la selección natural no ocurre por casualidad porque se puede predecir con bastante confianza qué rasgos se seleccionarán.

Eso tampoco quiere decir que haya garantías. La selección natural es un proceso probabilístico por el cual algunos rasgos hacen más probable que los organismos que los poseen se reproduzcan con éxito. Incluso una pequeña diferencia en el éxito reproductivo, como el 1%, es suficiente para producir un aumento gradual en la frecuencia de un rasgo durante muchas generaciones.

No hay ningún ejemplo de fósiles que no esté de acuerdo con los principios de la selección natural. Muy al contrario, ya que existen bastantes ejemplos de fósiles de transición (una especie extinta que presenta rasgos comunes tanto a un grupo ancestral como a su grupo descendiente derivado), como Archaeopteryx (entre reptiles y aves), Ambulocetus (mamíferos terrestres y cetáceos), o Tiktaalik (peces y tetrápodos).

La selección natural es un componente crucial de la teoría moderna de la evolución y ha resistido la prueba del tiempo durante más de 150 años. Es nuestra teoría única y más importante que explica cómo y por qué la vida es tan maravillosamente diversa.

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