Generación Espontánea

En el siglo XVII, era creencia común que Dios había creado las plantas y los animales, Sin embargo, el filósofo griego Aristóteles se cuestionó el origen de la vida y creyó que la vida podría haber aparecido de forma espontánea. La hipótesis de la generación espontánea aborda la idea de que la materia no viviente pensaba que algunas porciones de materia contienen un “principio activo” y que gracias a él y a ciertas condiciones adecuadas podían producir un ser vivo. Según Aristóteles, el huevo poseía ese principio activo, el cual dirigir una serie de eventos que podía originar la vida, poro que el huevo de gallina tenía un principio activo que lo convertía en pollo, el huevo de pez lo convertía en pez, y así sucesivamente. También creyó que la basura o elementos en descomposición podían producir organismos vivos, cuando actualmente se sabe que los gusanos que se desarrollan en la basura son larvas de insectos. La hipótesis de la generación espontánea fue aceptada durante muchos años y se hicieron investigaciones alrededor de esta teoría con el fin de comprobarla. Uno de ellos fue Jean Baptiste Van Helmont, médico belga que realizó un experimento con el cual se podían, supuestamente, obtener ratones, y consistía en colocar una camisa sucia y granos de trigo por 21 días, lo que daba como resultado algunos roedores. El error de este experimento, fue que Van Helmont sólo consideró su resultado y no tomó en cuenta los agentes externos que pudieron afectar el procedimiento de dicha investigación. Si este científico hubiese realizado un experimento controlado en donde hubiese colocado la camisa sucia y el trigo en una caja completamente sellada, el resultado podría haber sido diferente y se hubiese comprobado que los ratones no se originaron espontáneamente, sino que provenían del exterior.

En la Edad Media algunos científicos comenzaron a realizar diferentes experimentos para demostrar la falsedad de esta teoría. A partir del siglo XVII, varios experimentos probaron que lo seres vivos se forman solamente a partir de seres vivos. Fue el caso del científico Francisco Redi quien en 1668 demostró que las larvas de las moscas no se originaban de los alimentos descompuestos si se impedía que las moscas no se posaran en ellos para depositar sus huevos. Hizo un experimento muy simple, colocó trozos de carne en tres recipientes iguales, al primero lo cerró herméticamente, al segundo lo cubrió con una gasa y al tercero lo dejó descubierto.

Luego de un tiempo, observó que el frasco tapado no había gusanos, aunque la carne estaba podrida y maloliente. En el segundo no pudo observar que había huevo de mosca, que no pudieron atravesar la gasa, y el tercer frasco tenía gran cantidad de larvas y moscas. Con este experimento se empezó a demostrar la falsedad de la teoría de la Generación Espontánea.

Teoría de la Panspermia

La teoría de la Panspermia afirma que la vida aparecida en la Tierra no surgió aquí, sino en otros lugares del universo, y que llegó a nuestro planeta utilizando los meteoritos y los asteroides como forma de desplazarse de un planeta a otro. Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas basadas en la química del carbono, importantes en la composición de las formas de vida que conocemos, se pueden encontrar en muchos lugares del universo. El astrofísico Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia por la comprobación de que ciertos organismos terrestres, llamados extremófilos, son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas. A la teoría de la Panspermia también se la conoce con el nombre de ‘teoría de la Exogénesis’, aunque para la comunidad científica ambas teorías no sean exactamente iguales.

Hace 4.500 millones de años, la Tierra primitiva era bombardeada por restos planetarios del joven Sistema Solar, meteoritos, cometas y asteroides. La lluvia cósmica duró millones de años. Los cometas, meteoritos y el polvo estelar contienen materia orgánica. Las moléculas orgánicas son comunes en las zonas del Sistema Solar exterior, que es de donde provienen los cometas. También en las zonas interestelares. Se formaron al mismo tiempo que el Sistema Solar, y aún hoy viajan por el espacio. La panspermia puede ser de 2 tipos: Panspermia interestelar: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre sistemas planetarios. Panspermia interplanetaria: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre planetas pertenecientes al mismo sistema planetario.

Charles Darwin

Charles Robert Darwin nació en Sherewsbury el 12 de febrero de 1809. Fue el segundo hijo varón de Robert Waring Darwin, médico de fama en la localidad, y de Susannah Wedgwood, hija de un célebre ceramista del Staffordshire, Josiah Wedgwood, promotor de la construcción de un canal para unir la región con las costas y miembro de la Royal Society. Su abuelo paterno, Erasmus Darwin, fue también un conocido médico e importante naturalista, autor de un extenso poema en pareados heroicos que presentaba una alegoría del sistema linneano de clasificación sexual de las plantas, el cual fue un éxito literario del momento; por lo demás, sus teorías acerca de la herencia de los caracteres adquiridos estaban destinadas a caer en descrédito por obra, precisamente, de su nieto. Ese alguien fue su tío (y futuro suegro) Josiah Wedgwood, quien intercedió en favor de que su joven sobrino participase en la expedición; entretanto, el propósito de viajar se había consolidado en Darwin desde meses antes, cuando la lectura de las obras del naturalista alemán Alejandro Humboldt suscitó en él un deseo inmediato de visitar Tenerife y empezó a aprender castellano y a informarse acerca de los precios del pasaje.

Teoría de la evolución química

Oparin y Haldane admiten que la atmósfera primitiva de la Tierra estaba constituida por una mezcla de gases muy rica en HIDRÓGENO y pobre en OXÍGENO. Los compuestos mencionados, presentes en mezclas sometidas a la acción de las radiaciones ultravioletas, dieron origen a la formación de moléculas orgánicas tales como AZÚCARES y aminoácidos. La energía necesaria para formar dichas moléculas pudo ser la radiación ultravioleta u otras formas de energía, como las descargas eléctricas, la radiactividad o el calor de las erupciones volcánicas. Se admite que este proceso debió realizarse en el agua, ya que hace 4 000 millones de años, no existía en la atmósfera la capa de ozono que filtra las radiaciones ultravioletas cuyo efecto directo sobre los seres vivos es letal. Se considera que el agua de los océanos primitivos sirvió como filtro permitiendo el desarrollo de las moléculas prebióticas. Esta teoría de Oparin, no fue tomada en cuenta considerando que se contradecían con lo demostrado por Pasteur a cerca de la imposibilidad de originar materia orgánica a partir de inorgánica. Caldo primitivo:

Según Oparin, afirma que en un comienzo, la Tierra era una masa incandescente la cual se enfrió con lentitud a partir de los millones de años. Al enfriarse, la Tierra se formó la parte sólida, con gran contenido de volcanes, los que expulsaron por millones de años materiales sobre la superficie. Junto con estos, se liberaron gases. Las radiaciones de alta energía procedentes del sol, incidieron sobre la mezcla de gases, dando lugar a la formación de moléculas orgánicas. El vapor de agua al descender a las partes frías de la atmósfera cambió al estado líquido, precipitándose en forma de lluvia, la que al caer sobre las rocas aún calientes, se evaporó, repitiéndose este ciclo durante mucho tiempo. Las lluvias arrastraron en su recorrido los compuestos orgánicos, los que se depositaron junto con el agua en las partes bajas. De esta manera, se formaron los océano primitivos, cuya característica principal fue la de conformar un verdadero caldo nutritivo que serviría de alimento a los primeros seres vivos.

El Origen del Hombre

Hoy, 2.000 generaciones después de aquel viaje y con una población mundial de 7.000 millones de habitantes, cuesta pensar que sean los antepasados comunes de todos nosotros. Nuestro ADN revela que todos somos una única raza. Los distintos caracteres sólo son las adaptaciones que nuestros antepasados desarrollaron al poblar los distintos rincones del planeta. Todos somos parientes, no tan lejanos. Nuestra especie, el homo sapiens, nació hace unos 200.000 años. Si la historia de la Tierra estuviera contada en un día, el hombre moderno aparecería 1,7 segundos antes de la medianoche. Somos unos recién llegados. El homo sapiens fue la especie elegida, la que sobrevivió y evolucionó. Otras especies parecidas lo intentaron sin éxito y se extinguieron, como el neanderthal. También el homo sapiens estuvo a punto de desaparecer en varias ocasiones. Su inteligencia, creatividad y las mutaciones genéticas le salvaron de la extinción. Los cambios climáticos provocaron el salto evolutivo de la especie humana.

El término humano, en este contexto, se refiere a los individuos de la especie Homo sapiens. Evidencia morfológica, genética y molecular han determinado que la especie más cercana a Homo sapiens es el chimpancé (Pan troglodytes).2 3 De esta manera, el estudio específico de la evolución humana es el estudio del linaje, o clado, que incorpora a todas las especies más cercancas a los humanos modernos que a los chimpancé. Evidencia molecular4 y paleontológica5 han estimado que el ancestro común entre Homo sapiens y Pan troglodytes, vivió en África entre 5 a 7 millones de años (Ma). A partir de esta divergencia, dentro del linaje hominino continuaron emergiendo nuevas especies, todas ellas extintas actualmente a excepción de Homo sapiens.

Lucy

Lucy es el esqueleto más famoso del mundo. Hace 41 años, un grupo de paleontólogos descubrió en Hadar, al noreste de Etiopía, el conjunto de restos fósiles de un australopiteco que vivió hace 3,2 millones de años. Era una hembra de 1,1 metros de altura y se trató del primer hallazgo de un humanoide en buen estado que logra explicar la relación entre los primates y los humanos. Los trabajos de rescate recuperaron el 40% del esqueleto y tras varios estudios se confirmó que esta Australopithecus afarensis ya caminaba en dos extremidades inferiores. Tiene los pies arqueados como los humanos actuales, lo que indica que era bípeda. El hallazgo la ubica como un ancestro de los Homo sapiens y también como una conexión evolutiva con los primates.

La evolución de las especies

La hipótesis de que las especies se transforman continuamente fue postulada por numerosos científicos de los siglos XVIII y XIX, a los cuales Charles Darwin citó en el primer capítulo de su libro El origen de las especies. Sin embargo, fue el propio Darwin, en 1859, quien sintetizó un cuerpo coherente de observaciones que consolidaron el concepto de la evolución biológica en una verdadera teoría científica. La evolución como una propiedad inherente a los seres vivos ya no es materia de debate entre los científicos. Los mecanismos que explican la transformación y diversificación de las especies, en cambio, se hallan todavía bajo intensa investigación. Dos naturalistas, Charles Darwin y Alfred Russell Wallace, propusieron en forma independiente en 1858 que la selección natural es el mecanismo básico responsable del origen de nuevas variantes fenotípicas y, en última instancia, de nuevas especies. Actualmente, la teoría de la evolución combina las propuestas de Darwin y Wallace con las leyes de Mendel y otros avances posteriores en la genética; por eso se le denomina síntesis moderna o «teoría sintética». Según esta teoría, la evolución se define como un cambio en la frecuencia de los alelos de una población a lo largo de las generaciones. Este cambio puede ser causado por diferentes mecanismos, tales como la selección natural, la deriva genética, la mutación y la migración o flujo genético. La teoría sintética recibe en la actualidad una aceptación general de la comunidad científica, aunque también algunas críticas. Ha sido enriquecida desde su formulación, en torno a 1940, gracias a los avances de otras disciplinas relacionadas, como la biología molecular, la genética del desarrollo o la paleontología. De hecho, las teorías de la evolución, o sea, los sistemas de hipótesis basadas en datos empíricos tomados sobre organismos vivos para explicar detalladamente los mecanismos del cambio evolutivo, continúan siendo formuladas.

La expedición del Beagle

El 27 de diciembre de 1831 el Beagle zarpó de Davenport con Darwin a bordo, dispuesto a comenzar la que él llamó su «segunda vida» tras dos meses de desalentadora espera en Plymouth, mientras la nave era reparada de los desperfectos ocasionados en su viaje anterior, y después de que la galerna frustrara dos intentos de partida. Durante ese tiempo, Darwin experimentó «palpitaciones y dolores en el corazón» de origen más que probablemente nervioso, como quizá también lo habrían de ser más tarde sus frecuentes postraciones. Sin saberlo, Darwin había corrido el riesgo de ser rechazado por Robert Fitzroy, ya que el capitán, convencido seguidor de las teorías fisiognómicas del sacerdote suizo Johann Caspar Lavater, estimó en un principio que la nariz del naturalista no revelaba la energía y determinación suficientes para la empresa.

El estudio de la geología fue, en un principio, el factor que más contribuyó a convertir el viaje en la verdadera formación de Darwin como investigador, ya que con él entró inexcusablemente en juego la necesidad de razonar. Darwin se llevó consigo el primer volumen de los Principios de geología de Charles Lyell, autor de la teoría llamada de las causas actuales y que habría de ser su colaborador en la exposición del evolucionismo; desde el reconocimiento de los primeros terrenos geológicos que visitó (la isla de Santiago, en Cabo Verde), Darwin quedó convencido de la superioridad del enfoque preconizado por Lyell.

Los fósiles

Los fósiles son los restos o despojos de plantas o animales muertos hace tiempo que no sufrieron el proceso de putrefacción y que, al cabo de muchos años, pasaron a formar parte de una corteza de la tierra. Un fósil puede estar formado por el mismo despojo del organismo muerto, por su impresión en el sedimento, o por las marcas que dejó en vida, en tal caso son restos fósiles. Para que la fosilización tenga efecto, es necesario un entierro rápido generalmente por sedimento hídrico. A este proceso le sigue una alteración química, en la que puede añadirse o suprimirse sustancias minerales.

Variabilidad

La variabilidad de una población de seres vivos es la capacidad potencial de cada uno de sus miembros de sufrir modificaciones del conjunto de sus características o atributos observables como resultado de cambios que alteran la información contenida en el genoma heredado de sus progenitores. Esta capacidad de cambio se debe a mutaciones sobre las secuencias de ADN (o de ARN, como ocurre en muchos virus), a la recombinación del material hereditario en las especies con reproducción sexual, así como a cambios sobre los productos de la transcripción que no se deben directamente a alteraciones del ADN, también conocidas como modificaciones epigenéticas. Mutaciones: las mutaciones del material hereditario son la principal fuente de mantención y aumento de la variabilidad genética. Dependiendo de su naturaleza, de la región del genoma en el que ocurren y de su eventual valor de adecuación biológica, las mutaciones pueden tener un efecto deletéreo, neutro o positivo sobre el organismo. Recombinación: A diferencia de la mutación que genera nuevos alelos, la recombinación permite el aumento de la variabilidad a partir de información hereditaria ya existente en el genoma, tanto por permutación cromosómica como por entrecruzamiento (crossing-over) de las cromátidas homólogas de los cromosomas. Modificaciones epigenéticas: Comprenden todos los procesos que ocurren independientemente de los cambios que afectan de manera directa la secuencia de nucleótidos del ADN. Estas modificaciones están asociadas, entre otras, a la acción de moléculas de ARN de pequeño tamaño (micro ARN) llamados ARN de interferencia, que son capaces de modular la expresión génica regulando la sintesis de proteínas involucradas tanto en la maquinaria de transcripción como en la traducción de proteínas. Cabe destacar que, a diferencia de la variabilidad, el término variación biológica se refiere a las modificaciones observadas de hecho en los miembros de una población de seres vivos como resultado de la acción de alguno o de todos los factores antes mencionados. Por ejemplo, la variación genética de una población se puede deber a la acción conjunta de la mutación y la recombinación genética, y se mide como el número de variantes para uno o más genes (alelos), presentes en esa población. Sin embargo, la variabilidad de esta misma población es el resultado esperado de la acción de los factores antes mencionados, independientemente de que tengamos conocimiento de que dichos factores hayan participado en la generación de la variación genética que se está midiendo.

Variabilidad y selección artificial

La mutación, la recombinación génica y las modificaciones epigenéticas son los procesos que determinan la variabilidad en las poblaciones de una misma especie. En la naturaleza estos procesos ocurren de manera constante; sin embargo, el ser humano ha logrado acelerar algunos de ellos y obtener nuevas variedades de individuos. Por ejemplo, las antiguas civilizaciones aplicaron técnicas de selección artificial, basadas en la realización de cruzamientos dirigidos. Como resultado, seleccionó a partir de la variabilidad natural de las plantas de cultivo y animales, obteniendo mejoras en ciertas características que van en su beneficio directo. En la actualidad, mediante el uso de técnicas de inseminación artificial, fertilización in vitro y de ingeniería genética, se obtienen nuevas cepas de vegetales y razas de animales.

Las diferentes razas de perros son un ejemplo de cómo la práctica de la variabilidad, selección artificial y los cruzamientos dirigidos contribuyen a diversificar los fenotipos en las poblaciones de una misma especie.

Variabilidad genética

La variabilidad genética es una medida de la tendencia de los genotipos de una población a diferenciarse. Los individuos de una misma especie no son idénticos. Si bien, son reconocibles como pertenecientes a la misma especie, existen muchas diferencias en su forma, función y comportamiento. En cada una de las características que podamos nombrar de un organismo existirán variaciones dentro de la especie. Por ejemplo, los jaguares del pantanal en Brasil son casi del doble del tamaño (100 kilos) que los jaguares mexicanos (entre 30 y 50 kilos) y sin embargo son la misma especie (Panthera onca). Los casos más evidentes de variabilidad genética de las especies son las especies domesticadas, en donde los seres humanos utilizamos la variabilidad para crear razas y variedades de maíces, frijoles, manzanas, calabazas, caballos, vacas, borregos, perros y gatos, entre otros. Gran parte de la variación en los individuos proviene de los genes, es decir, es variabilidad genética. La variabilidad genética se origina por mutaciones, recombinaciones y alteraciones en el cariotipo (el número, forma, tamaño y ordenación interna de los cromosomas). Los procesos que dirigen o eliminan variabilidad genética son la selección natural y la deriva genética. La variabilidad genética permite la evolución de las especies, ya que en cada generación solamente una fracción de la población sobrevive y se reproduce transmitiendo características particulares a su progenie

Adaptabilidad

Una adaptación biológica es un proceso fisiológico, rasgo morfológico o modo de comportamiento de un organismo que ha evolucionado durante un periodo mediante la selección natural de tal manera que incrementa sus expectativas a largo plazo para reproducirse con éxito. Tiene tres significados, uno fisiológico y dos evolutivos: Algunos fisiólogos utilizan el término adaptación para describir los cambios compensatorios que ocurren a corto plazo en respuesta a disturbios ambientales. Estos cambios son el resultado de la plasticidad fenotípica. Sin embargo, esto no es adaptación y los términos aclimatación y aclimatación son más correctos. En biología evolutiva, la adaptación se refiere tanto a las características que incrementan la supervivencia y/o el éxito reproductivo de un organismo, como al proceso por el cual se adaptan los organismos: Adaptación como patrón: Cualquier carácter, morfológico, fisiológico, de conducta, o de desarrollo que incrementa la supervivencia y/o el éxito reproductivo de un organismo. Por ejemplo, se considera que la presencia de hemoglobina es una adaptación que permite el transporte de mayor cantidad de oxígeno en la sangre. Adaptación como proceso: Los mecanismos por los cuales la selección natural ajusta la frecuencia de los genes que codifican para rasgos que afectan el número de descendientes que sobreviven en generaciones sucesivas, esto es, la aptitud. Por ejemplo, en un taxón el aumento en la concentración de hemoglobina puede considerarse una adaptación a ambientes con baja concentración de oxígeno. Como en este caso los atributos necesarios para la adaptación y para la selección natural incluyen variabilidad, repetibilidad, heredabilidad y supervivencia diferencial de los descendientes, muchos autores consideran que la adaptación es casi sinónima de la selección natural. Existe una diferencia conceptual importante entre la respuesta evolutiva a la selección natural y la selección fenotípica. Mientras que la respuesta evolutiva a la selección natural requiere el estudio del cambio genético que tiene lugar de una generación a la otra, la selección fenotípica describe los efectos inmediatos de la selección en la distribución estadística de los fenotipos dentro de una generación sin considerar la base genética o herencia de los caracteres. Es importante tener presente que las variaciones adaptativas no surgen como respuestas al entorno sino como resultado de la mutación (cambios puntuales en el ADN, reestructuración del ADN, reestructuración cromosómica) y recombinación. La adaptación es un proceso normalmente muy lento, que tiene lugar durante cientos de generaciones y que en general no es reversible. Sin embargo, a veces puede producirse muy rápidamente en ambientes extremos o en ambientes modificados por el hombre con grandes presiones selectivas. La falta de adaptación lleva a la población, especie o clado a la extinción.

Domesticación

La mayoría de las pruebas indican que la domesticación de animales comenzó en algún lugar del Próximo Oriente hacia el 8000 antes de J.C. con la aparición de viviendas permanentes. Lo que debe quedar claro es que desde mucho antes el hombre había aprendido a controlar los movimientos de los animales. En los comienzos del neolítico, hace unos 11000 años, cuando los hombres del Próximo Oriente comenzaban a establecerse en comunidades permanentes, pero aún no agricultoras, comenzaron a guardar cabras y ovejas para utilizarlas como reserva alimenticia dándose así el primer paso para la domesticación. El hecho de que las cabras y ovejas se reúnen en rebaños guiados por un líder y la fácil transferencia de afectos de un cordero o cabrito recién nacido facilitaron enormemente la domesticación de estos animales. Los campesinos del Próximo Oriente también fueron los primeros en domesticar cerdos y tal vez fueron los domesticadores del ganado bovino. Con el tiempo y en otros lugares se domesticaron otros animales como el caballo alrededor del 3000 antes de J.C.