EVOLUCIÓ BIOLÒGICA: TEORIES, PROCÉS, PROVES I EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

L' evolució biològica és el canvi en les propietats dels grups d'organismes en el curs de les generacions. Els grups d'organismes de la mateixa espècie es coneixen com «poblacions biològiques».

En essència, la teoria moderna neodarwinista de l'evolució diu que aquesta consisteix en un canvi gradual de les formes vida. Aquesta va començar - presumiblement - amb una molècula amb la capacitat de replicar-se a si mateixa fa uns 3,5 milions d'anys.

Font: chensiyuan

Amb el pas el temps, va ocórrer una ramificació dels llinatges i van sorgir noves i diverses espècies. Els mecanismes per a aquest canvi evolutiu són la selecció natural i la deriva gènica.

La biologia evolutiva busca entendre l'origen de la diversitat biològica i com es manté. Com és una ciència central en la biologia, és generalment considerada com un pensament unificador, que integra les diferents disciplines de les ciències biològiques.

Aquesta propietat unificadora de la biologia evolutiva va quedar marcada en la famosa frase de Theodosius Dobzhansky: "no té sentit en biologia, si no és a la llum de l'evolució".

Avui dia, la biologia evolutiva ha gaudit de tots els avenços en la ciència, permetent reconstruir filogènies usant nombrosos caràcters moleculars i poderosos anàlisis estadístiques.

Què és el procés evolutiu?

Evolució és un terme que deriva de les arrels llatines evolvere, que es tradueix com desplegar o revelar un potencial amagat. Avui dia, la paraula evolució evoca simplement un canvi. És probable que sigui part del nostre lèxic diari per referir-nos a canvis en un objecte o en una persona.

No obstant això, l'evolució biològica fa referència als canvis en grups d'organismes a través del pas de les generacions. Aquesta definició general d'evolució és usada per Futuyma (2005). És important ressaltar que els organismes com a individus no evolucionen, mentre que els grups d'organismes si.

En biologia, el conjunt d'individus de la mateixa espècie que coexisteixen en temps i en espai són anomenats poblacions. Perquè un canvi en una població sigui considerat evolutiu ha de ser passat d'una generació a una altra per via de l'material genètic.

Teories científiques de l'evolució

Des de temps inmemorales, l'ésser humà ha sentit una curiositat intrínseca per l'origen de la vida i l'existència de l'enorme diversitat que presenten els éssers orgànics.

Com el naturalista britànic Charles Darwin (1809-1882) va tenir un impacte significatiu en el desenvolupament d'aquesta ciència, examinarem les teories proposades abans i després de les seves contribucions.

Abans de Darwin: el creacionisme i la immutabilitat de les espècies

Abans de Darwin, els naturalistes i altres científics es caracteritzaven per mantenir un pensament creacionista pel que fa a l'origen de les espècies.

Es manejava visions essencialistes, on cada espècie tenia una essència immutable i la variació que observàvem en el grup es devien només a imperfeccions de l'ésser. Aquesta concepció era manejada en l'època de Plató i Aristòtil.

Temps després, els cristians van començar a interpretar de manera literal els passatges de la Bíblia, entenent que els éssers orgànics van ser creats en un únic esdeveniment per un ens sobrenatural. Aquesta concepció no permetia canvis en les espècies en el temps, ja que havien estat creades sota la perfecció divina.

Al segle XVIII l'objectiu dels naturalistes era catalogar el pla diví que Déu havia creat. Per exemple, Linné va establir les bases de la taxonomia actual seguint aquesta línia de pensament.

Posteriorment, aquesta visió va ser desafiada per diversos pensadors. La teoria pre-Darwiniana més rellevant de l'època va ser formulada per Jean Baptiste Lamarck. Per a ell, cada espècie s'havia originat de manera individual per mitjà de la generació espontània i era capaç de "progressar" o millorar amb el pas el temps.

Un dels principis més rellevants establerts per Lamarck va ser l'herència dels caràcters adquirits. Aquest naturalista creia que els diferents trets que adquirim al llarg de les nostres vides podien ser passats a la nostra descendència.

Per exemple, sota la visió lamarkiana, 1 fisicoculturista que treballa àrduament tots els seus grups musculars, havia de tenir fills amb músculs desenvolupats. El mateix principi es aplicarí amb el desús dels òrgans.

Contribucions de Darwin i Wallace a la biologia evolutiva: la selecció natural

El nom de Charles Darwin sol aparèixer en la majoria dels textos de biologia, sense importar la seva especialitat. Darwin va revolucionar la biologia, i les ciències en general, amb una magnitud increïble - comparable, per exemple, amb les contribucions de Newton.

En la seva joventut, Darwin mantenia un pensament fidel als ensenyaments bíbliques. No obstant això, acompanyat d'un pensament religiós, Darwin expressava un interès cap a les ciències naturals, de manera que es envoltava de les ments científiques més brillants de moment.

El viatge en el Beagle

La vida de Darwin va fer un gir quan a molt primerenca edat va iniciar un viatge a bord d'l'HMS Beagle, un vaixell britànic que exploraria diferents regions de Sud-amèrica. Després d'un viatge que dur un parell d'anys, Darwin va observar i va recol·lectar una enorme diversitat de fauna i flora sud-americana.

Gràcies a la seva situació financera òptima, Darwin va poder dedicar la seva vida exclusivament al seu treball en les ciències biològiques. Després d'extenses meditacions - i també lectures sobre economia - Darwin va generar la seva teoria de la selecció natural.

La selecció natural és una idea simple i alhora poderosa, sent un mecanisme evolutiu important - tot i que no l'únic, com veurem més endavant.

Aquesta idea no va ser únicament deduïda per Darwin. Un jove naturalista anomenat Alfred Wallace va arribar a idees molt similars de manera independent. Wallace es va comunicar amb Darwin, i tots dos van presentar junts la teoria de l'evolució per selecció natural.

L'Origen de les Espècies

Posteriorment, Darwin presenta la seva obra mestra: "L'Origen de les Espècies", que desplega la seva teoria detalladament i amb evidència robusta. Aquest llibre compta amb sis edicions en què Darwin va treballar al llarg de la seva vida.

La teoria de selecció natural sosté que si hi ha alguna variació útil i heretable en una població d'individus, hi haurà una reproducció diferencial entre els posseïdors de la característica. Aquests tendiran a generar més descendents, augmentant així la freqüència de el tret en la població.

A més, Darwin també va proposar la ancestría comú: totes les espècies han divergit en el temps evolutiu d'un ancestre en comú. Així, tots els éssers orgànics poden ser representats en el gran arbre de la vida.

Després de Darwin: el neodarwinisme i la síntesi

Immediatament després de la publicació de "L'Origen", una gran controvèrsia es va desencadenar entre els científics més importants de l'època. No obstant això, amb el passar dels anys, la teoria va ser gradualment acceptada.

Van existir biòlegs que mai van acceptar les idees darwinianes, de manera que van generar les seves pròpies teories evolutives, avui dia desacreditades gairebé del tot. Exemple d'això són el neo-lamarkisme, la ortogénesis, i el mutacionisme, entre d'altres.

Entre els any 30 i 40 totes les teories anti-darwinistes van ser rebutjades amb l'arribada de la síntesi evolutiva. Aquesta va consistir en la unió de les idees darwinianes amb les contribucions d'una sèrie de genetistes i paleontòlegs com Fisher, Haldane, Mayr, i Wright, entre d'altres.

La síntesi va aconseguir unificar les teories evolutives amb principis genètics correctes, ja que una de les dificultats que va haver d'experimentar Darwin durant el seu treball va ser el desconeixement dels gens com partícules de l'herència.

Evidències de l'evolució: només una teoria?

Avui en dia, l'evolució biològica és un fet recolzat per evidència robusta i abundant. Tot i que els biòlegs no dubten de la veracitat de el procés, en la vida diària solamos escoltar que l'evolució és "només una teoria" - amb connotacions pejoratives.

Aquest malentès part de el fet que el terme "teoria" té diferents significats en la ciència i en vida quotidiana. Per a la majoria de les persones, una teoria és una predicció incerta d'un fet, caracteritzada per tenir fonaments febles. Per a un científic, una teoria és un cos d'idees coherents i estructurades de la manera adequada.

Seguint aquest ordre d'idees, podem concloure que l'evolució és un fet, i hi ha mecanismes per explicar-la, com la teoria de la selecció natural. Les evidències més resaltantes de el procés evolutiu són les següents.

homologia

Dos processos o estructures són homòlogues si el tret va ser heretat directament d'un ancestre en comú. En biologia evolutiva, l'homologia és un punt fonamental, ja que són les úniques característiques que ens permeten reconstruir les relacions ancestre-descendent entre els grups.

homologies morfològiques

Un exemple molt famós d'homologia són els ossos de les extremitats dels tetràpodes. Prenguem tres animals que difereixen en la seva modalitat de locomoció per entendre per què la homologia és una evidència robusta de el procés evolutiu: humans, balenes i ratpenats.

Aquests tres grups comparteixen un pla bàsic estructural en les seves extremitats anteriors, perquè el van heretar d'un avantpassat en comú. És a dir, un tetràpode ancestral tenia un húmer, seguit d'un radi i un cúbit, i finalment una sèrie de falanges.

No hi ha raó funcional per la qual tres animals amb estils de vida tan dispars hagin de compartir un mateix pla d'ossos en les seves extremitats.

Si la vida fos dissenyada, no hi ha raó per construir un organisme aquàtic, un volador i un terrestre amb el mateix pla. Cap enginyer - per més inexpert que sigui - crearia un organisme volador i un nedador de la mateixa forma.

La manera més lògica d'explicar això és per ancestría en comú. Els tres van heretar aquest pla estructural d'un ancestre i van patir les modificacions adaptatives que avui dia observem: ales, aletes i braços.

homologies moleculars

Les homologia no es restringeixen a característiques anatòmiques d'un ésser viu. També poden evidenciar-se a nivell molecular. La informació genètica dels éssers vius s'emmagatzema en l'ADN i es tradueix en forma de triplets: tres nucleòtids corresponen a un aminoàcid.

Una homologia molecular universal és la lectura d'aquest codi genètic, ja que virtualment tots els éssers orgànics comparteixen aquest llenguatge - encara que hi ha excepcions molt puntuals.

El registre fòssil

Quan Darwin proposa la seva teoria de selecció natural, argumenta que totes les formes de transició graduals no són presents en el registre fòssil perquè està incomplet. En contrast, els opositors de les idees darwinianes, veuen la discontinuïtat de l'registre com una prova en contra de la teoria.

Hem de recordar que el procés de fossilització d'un ésser orgànic és un esdeveniment improbable, conjuminat a la probabilitat que un espècimen trobat en bones condicions. Per aquestes raons, menys de l'1% de totes les formes que alguna vegada van viure estan representades en el registre fòssil.

Tot i això, s'han trobat fòssils molt ben conservats que serveix com una "finestra a l'passat". Un dels més famosos és Archaeopteryx. En aquest fòssil ressalten les característiques intermèdies entre un rèptil i una au. Igualment, tenim diversos fòssils d'homínids que ens han permès reconstruir l'evolució dels humans.

Algunes teories alternatives han estat proposades per aconseguir explicar la discontinuïtat de l'registre, com la teoria de l'equilibri puntuat.

Biogeografia

Encara que l'evolució està recolzada per evidència provinent de moltes branques de el coneixement, va ser la biogeografia la que va convèncer a Darwin de la veracitat de el procés evolutiu.

La distribució dels organismes vius sobre el planeta terra no és homogènia, i molts aspectes d'aquest patró poden ser explicats per la teoria evolutiva - i no per la hipòtesi de creació especial.

Quan examinem la fauna de les illes oceàniques (elements aïllats que mai han tingut contacte amb terra ferma), trobem que la composició d'espècies és molt peculiar. Per exemple, això es pot veure a les illes situades a l'Atlàntic Nord, anomenades illes Bermudes.

Els vertebrats (no marins) nadius de la zona són molt pocs, principalment aus, ratpenats migratoris, i sargantanes, entre d'altres. Algunes d'aquestes espècies mostren una relació significativa amb la fauna d'Amèrica de Nord. D'altres, per la seva banda, són endèmiques de l'illa i no es troben en cap altra regió.

Aquest patró de distribució és compatible amb els processos evolutius, ja que la zona és colonitzada específicament amb animals amb capacitat de vol i de dispersar grans distàncies.

Evolució en acció: exemple d'evolució

Un altre malentès en la biologia evolutiva és que es relaciona amb un procés extremadament lent.

Si bé és cert que per obtenir adaptacions complexes com les mandíbules poderoses o ulls amb visions excel·lents, hauríem d'esperar un parell de milions d'anys, hi ha certs processos evolutius que podem observar amb els nostres propis ulls en un període de temps relativament breu.

A continuació analitzarem el cas de l'arna Biston betularia com a exemple d'evolució en acció. Més endavant parlarem de la resistència a antibiòtics ia pesticides, un altre exemple d'evolució que podem observar en un espai curt de temps.

El melanisme industrial i

Un dels exemples més resaltantes en la biologia evolutiva és el melanisme industrial. Aquest fenomen es va documentar durant la revolució industrial i va aconseguir establir una relació entre la variació en la coloració de l'arna Biston betularia i la contaminació del seu hàbitat.

L'arna presenta dues morfologies: una clara i una altra fosca. Abans de la contaminació, la variant dominant era l'arna clara, presumiblement perquè es posava en l'escorça clara dels bedolls i podia passar desapercebuda pels seus depredadors potencials: les aus.

Amb l'arribada de la revolució industrial, la contaminació augment a nivells significatius. L'escorça dels arbres va començar a prendre una coloració cada vegada més fosca i això va generar un canvi en les freqüències de les variants clara i fosca de les arnes.

L'arna fosca va ser la variant dominant per un temps, ja que podia ocultar millor en l'escorça ennegrida.

Posteriorment, es van implementar programes de neteja ambiental que van ajudar a reduir la contaminació ambiental. Gràcies a l'eficiència d'aquests programes, els arbres van començar a prendre novament el seu color característic inicial.

Com podem intuir, la freqüència de les arnes va canviar novament, sent la variant clara la dominant. Així, el procés evolutiu va quedar documentat en un lapse de temps de 50 anys.

Mecanismes de l'evolució

L'evolució biològica és un procés que involucra dos passos: la generació de la variació i després la reproducció diferencial de les variacions, ja sigui per selecció natural o per deriva gènica. Per aquesta raó, el terme selecció natural i evolució no han d'usar-se de manera intercanviable - perquè no ho són.

Sota la perspectiva de la genètica de població l'evolució és el canvi de les freqüències al·lèliques en el temps dins d'una població. Així, les forces que canvien les freqüències al·lèliques són la selecció, la deriva, la mutació i la migració.

selecció natural

Com hem dit anteriorment, la contribució més gran de Darwin a la biologia va ser proposar la teoria de selecció natural. Aquesta ha estat fortament malinterpretada i tergiversada pels mitjans de comunicació, associant-la amb frases errades com: "la supervivència del més apte".

Condicions perquè passi la selecció natural

La selecció natural és una idea simple, amb resultats magnífics. Si un sistema compleix amb les següents característiques evolucionarà - inevitablement - per mitjà de selecció natural:

Aplicacions de la biologia evolutiva

La biologia evolutiva té una sèrie d'aplicacions, tant per a la medicina, agricultura, biologia de la conservació, com per a altres disciplines.

Medicina

La teoria d'evolució és una ciència essencial en el camp de la medicina. Per exemple, ens permet predir el resultat de l'ús indiscriminat d'antibiòtics per al tractament de malalties infeccioses.

Quan apliquem un antibiòtic de manera innecessària o no culminem el tractament mèdic, eliminarem a les variants no resistents, però els individus resistents incrementessin la seva freqüència en la població de bacteris.

Actualment, el tema de la resistència bacteriana davant la majoria dels antibiòtics és un tema d'interès i preocupació mundial. La conscienciació sobre l'ús d'antibiòtics és una manera de minorar aquesta complicació.

Per exemple, el bacteri Staphylococcus aureus és comú és el quiròfans i causa infeccions en els pacients durant les cirurgies.

Avui dia, el bacteri és totalment resistent a una sèrie d'antibiòtics, com la penicil·lina, ampicil·lina, i drogues relacionades. Tot i que s'han generat nous antibiòtics per contrarestar-la, les drogues són cada vegada menys eficients.

La crisi de la resistència és un dels exemples més dramàtics d'evolució, que podem observar amb els nostres propis ulls, de manera que també serveix com a evidència de l'procés evolutiu.

Agricultura i ramaderia

El mateix principi evolutiu es pot extrapolar a l'ús de pesticides per a l'eliminació de plagues, en cultius amb importància econòmica significativa. Si s'aplica per molt temps el mateix tipus de pesticida, afavorirem l'augment de les variants resistents.

De la mateixa manera, els ramaders busquen obtenir als "millors" animals, que maximitzin la producció (de llet, carn, etc). Aquests ramaders seleccionen els individus que ells consideren més útils en termes pràctics. Amb el pas de les generacions, els individus s'assemblen cada vegada més al desitjat per l'humà.

Aquest procés de selecció artificial humana s'assembla a la selecció natural, en termes de l'èxit reproductiu diferencial. Amb la diferència notable que en la naturalesa no hi ha cap ens seleccionador.

Biologia de la conservació

En temes de conservació, l'enteniment de fenòmens com «colls d'ampolla» i la disminució de l'fitness causat per l'endogàmia permet evitar-los i generar plans de conservació que incrementin el fitness i mantinguin a la població "sana".

referències

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologia: ciència i natura. Pearson Educació.
2. Darwin, C. (1859). On the origins of species by means of natural selection. Murray.
3. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Anàlisi evolutiu. Prentice Hall.
4. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
5. Hall, BK (Ed.). (2012). Homology: The hierarchical basis of comparative biology. Academic Press.
6. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrated Principles of Zoology. McGraw-Hill.
7. Kardong, KV (2006). Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw-Hill.
8. Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
9. Losos, JB (2013). The Princeton guide to evolution. Princeton University Press.
10. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell Biology. Pearson.
11. Rice, SA (2009). Encyclopedia of evolution. Infobase Publishing.
12. Russell, P., Hertz, P., & McMillan, B. (2013). Biology: The Dynamic Science. Nelson Education.
13. Soler, M. (2002). Evolució: la base de la Biologia. Projecte Sud.
14. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biology: concepts and applications without physiology. Cengage Learning.
15. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplasy: from Detecting a pattern to Determining process and mechanism of evolution. Science, 331 (6020), 1032-1035.