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La evolución biológica incluye dos ideas básicas: que la vida ha cambiado a lo largo del tiempo, y que especies distintas tienen antepasados comunes.

El primer ser vivo apareció en la Tierra hace unos 4000 millones de años.Todas las especies que existen en la actualidad descienden de ese primer antecesor.

Los fósiles son restos de organismos, o de su actividad, que vivieron sobre la Tierra en épocas pasadas y que han quedado preservados.

El estudio de los fósiles nos permite conocer cómo eran los seres vivos que habitaban el planeta en épocas pasadas y nos ha revelado que los seres vivos cambian con el paso del tiempo.

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Doctrina filosófica que defiende que los seres vivos han surgido de un acto creador y que, por tanto, no son fruto de la evolución.

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La deriva genética, junto con la selección natural, la migración y la mutación, es uno de los mecanismos básicos de la evolución.

En cada generación, algunos individuos, pueden dejar más descendientes que otros (y genes, por supuesto). Estos genes de la generación siguiente pueden ser genes de individuos afortunados (con suerte), no necesariamente individuos más saludables o mejores. Esto es la deriva genética. Si se produjera en TODAS las poblaciones no evitaría las extravagancias del cambio.

Antes hemos usado este dibujo hipotético. La deriva genética afecta las características genéticas de una población pero, no como la selección natural, a través de un proceso completamente azaroso. Aunque la deriva genética es un mecanismo de la evolución, no funciona para producir adaptaciones.

Error de muestreo y Evolución

La deriva genética, uno de los mecanismos básicos de la evolución, es simplemente el equivalente evolutivo a un error de muestreo.

Imagine un juego en el que tiene una bolsa con 100 bolitas, 50 son marrones y 50 verdes. Saca 10 bolitas de la bolsa. Luego imagine que la bolsa es llenada con 100 bolitas, con la misma proporción de verdes y marrones que señalamos al principio. El juego puede parecerse al siguiente esquema:

Está claro que la proporción de bolitas verdes y marrones variará alrededor de 5:5, 6:4, 7:3, 4:6.

Esto muestra cómo es la deriva en una población. Debido a algunos factores azarosos, los genes en una generación no se presentan en proporciones idénticas en la generación siguiente, y a esto lo llamamos evolución. También es posible que la frecuencia de genes para el color marrón se incremente en una población de escarabajos, sin la ayuda de la selección natural. Aunque esto también es evolución, ésta será debida a un cambio, pero sin selección.

La deriva genética tiene importantes efectos en la evolución

1) Reduce la variación genética en las poblaciones, reduciendo potencialmente la capacidad de la población de desarrollar una respuesta a nuevas presiones selectivas.

2) Actúa rápidamente y tiene efectos más drásticos en poblaciones pequeñas. Este efecto es especialmente importante en especies en peligro y raras.

3) Contribuye a la especiación. Por ejemplo, una población pequeña y aislada puede separarse de una población más grande a través de la deriva genética.

Efectos de la deriva genética

Como en un error de muestreo, la deriva genética puede originar pérdida de variabilidad genética en las poblaciones.

Disminución de la variabilidad: Imagine que el porcentaje esperado de la bolsa de bolitas presenta las siguientes relaciones: 5:5, 6:4, 7:3, 4:6, 8:2, 10:0, 10:0, 10:0, 10:0, 10:0… ¿Por qué esperamos la relación 10:0 ? Porque si las bolitas verdes fueron extraidas previamente, no podremos volver atrás. A partir de ahora, sólo podremos extraer bolitas marrones. El dibujo de abajo ilustra este proceso, comenzando con la cuarta extracción.

Lo mismo puede suceder en las poblaciones. Si el gen para el color verde sale de la población por acción de la deriva, el gen se va por las buenas, a menos que una mutación o el flujo génico reintroduzca el gen verde.

La situación 10:0 ilustra uno de los más importantes efectos de la deriva genética : reducir el porcentaje de variabilidad genética en una población. Y con menos variabilidad genética, hay menos material para que actúe la selección natural. Si los genes verdes salen de la población por acción de la deriva, y la población termina en una situación en la que sería más ventajoso tener los genes verdes, la población entonces, tiene mala suerte.

La selección no puede aumentar la frecuencia del gen verde, porque no tiene material para seleccionar. La selección sólo actúa sobre las variaciones que están presentes en la población, no puede crear variaciones.

El impacto de la deriva en pequeñas poblaciones

El ejemplo de la bolsa de bolitas también puede ilustrar por qué la deriva afecta más a las pequeñas poblaciones. Imagina que la bolsa sólo tiene 20 bolitas (una bolsita) y que sólo sacamos 4 bolitas para representar la frecuencia genética de la generación siguiente. Podría suceder algo como lo que se ve en el dibujo de abajo:

Observe como ha cambiado rápida y drásticamente la proporción de las bolitas verdes y marrones. El mismo proceso se da en pequeñas poblaciones. En todas las poblaciones puede darse la deriva, pero en las más pequeñas la deriva es más rápida y tiene efectos más drásticos. Esto puede ser un problema para especies en peligro que tienen poblaciones de pequeño tamaño.

Cuello de botella y efecto del fundador

La deriva genética puede causar la pérdida de variabilidad genética en pequeñas poblaciones. El cuello de botella se produce cuando el tamaño de una población se ha reducido en una generación. Porque la deriva genética actúa más rápidamente para reducir la variabilidad genética en poblaciones pequeñas, sometida a un cuello de botella puede reducirse mucho la variabilidad genética, aunque el cuello de botella no se produzca por varias generaciones. Esto puede observarse en las bolsas de bolitas del dibujo, en la generación 2, un pequeño muestreo origina un cuello de botella.

Reducir la variabilidad genética significa que la población puede no ser capaz de adaptarse a nuevas presiones de selección, como los cambios climáticos o la proporción de recursos disponibles, porque la variabilidad genética sobre la que la selección actúa se ha perdido por la deriva.

Un ejemplo de cuello de botella

Los elefantes marinos del norte han sufrido una reducción de su variabilidad genética, a partir de una población cuello de botella sobre la que los humanos ejercieron su influencia en 1890.La caza redujo el tamaño de su población a unos 20 individuos, para fines del siglo XIX. Actualmente su población se ha recuperado, supera los 30.000, pero sus genes aún llevan las huellas del cuello de botella: tienen mucha menos variabilidad genética que las poblaciones de elefantes marinos del sur que no fueron tan intensamente cazados.

Efecto del fundador

El efecto del fundador sucede cuando se inicia una nueva colonia a partir de unos pocos miembros de una población original. El tamaño de esta pequeña población significa que la colonia puede:

– Presentar menos variabilidad genética que la población original.

– Mostrar una frecuencia no al azar de genes con respecto a la población original.

Por ejemplo, la población Afrikaner de habitantes alemanes en África del Sur desciende principalmente de unos pocos colonos. En la actualidad, la población Afrikaner tiene una frecuencia extremadamente alta de los genes que causan la enfermedad de Huntington, porque los colonos alemanes originales eran portadores de una frecuencia alta de ese gen. Este efecto es fácil de reconocer en enfermedades de origen genético, aunque el efecto del fundador afecta la frecuencia de toda clase de genes.

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Los archivos de la Tierra

En el yacimiento de Lo Hueco (Cuenca) se han hallado rocas con información que permite saber cómo era esta zona hace 70 Ma y qué organismos vivían allí.
Las rocas son los “archivos” en los que la Tierra guarda información.
Así:

Los fósiles nos informan sobre la vida en el pasado. Un fósil es cualquier resto de un organismo del pasado que se ha conservado.

La naturaleza y la composición de las rocas informan sobre el proceso que las formó y las condiciones en que lo hizo.

El modelado de las rocas informa sobre el agente que lo realizó. Por ejemplo, una duna nos habla de la labor del viento y de sus características.

Las estructuras de las rocas nos informan de los esfuerzos a los que fueron sometidas.

Principio del actualismo

El análisis de un fósil, por ejemplo, el esqueleto de un titanosaurio de Lo Hueco, permite conocer su longitud, deducir el peso que tendría el organismo vivo, su modo de desplazamiento, su alimentación, la dimensión de su cerebro, etc. Para ello, los paleontólogos utilizan su conocimiento de los organismos actuales, los comparan con ellos y establecen similitudes y diferencias.

Leer las rocas

La geología el origen, formación y evolución de la Tierra, los materiales que la componen y su estructura. Para ello, utiliza principios generales básicos.

Tres de los principios fundamentales de la geología son los siguientes:

El principio de horizontalidad original de los estratos. Los sedimentos se depositan formando capas horizontales o estratos.

El principio de continuidad lateral de los estratos. Todos los puntos de un estrato, situados en el mismo plano horizontal, tienen la misma antigüedad.

El principio de superposición de los estratos. Los sedimentos se depositan unos sobre otros. Así, en una serie de estratos que se halle en su disposición original, el estrato ubicado más abajo es el de mayor antigüedad y el de arriba, el más moderno.

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Las mareas modifican el nivel del mar cada día. Son cambios cíclicos de escasa amplitud , poco duraderos y de efectos locales, por lo que mientras que una zona del planeta tiene marea alta, hay marea baja en otra.

Sin embargo, los cambios eustáticos son modificaciones del nivel del mar de mayor amplitud de mucha mayor duración y afectan simultáneamente a todo el planeta.

Los cambios eustáticos pueden producirse por diferentes causas:

Variación del volumen de agua de los océanos. El clima ha cambiado muchas veces a lo largo de la historia de la Tierra. En las glaciaciones, parte del agua que se evapora del mar precipita en forma de nieve en los continentes y se acumula como hielo. Esta agua no vuelve al océano y, en consecuencia, desciende el nivel del mar.Asimismo, la variación de la temperatura de los océanos genera contracciones o dilataciones del agua que modifican su volumen.

Variación en la forma de las cuencas oceánicas. Diversos procesos geológicos internos pueden elevar o hundir el fondo oceánico y alterar su forma. El cambio del nivel del mar con este origen puede alcanzar los 350 m.

La suma de ambos procesos puede explicar ascensos o descensos del nivel del mar inferiores a 500 m. En consecuencia, los cambios eustáticos resultan insuficientes para explicar la presencia de fósiles marinos a miles de metros sobre el nivel del mar.

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Las mareas modifican el nivel del mar cada día. Estos son cambios cíclicos escasos y poco duraderos, por lo que mientras en una parte del mundo la marea está alta, en la otra está baja. Sin embargo los cambios eustáticos son modificación del nivel del mar de mayor amplitud en mucho tiempo afectando a la vez en todo el planeta.
Estos cambios eustáticos se deben a:
--> Variación del volumen de los océanos: durante muchos años el clima de la tierra ha cambiado. En las glaciaciones el vapor de agua pasa a ser nieve que nunca vuelve al mar, por lo que el nivel del mar sufre un gran descenso.
Asimismo, la variación de la temperatura de los océanos genera contracciones o dilataciones en el agua modificando así el volumen, incluso aunque no cambie la proporción de agua existe en continentes y océanos.
--> Variación en la forma de las cuencas oceánicas: los diversos procesos geológicos internos pueden elevar o hundir el fondo oceánico y alterar su forma.
El cambio del nivel del mar con este origen puede alcanzar los 350m.

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Las grandes aves corredoras como el ñandú suramericano, el avestruz africano y el emú australiano son especies diferentes pero muy semejantes entre sí. Su actual distribución geográfica se explica suponiendo que el antecesor común de esas aves vivía hace unos 200 Ma en el continente que ocupaba el hemisferio sur de Pangea.

El cambio en la disposición de los continentes a lo largo de la historia de la Tierra nos ayuda a comprender la distribución geográfica de otros grupos de seres vivos, como la de los mamíferos marsupiales restringidos actualmente al continente australiano.

HOMOLOGÍAS:

Al comparar las extremidades de todos ellos y comprobamos que están constituidas por las mismas piezas. La razón de esta semejanza es que los tres proceden de un lejano antecesor común, estas similitudes estructurales heredadas se les llama homologías y a los órganos a los que afectan, órganos homólogos.
Analogías, de diferentes antecesores pero con estructuras similares.

CÉLULAS Y MOLÉCULAS:

Comparar secuencias de ADN de dos especies, o secuencias de aminoácidos de dos proteínas, es un buen método para deducir su parentesco. Cuantas más diferencias se detecten, más lejos en el tiempo se encontrará su antecesor común.

Filogenia

La filogenética es la parte de la biología evolutiva que se ocupa de determinar la filogenia, y consiste en el estudio de las relaciones evolutivas entre diferentes grupos de organismos a partir de la distribución de los caracteres primitivos y derivados en cada taxón

SALTACIONISMO FRENTE A GRADUALISMO

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Podremos encontrar fósiles en la mayoría de los lugares en los que quedan expuestas rocas sedimentarias tales como arcillas, esquistos y calizas. Los huertos, las zanjas de carreteras o vías y las canteras o minas son zonas que nos facilitan la obtención de fósiles, aunque hay otras zonas más difíciles para conseguirlos como los acantilados de las zonas costeras (Algarve portugués), desiertos o zonas áridas (Sáhara o Desierto del Gobi) y cadenas montañosas o terrenos accidentados (Nepal o Chile).

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Es necesario saber que el tiempo de la Tierra no se divide solamente en eras. Los expertos lo dividen en:

Eón. Un eón es cada una de las divisiones que comprende alrededor de 1,000 millones de años, pero esta cantidad puede ser mucho mayor o menor. Existen 4 eones, de los cuales el Hádico, el Arcaico y el Proterozoico comprenden lo que anteriormente se llamaba “Precámbrico”, correspondiente a los 4 millones de años antes de que aparecieran animales con caparazón duro.

Era. Subdivisión de los eones, divididos en períodos. A cada era atañe una flora y una fauna específicas.

Diagrama de la escala de tiempo geológico. / Autor: United States Geological Survey.

Período. Es cada una de las divisiones de las eras. Por ejemplo, la era Paleozoica se divide en los períodos Cámbrico, Ordovícico, Silúrico, Devónico, Carbonífero y Pérmico.

Época. Subdivisión más larga que una Edad pero más corta que un Período. Ayuda a especificar las condiciones de un momento determinado. Ejemplo: el Holoceno y el Pleistoceno son épocas del Período Cuaternario, que a su vez forma parte de la Era Cenozoica.

Edad. Subdivisión de una época. Rupeliense y Chattiense son los nombres de las edades de la época del Oligoceno.
¿CUÁĹES SON LAS ERAS GEOLÓGICAS?

Conocer cada uno de los eones puede facilitar la comprensión de las eras. Entonces, las características de los eones son las siguientes:

-Hádico. Se trata del eón más antiguo, durante el cual la Tierra soportó el embate de numerosos asteroides, lo que propició que las capas externas del planeta se fundieran y comenzaran a vaporizarse la atmósfera y los océanos. Comprende desde la formación de la Tierra, hace aproximadamente 4.5 billones de años, hasta hace unos 4,000 millones de años.

''Hace unos 542 millones de años, durante el fanerozoico, aparecieron los primeros animales de caparazón duro.'
1.- Arcaico. Segundo eón más antiguo. Comenzó hace unos 4,000 millones de años y finalizó unos 2,500 millones de años atrás. Existía una gran actividad volcánica; gran parte de las rocas arcaicas son ígneas o metamórficas. Exhibe las primeras evidencias de vida primitiva en el planeta:

Eoarcaico. Es aquella primera parte del Eón Arcaico que comprende el tiempo después de que la corteza terrestre se solidificó. Data de hace 4,000-3,600 millones de años. No obstante la recién solidificada corteza, es probable que algunas zonas aún estuvieran ocupadas por lava o material fundido.

-Paleoarcaico. Comenzó hace 3,600 millones de años y terminó unos 3,200 millones de años atrás. De esta era data la forma de vida más antigua de la que se tiene constancia: bacterias primitivas.

-Mesoarcaico. ¿Datación? 3,200-2,800 millones de años atrás. Existía un supercontinente nombrado Vaalbará, que comenzó a formarse hace unos 3,600 millones de años, pero se fragmentó precisamente durante esta era.

-Neoarcaico. Data de hace 2,800-2,500 millones de años. Los organismos fotosintéticos comenzaron a liberar una enorme cantidad de oxígeno, lo que años después resultó tóxico para la mayoría de los organismos anaerobios (capaces de sobrevivir sin oxígeno) que predominaban.

2.- Proterozoico. Comprende desde alrededor de 2,500 millones de años hasta hace 542 millones de años, aproximadamente. En este tiempo, la atmósfera acumuló gran cantidad de oxígeno en comparación con los eones anteriores, ocurrieron las primeras glaciaciones de las que se tiene registro y las formas de vida adquirieron un desarrollo más complejo, al tiempo que emergieron los primeros organismos pluricelulares:

Paleoproterozoico. Inicio: 2,500 millones de años. Término: 1,600 millones de años. Es en esta época en la cual se produjo la Gran Oxidación o la Catástrofe del Oxígeno, resultado de los altos niveles de oxígeno liberados durante el Neoarcaico, que acabó con la vida de la mayor parte de los seres anaerobios que existían. ''La era Paleozoica culmina justo cuando Pangea emerge como supercontinente.''

Mesoproterozoico. La segunda era del Eón Proterozoico ocurrió hace 1,600-1,000 millones de años. Se experimentó un desarrollo avanzado de las placas continentales y la evolución de la reproducción sexual, hecho que  permitió el crecimiento de organismos más complejos.

-Neoproterozoico. Es la tercera y última era del Proterozoico, y data de 1,000-542 millones de años. Es posible que en esta era se desarrollaran los primeros seres pluricelulares, como parecen sugerir los fósiles encontrados. Otro aspecto llamativo de la era es la cantidad de importantes glaciaciones ocurridas; el hielo pudo alcanzar zonas cercanas al ecuador.

3.- Fanerozoico. Se extiende desde hace unos 542 millones de años, hasta el presente. Lo más importante que sucedió en este tiempo es la aparición de los primeros animales de caparazón duro y la abundancia y diversidad de estos organismos:

Paleozoico. Se extiende desde hace 542-251 millones de años y culmina justo cuando Pangea emerge como supercontinente. Durante esta era la Tierra pasó por una serie de cambios geológicos y climáticos trascendentales, así como un rápido desarrollo de los animales y la colonización definitiva de tierra firme. Fósiles de amonites, moluscos comunes que aparecieron durante el Devónico, período dentro de la Era Paleozoica.                                                                                      Del Paleozoico proviene una gran cantidad de fósiles de trilobites, artrópodos marinos cuyo cuerpo estaba dividido en 3 lóbulos bien diferenciados. Abundaban también los moluscos y los corales, y los anfibios adquirieron un mayor tamaño. Ya hacia el final de la era comenzó el desarrollo de los reptiles. En suma, los animales se diversificaron hasta componer los grandes grupos que ya se conocen: anfibios, reptiles, peces, etcétera.                                                   Es probable que el clima haya sido cálido y húmedo, aunque a mediados de la era se haya vuelto ligeramente más seco. El Ordovícico y el Silúrico se caracterizaron por el efecto invernadero, mientras que el Cámbrico, al principio templado en su clima, se volvió más caluroso durante su transcurso. El nivel de oxígeno aumentó, en tanto los nieles de dióxido de carbono se redujeron. También al final del Paleozoico aparecieron las primeras plantas con semillas, muy primitivas aún.                                                                                                 El supercontinente Gondwana se había formado durante el Paleozoico temprano y hacia el final se formó el supercontinente Pangea.

Mesozoico. Se le conoce popularmente como la “era de los dinosaurios”, “era de los reptiles” o “era de las cícadas” debido al dominio de esta flora y fauna en tal tiempo. Comenzó hace unos 252 millones de años y terminó hace 66 millones de años atrás. Entre el límite de los períodos Pérmico y Triásico se suscitó una extinción masiva de hasta el 96 por ciento de las especies marinas y un 70 por ciento de los vertebrados terrestres. Al final de la era se produjo la extinción masiva del Cretácico-Terciario, evento en el que desapareció alrededor de tres cuartas partes de las especies vegetales y animales.                                                                                                                                   Pese a estos eventos de extinciones entre sus límites, el Mesozoico experimentó el dominio por tierra, agua y aire de los dinosaurios y los reptiles. Aparecieron las primeras aves, los cnidarios se expandieron y las gimnospermas vieron su número aumentar. Hacia la mitad de la era aparecieron las primeras plantas angiospermas. Las aves y los mamíferos evolucionaron a partir de los reptiles.El clima pudo ser cálido y seco. África y Sudamérica se separaron de la entonces masa de Antártida-Australia y se perfilaron mejor los océanos Índico y Atlántico. Pangea se dividió en dos continentes, uno al norte, Laurasia, y otro al sur, Gondwana. A finales del Mesozoico, la tierra firme tenía un aspecto bastante parecido al de los continentes actuales.

Cenozoico. Inició hace 66 millones de años. Es la “era de los mamíferos” debido a la expansión y diversificación que estos experimentaron. El clima se tornó más frío y se produjeron glaciaciones al inicio del período Cuaternario. Los continentes se movieron y gradualmente ocuparon la posición en la que hoy se encuentran, mientras que el movimiento de la corteza terrestre fue intenso y se desarrollaron numerosas cadenas montañosas que persisten en la actualidad, como los Cárpatos y los Alpes.      Quizá el hecho más destacado de la era Cenozoica es la aparición y evolución del hombre.                                                                                                                                       Las aves y los insectos se diversificaron hasta el punto de conformar los grupos actuales. Los mamíferos se adaptaron a varios medios (terrestre, acuático y aéreo) y alcanzaron un desarrollo superior. Ya existían ballenas, primates, marsupiales, felinos, monotremas y otros animales que están hoy extintos, como los llamados tigres dientes de sable.                                                      El predominio de las plantas angiospermas contrastó con la pobre diversidad de las gimnospermas, de las que las coníferas fueron las más abundantes. Dado que las plantas herbáceas se expandieron por los terrenos, se formaron las primeras sabanas y praderas.