sábado, 10 de febrero de 2018

Neodarwinismo y selección natural



El concepto de evolución se debe a Darwin, quien desarrolló una teoría que actualmente conocemos como Darwinismo. Se trata de un concepto que se ha conseguido superar en la actualidad, aunque propuso dos conceptos muy importantes, el fitness y el de selección natural.

Neodarwinismo y biologia

El fitness es una palabra inglesa que significa adecuación, y se trata del número de descendientes que deja un organismo a lo largo de su vida, siendo una característica individual. El fitness es un carácter calculable, aunque en la gran mayoría de veces es, más bien, estimable. Esto ocurre en especies que tienen una vida muy larga, como una encina de 200 años, por lo que debe realizarse una estima de su fitness.

En cuanto a la selección natural, se trata de una selección que se realiza sobre el fitness de los seres vivos para su supervivencia, dándose una integración de todo, ya que estas capacidades y características que representa el organismo son su fitness y, por tanto, su capacidad de crear descendencia.

- Neodarwinismo


Hoy en día el Neodarwinismo incorpora además algunos conceptos desconocidos para Darwin como es la mutación. La mayor parte de estos conceptos genéticos se deben a científicos como Mendel y Dobzhansky.

Mendel estableció los conceptos de descendencia, gen, alelo, genotipo, fenotipo, etc. Mendel estableció el concepto de genotipo utilizando organismos muy sencillos, dando con un sistema muy simple: el color de la flor está determinado por un gen con dos alelos, uno dominante (que convencionalmente se representa en mayúsculas) y un gen recesivo (en minúsculas). Lo primero que descubre Mendel es que el alelo dominante lo es tanto si está en homocigosis como si está en heterocigosis.

Es simplemente que el gen codifica la síntesis de un enzima que permite la producción de un pigmento para la flor. Si el gen es dominante, está presente y es funcional, el enzima es funcional y la planta tiene el pigmento. En el caso del heterocigoto, basta con la copia de un alelo para que se produzca el pigmento. El homocigótico recesivo carece de la capacidad de producir un pigmento. La recesividad indica la falta de facultades. Mendel establece que, aunque pueda haber ‘’n’’ genotipos, fenotipos puede haber menos. Con esto se trata de explicar que la expresión genética no tiene por qué ser igual que la constitución genética.

La interacción genotipo x ambiente es la responsable de que un genotipo no siempre produzca el mismo resultado (fenotipo). Esto puede afectar a todas y cada una de las características del organismo. Clausen, científico de origen escandinavo trabajó en EE. UU. en la década de los 50 aprovechando una característica de las plantas: la clonación. Clausen tomó la planta Achillea (compuesta herbácea) y cultivó a nivel del mar una serie de genotipos. Obtuvo plantas de diferentes tamaños.

Tomó esquejes de estas plantas y las plantó en otros medios (rocoso) y en zonas más altas (una en una zona media-alta y otra a gran altura). Al observar los resultados comprobó que las plantas genéticamente más altas a nivel del mar no tenían por qué ser las más altas en las otras parcelas. No había correspondencia con los genotipos en los distintos jardines. El genotipo ha interaccionado con el ambiente. El genotipo es más alto si está creciendo a nivel del mar pero no tiene por qué serlo a mil metros de altura. No hay una correspondencia univoca entre genotipo y fenotipo porque el fenotipo depende del ambiente (Fenotipo = Genotipo x Ambiente).

Dobzhansky, por otro lado, es un científico ruso que en EE.UU. impulsó la genética. Aportó muchos datos a las teorías de Mendel, es un genético cuantitativo que explica la herencia bajo datos matemáticos.

- Selección natural


Tenemos que saber que la selección natural tiene en cuenta la fertilidad o fecundidad y la artificial no.

+ Selección estabilizadora


Existen caracteres poligénicos, en los que se implican muchos genes que forman una distribución normal (en una representación de la frecuencia poblacional frente al estado de un carácter). La distribución normal se calcula por ‘’como de ancha o estrecha sea la campana de Gauss’’, lo que se conoce como desviación típica (S). Esta desviación tiene las mismas unidades que la media (si es altura, la media es en metros y la desviación típica también en metros).

Si la desviación típica es pequeña, la normal es alargada y, si la desviación típica es grande, es achatada. Vemos un caso como el anterior de Causen, donde aplicó una selección: dejó reproducirse solo a las plantas de altura intermedia, dejando fitness 0 para el resto (altas y bajas), de manera que los valores de fitness de las plantas de altura intermedia aumentaron.

Si se realiza el mismo proceso generación tras generación (generación 1, generación N…) se disminuye la variación en la población, ya que se está disminuyendo la desviación típica. La media del carácter no ha cambiado, es decir, la media de la generación 1 es igual a las de las generaciones N. Cuando se penalizan los extremos (altas y bajas), las medias no varían. Al final del proceso las plantas obtenidas son poco variables. La selección estabilizadora hace disminuir la desviación típica, pero no la media, cuando se ‘’castigan los extremos’’, es decir, se les da un fitness igual a cero.

+ Selección direccional


La selección direccional se produce cuando se favorecen algunos de los valores extremos del carácter. Suponiendo como un carácter el peso de la semilla (bellota) en una encina: hay encinas que producen bellotas finas y otras gordas. Mientras más gorda es la bellota más fuerte es la encina, más sobreviven y, por tanto, llegaran a reproducirse. La selección está favoreciéndolas.

Después de x generaciones todas las encinas tendrán bellotas gordas. La media del carácter habrá aumentado pero la desviación típica no se conoce. Hablamos de selección direccional siempre y cuando se premia a un valor extremo del carácter, se beneficia, tiene más fitness, etc. (‘’Cuanto más mejor’’).


+ Selección disruptiva


A partir de una población con características de valor normal se obtienen dos poblaciones bimodales (tienen dos modas) que no coinciden con la media. Un ejemplo es el de los pájaros pinzones de Darwin. Los pinzones son unos pájaros muy comunes, de los cuales se descubrieron ejemplares de la misma especie con distintos tipos de pico (de culmen).

Representando estadísticamente esta población, Darwin observó que existían pinzones con el culmen pequeño, intermedio y muy grande. Lo interpretó como una adaptación a los distintos tipos de alimentación de los pinzones en las islas Galápago. Cuanto mayor es el culmen, mayor es la musculatura para aportar fuerza al pico. En los pinzones de culmen pequeño hay poca fuerza en el pico, teniendo una alimentación basada en insectos. Se castigaban los valores intermedios y se favorecían los extremos, existiendo por tanto tres modas.

Disrupción es separación, castigando este tipo de selección a la moda, los valores intermedios, y separando los valores extremos del carácter. Si la penalización es tan grande que llega a tocar el eje de abscisas (frecuencia 0) estamos hablando de la formación de dos especies distintas, procedentes de una especie ancestral anterior. Ya no hay posibilidad de intercambio. La selección disruptiva es una combinación de dos tipos de selección direccional opuestos. Son situaciones complejas de selección direccional.

- La nueva síntesis


A finales del siglo XX se produce un nuevo cambio de paradigma que modernizaron el concepto de evolución: La nueva síntesis. Eldredge & Gould en 1972 proponen que el concepto clásico de evolución (gradualismo filetico en el que la evolución es constante y lenta) en realidad es de la siguiente forma: hay periodos de tiempos en los que hay un cambio muy activo y, posteriormente, hay tiempos geológicos en los que no se producen cambios fenotípicos.

Esto se vuelve a interrumpir por cambios activos, y así sucesivamente. Por tanto, podemos decir que la evolución es un proceso no constante, si no con periodos de estasis (periodos de aparente ‘’no cambio’ o ‘’no evolución’’’). Para llegar a esta conclusión se realizaron estudios paleontológicos.

¿Por qué ocurren estos cambios en la evolución? La primera explicación fue de tipo ecológico. Los cambios evolutivos se producían por cambios en el ambiente. Si el ambiente cambia fuertemente se producen cambios evolutivos grandes. Si los cambios ambientales se ralentizan o desaparecen, los organismos cesan de evolucionar. Son equilibrios puntuales. Está en equilibrio de forma puntuada por momentos de cambio. La visión de la evolución, gracias a esta última teoría, se ve enriquecida.

----------

Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, estudiante de Biología en la Universidad de Málaga.