Los 10 pasos evolutivos más relevantes

Martes, 06 de julio de 2010

Los 10 pasos evolutivos más relevantes

La evolución de las especies a lo largo de su historia ha permitido la aparición de cualidades impresionantes a los seres vivos. En este post me gustaría repasar los que creo son los 10 cambios más relevantes que han ocurrido en la historia de la vida en la Tierra desde que aparecieron los primeros seres vivos. Evidentemente estos pasos fueron todos muy graduales y es difícil acotarlos en “un paso”. La lista está ordenada por orden cronológico de aparición partiendo de los primeros seres replicantes cuyas características concretas sólo podemos especular actualmente:

1 - La fidelidad en la copia del DNA

Una bacteria actual comete un error en la copia del DNA cada 10E10 generaciones aproximadamente. Este ratio entre mutaciones y fidelidad permite adaptaciones pero limitando acumular grandes errores rápidamente que acabarían con la especie. La principal artífice de esta maravilla evolutiva se llama DNA polimerasa que por si sola es capaz de copiar fielmente varios miles de bases de DNA antes de cometer un error. Las versiones más avanzadas y que aparecieron más tarde en la evolución de los eucariotas tienen además mecanismos de revisión para minimizar los errores cometidos. Su necesidad para la vida es tal que no existen seres vivos que carezcan de este mecanismo. Sólo algunos virus como el HIV que a cambio utilizan la perfecta maquinaria celular.

2 - El flagelo

Flagelo bacteriano

De esperar a que la comida llegue, a ir a p0r ella. Este uno de los cambios principales cambios que supuso el flagelo. Aunque anteriormente las bacterias desarrollaron pequeños filamentos (cilios) que permitían cierto movimiento lo cierto es que estás estaban totalmente sometidas a las fuerzas que gobiernan el movimiento browniano: Imaginad que estáis dentro de una piscina llena de canicas que se propulsan a toda velocidad en todas direcciones. El flagelo suponía además una mejora en la capacidad de colonizar nuevos y lejanos ambientes o de escapar de circunstanrcias adversas. Puedes ver un vídeo sobre la evolución del flagelo aquí donde se postula su aparición a partir de un organulo destinado a la sujeción.

2 - El fotoreceptor

Y se hizo la luz. La capacidad de reconocer la luz suponía inicialmente acceso a alimento (la síntesis de muchos compuestos orgánicos es catalizada por la luz) y una guía para el movimiento (define arriba y abajo). Sin embargo este pequeño avance sembraría la semilla para dos futuros mecanismos de gran relevancia: la fotosíntesis y la visión. Los fotoreceptores se basan en pigmentos capaces de excitarse con la luz y de transmitir dicho estado excitado a alguna proteína.

3 - La fotosíntesis

¿Quién necesita comida cuando puedes fabricarla? Este es quizás el salto evolutivo más impresionante: la capacidad de producir compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, mucho más abundantes. Estas reacciones requieren de gran energía que los seres vivos obtienen del calor, degradación de otros compuestos orgánicos/ inorgánicos o de la luz. Podéis leer algo más sobre la fotosíntesis en este otro post que escribí. La fotosíntesis no podría ser posible sin los fotoreceptores que además probablemente coevolucionaron con la mejora del flagelo. Ninguno de estos “castillos de naipes” habria aguantado sin la fidelidad en la copia del DNA.

4 - El ciclo de Krebs y la respiración oxidativa

La fotosíntesis trajo consigo una nueva época de problemas u oportunidades según se mire. El principal deshecho de la fotosíntesis es el oxígeno. Una molécula que ahora nos parece inocua pero que cuando apareció era como vivir en un mar de arsénico. El oxígeno tiene la capacidad de oxidar el DNA y las proteínas e interfería en muchas de las reacciones necesarias para las bacterias de la época. La aparición del oxígeno atmosférico probablemente fue un proceso rápido que acabo de un plumazo con la mayoría de las especies. Algunas especies (entre ellas las productoras de oxígeno) desarrollaron mecanismos para inactivar el oxígeno, entre estos mecanismos encontramos la utilización de electrones y protones que reaccionan con el oxígeno produciendo agua. Curiosamente se pueden obtener electrones como productos de deshecho del metabolismo de compuestos orgánicos. La sofisticación del metabolismo de los azucares en el denominado ciclo de Krebs junto a un complejo sistema de transporte de electrones permitió aprovechar al máximo la energía de los compuestos orgánicos.

5 - La célula eucariota

La complejidad de la aparición de la vida es el único hecho comparable a la aparición de la célula eucariota. Se ha especulado que los eucariotas provienen de la simbiosis de varios tipos bacterianos, hipótesis que cobra fuerza con los análisis genéticos. En cualquier caso la aparición de células con núcleo definido y orgánulos es una gran caja negra. Uno de los procesos evolutivos más interesantes que nos quedan por descifrar. El gran avance de la célula eucariota puede describirse con algo tan simple como la compartimentalización. Cada cosa en su rincón. Muchas de las reacciones químicas celulares requieren un ambiente muy específico incompatible con otras reacciones.

6 - La especialización celular

El hijo favorito. Una célula se divide en dos pero no deja lo mismo en cada célula hija: una contiene más deshechos que otra, diferente concentración de proteínas o le falta algún componente. Estos podrían haber sido los antecedentes de la especialización celular. Ocurre actualmente en bacterias, levaduras o algunas algas unicelulares y que en algunos casos viven en colonias, donde algunos individuos se especializan en ciertas funciones en función de su localización dentro de la colonia. La especialización supone una mayor eficiencia. De allí hasta células como las neuronas o los glóbulos blancos quedaría aun un buen trecho.

7 - La reproducción sexual

¡Qué sería de nosotros sin el sexo! Se ha sugerido que la reproducción sexual permite una rápida adaptación de las especies al eliminar rápidamente las mutaciones perniciosas y esparcir las beneficiosas. Su aparición podría estar relacionada con virus y otros parasitos o bien como un resultado colateral de la estrategia de duplicar el genoma para reducir los efectos de las mutaciones. En cualquier caso los seres vivos con reproducción sexual se han diversificado y adquirido una complejidad que ningún ser asexual puede superar.

8 - El desarrollo embrionario

“Nada de lo que te ocurra en la vida te marcará tanto como la gastrulación“. Las instrucciones para formar un cuerpo de forma progresiva y ordenada supusieron el salto entre un mundo de medusas y gusanos al actual. Instrucciones que se encuentran agrupadas en bloques o paquetes genéticos que permiten gran adaptabilidad. Un paso a destacar en el desarrollo embrionario es la gastrulación, que consiste en la invaginación de una capa de células del embrión. Así, a primera vista no parece tan importante pero su aparición supuso la especialización en 3D, como ocurre en la mayoría de animales como nosotros frente a la especialización en 2D que ocurre en los gusanos.

Etapas del desarrollo embrionario humano

9 - El sistema nervioso y el cerebro

Mucho antes de la aparición del sistema nervioso las células se comunicaban solamente mediante contactos con su célula vecina y la emisión de señales, como hormonas. En mi opinión el salto no está tanto en la formación de una red para hacer llegar las señales más rápido sino en una centralización de las señales, que a largo plazo supondría la aparición del cerebro. El estudio de las redes neuronales ha avanzado considerablemente en los últimos años gracias a los estudios en varios animales modelo, especialmente en el gusano C. elegans, del que conocemos la red que forman sus 302 neuronas.

10- La percepción del individuo

Hasta hace unos pocos años se creía que sólo los primates superiores teníamos esta capacidad. Sin embargo varios estudios demuestran que otros mamíferos como el elefante o el delfín, e incluso aves como la urraca poseen dicha habilidad. Se ha especulado que esta capacidad es la precursora de la aparición de lo que llamamos el yo y del pensamiento racional. Si bien este último merecería una escala entera por si mismo.

Edit: me pongo a escribir y ya ni cuento, al final he escrito 11 ejemplos

Dejo fuera de la lista los Los primeros pasos sobre la tierra , la respiración pulmonada, la aparición de las flores y algunas otras maravillas más.

Si te ha gustado la entrada puedes menearla aquí.

Fuente de las imágenes: Flagelo, embriones

Enlaces relacionados:

• Péptidos: ¿La clave para la evolución química? (Ciencia Kanija)
• 40.000 generaciones evolucionando en un tubo de ensayo (Tall&Cute)
• Evolución del sexo (Wikipedia)

Tomado de Tall & Cute