En 1848, en un barrio de Manchester, Inglaterra, alguien capturó una polilla negra entre las polillas claras de los árboles. Era una rareza. Cincuenta años después, en esa misma ciudad, casi todas las polillas eran negras. Nadie las había pintado ni ellas habían cambiado por esforzarse: la población entera había cambiado, y ese cambio muestra cómo actúan los mecanismos de evolución.
Una población es el conjunto de individuos de una misma especie que viven en un lugar y se reproducen entre sí. Para que una población evolucione necesita dos cosas: individuos distintos entre sí, y algo que haga que unos dejen más descendientes que otros. De esas dos cosas va lo que sigue.
Definición
La evolución es el cambio en la frecuencia de los alelos de una población a lo largo de las generaciones. Cambian las poblaciones, no los individuos. El acervo génico es el conjunto de todos los alelos de una población.
De dónde sale la variabilidad#
Si todos los individuos fueran idénticos, no habría nada sobre lo cual actuar. La variabilidad de una población viene de cuatro fuentes.
- Reproducción sexual. Cada gameto recibe una mezcla distinta de cromosomas, los cromosomas intercambian trozos durante la meiosis (entrecruzamiento) y cada fecundación junta dos gametos al azar. Por eso dos hermanos no son iguales, salvo los gemelos idénticos.
- Mutación. Un cambio en el ADN produce un alelo nuevo. Es la única fuente de alelos que no existían en ninguna población, aunque es lenta.
- Inmigración. Individuos que llegan de otra población traen alelos nuevos.
- Emigración. Individuos que se van se llevan sus alelos, y la población puede perder variantes que solo ellos tenían.
Los organismos que se reproducen asexualmente, como una bacteria que se divide, producen copias casi idénticas, y dependen sobre todo de las mutaciones para variar.
Apareamiento: al azar o selectivo#
En un apareamiento aleatorio cualquier individuo tiene la misma probabilidad de reproducirse con cualquier otro, sin importar sus rasgos. En un apareamiento selectivo, los individuos escogen pareja por algún rasgo: el tamaño, el color, el canto. Un pavo real hembra que prefiere colas más vistosas es selectiva.
La endogamia es el apareamiento entre parientes cercanos. No cambia la frecuencia de los alelos, pero sí hace que más individuos tengan dos copias iguales de un gen, es decir, que haya más homocigotos. Si en la familia circula un alelo recesivo dañino, la endogamia hace más probable que dos copias se junten en un mismo hijo. Por eso, en los programas de conservación de animales en peligro, con pocos individuos vivos, se vigila con cuidado quién se reproduce con quién.
Los cuatro mecanismos de la evolución#
Selección natural#
Es el mecanismo que Darwin describió. En una población hay variación en un rasgo; ese rasgo se hereda; y algunos individuos, por tenerlo, sobreviven más y dejan más hijos. Con las generaciones, el alelo favorable se vuelve más común.
Ejemplo. En una finca hay una plaga de escarabajos verdes y cafés que viven sobre hojarasca seca. Los pájaros ven mejor los verdes y se comen más. Si el color es hereditario, los cafés dejan más hijos. Tras varias generaciones, la mayoría de los escarabajos son cafés: nadie «decidió» cambiar, solo sobrevivieron más los mejor camuflados.
Deriva genética#
Es un cambio en las frecuencias de los alelos por puro azar, y pesa mucho en poblaciones pequeñas. Si en una colonia de 10 ranas solo 2 llevan un alelo raro y un deslave se lleva a esas 2, el alelo desaparece sin que fuera mejor ni peor. Hay dos casos famosos. El cuello de botella: un desastre reduce la población a unos pocos sobrevivientes, y su acervo génico es solo una muestra del original. El efecto fundador: unos pocos individuos fundan una población nueva, como los que llegan a una isla, y esa población hereda solo los alelos de esos fundadores.
Flujo génico#
Es el movimiento de alelos entre poblaciones por la migración de individuos o de gametos (el polen que arrastra el viento, por ejemplo). Tiende a hacer más parecidas a las poblaciones entre sí. Si de pronto no hay contacto entre dos grupos, cada uno puede cambiar por su lado.
Mutación#
Ya la viste como fuente de variabilidad. Como mecanismo, proporciona la materia prima: cada mutación nueva cambia un poco las frecuencias. Casi siempre es neutra o dañina; muy de vez en cuando es útil, y entonces la selección natural puede aumentarla.
| Mecanismo | Qué cambia | Ejemplo |
|---|---|---|
| Selección natural | Favorece a los mejor adaptados | Escarabajos cafés en hojarasca seca |
| Deriva genética | Cambia por azar, sobre todo en poblaciones chicas | Un deslave elimina el alelo raro |
| Flujo génico | Mueve alelos entre poblaciones | Aves que migran y se cruzan con otra población |
| Mutación | Crea alelos nuevos | Un cambio de color en el pelaje |
Cómo se ve el cambio en números#
Evolucionar es cambiar frecuencias, y las frecuencias se cuentan. Supón que en la finca de los escarabajos hay 200 individuos y 50 son cafés: la frecuencia del color café es 50 ÷ 200 = 0,25, o sea 25 %. Si los cafés sobreviven el doble que los verdes, en la generación siguiente puede haber 80 cafés en 200, es decir, 40 %. Una generación más y se acerca al 57 %. Ningún escarabajo cambió de color: lo que cambió fue cuántos de cada tipo quedan.
Así se estudia la evolución en la práctica: se cuenta una muestra en un momento, se vuelve a contar después, y se compara. Si la frecuencia sube o baja más de lo que explicaría el azar, hay que buscar qué mecanismo la mueve.
Las polillas de Manchester#
La polilla del abedul (Biston betularia), la «mariposa de Manchester» de los textos, tiene una forma clara y una oscura. Antes de la Revolución Industrial, los troncos de los árboles de Inglaterra estaban cubiertos de líquenes claros. Las polillas claras se camuflaban y las oscuras, mucho más raras, eran vistas y comidas por los pájaros. Con las fábricas, el hollín del carbón oscureció los troncos y mató los líquenes. Ahora la ventaja la tenían las polillas oscuras. En Manchester pasaron de ser rarísimas en 1848 a más del 90 % de la población a fines del siglo XIX.
En la década de 1950, el médico Bernard Kettlewell soltó polillas marcadas de ambas formas en bosques manchados y en bosques limpios, y observó que los pájaros se comían más las que contrastaban con el tronco. Cuando se aprobaron leyes de aire limpio a partir de 1956 y bajó el hollín, volvieron a dominar las claras. Es un caso de selección natural medido en directo.
Fíjate en lo que no pasó: las polillas no se pusieron oscuras por necesidad. Los alelos para el color oscuro ya existían por mutación, y el ambiente cambió cuál era ventajoso.
Errores frecuentes#
- Decir que un individuo evoluciona. Un individuo no cambia sus genes; la que cambia es la población.
- Pensar que la selección natural «crea» la variación. La variación ya estaba por mutación y reproducción sexual; la selección solo filtra.
- Creer que evolución es progreso hacia algo mejor. Es adaptación al ambiente de ese momento, y si el ambiente cambia, cambia lo que conviene.
- Confundir deriva con selección. La deriva es azar y no depende de que el rasgo sea útil.
Ponte a prueba#
Menciona tres fuentes de variabilidad genética en una población.#
Reproducción sexual (entrecruzamiento y fecundación al azar), mutación e inmigración o emigración de individuos.
¿Qué efecto tiene la endogamia sobre los genotipos de una población y por qué es peligrosa?#
Aumenta la proporción de homocigotos. Es peligrosa porque aumenta la posibilidad de que dos copias de un alelo recesivo dañino se junten en un mismo individuo.
Un huracán deja solo 5 individuos de una población de plantas. ¿Qué mecanismo actúa y por qué?#
Deriva genética, en la forma de cuello de botella: los 5 sobrevivientes llevan solo una muestra de los alelos originales, por azar y no porque fueran los mejores.
¿Por qué aumentaron las polillas oscuras en Manchester en el siglo XIX?#
Porque el hollín oscureció los troncos, las claras se veían y los pájaros las comían más. Las oscuras sobrevivieron y dejaron más hijos, y el alelo se volvió más común.
¿Qué diferencia hay entre flujo génico y deriva genética?#
El flujo génico mueve alelos entre poblaciones por migración; la deriva cambia las frecuencias dentro de una población por azar.
Fuentes#
También en Biología 10ºDécimo año