Biología
Evidencias de la evolución
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Ficha temática

ASIGNATURA: BIOLOGÍA IV

UNIDAD 4 EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS

TEMA 2: EVIDENCIAS DE LA EVOLUCIÓN

Aprendizajes esperados:

  • Comprender cómo las evidencias: anatómicas, paleontológicas, embriológicas, biogeográficas y genéticas comprueban el proceso evolutivo de los seres vivos.
  • Relacionar las aportaciones de diferentes disciplinas científicas las cuales permiten explicar la evolución y su relación con la diversidad biológica.
Recurso educativo desarrollado para el plan de estudios de la ENP de la UNAM. Versión 1.0.0
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CRÉDITOS

ESCUELA NACIONAL PREPARATORIA

  • Hilda Claudia Morales Cortés Jefatura del Colegio de Biología
  • María Teresa Domínguez Magallon Ceyde Silvia MadridProfesoras responsables

Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación

  • Pablo Enrique Zenil Rivas Desarrollo de sistemas
  • Antonio Eder Navarro Mendoza Diana Gabriela Guzmán SánchezDiseño gráfico
  • Jorge Cruz SánchezIlustración
  • Vitza Cabrera Manrique Lidice Mayari Quevedo RodríguezDiseño didáctico
  • Mario Alberto Hernández Mayorga Coordinación del desarrollo
  • Teresa Vázquez Mantecón Coordinación del proyecto

Bibliografía

  • Arita, H. (1998). Sexo peligroso en el lago Victoria. Revista Ciencias, 050, 20- 22.
  • Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2008). Biología: la vida en la tierra [Adobe Digital Editions]. Recuperado de http://unam.libri.mx/libro.php?libroId=150
  • Courtney, M. J. (2001). Adaptive radiation. En: eLS. John Wiley & Sons, Ldt, Chichester. doi.org/10.1038/npg.els.0001782
  • Curtis, H., Barnes, N. S., Sneck, A., & Flores, G. (2000). Biología. Buenos Aires: Editorial Panamericana.
  • Deméré, T., McGowen, M., Berta, A. & Gatesy, J. (2008). Morphological and Molecular Evidence for a Stepwise Evolutionary Transition from Teeth to Baleen in Mysticete Whales. Society of Systematic Biologists, 57, 15-37.
  • Erice, E. V. & González, J. A. (2009). Biología la ciencia de la vida. McGraw-Hill Interamericana
  • Freeman, S. & Herron, J. (2007). Evolutionary Analysis. Prentice Hall: Estados Unidos.
  • Hau, M. & Wikelski, M (2001). Darwin's Finches. En: eLS. John Wiley & Sons Ltd, Chichester. doi: 10.1038/npg.els.0001791
  • Raven, P. H. & Johnson, G. B. (2001). Biology. McGraw-Hill: Estados Unidos.
  • Reznick, D. (2001). Natural Selection: Introduction. En: eLS. John Wiley & Sons Ltd, Chichester. doi: 10.1038/npg.els.0001750
  • Rubio Godoy, M. (2011). Evolución de las ballenas. ¿Cómo Ves?. 22-25.
  • Solomon, E. P., Berg, L. R., & Martin, D. W. (2010). Biología. México: Cengage learning.
  • Thanukos, A. (2008). Bringing homologies into focus. Evolution education and outreach, 1, 498-504
  • University of California Museum of Paleontology. (2014). Understanding Evolution. Recuperado de http://evolution.berkeley.edu
  • Würtz, M. & Repetto, N. (2003). Dolphin and Whales. White Star publishers: Italia.

Para conocer más

  • Camina junto a Darwin leyendo este fascinante artículo de la Revista Digital Universitaria.

Homologías

Analogías

Estructuras vestigiales

Biología molecular

Biogeografía

Registro fósil

Resumen / Evolución de las ballenas

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Evidencias de la evolución
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Introducción

La evolución biológica es el proceso de cambio y diversificación de los organismos a través del tiempo. El cambio evolutivo afecta a los seres vivos en todos sus aspectos, como: morfología, fisiología, comportamiento y ecología; además, involucra los cambios en el material hereditario que, al interactuar con el medio ambiente, determinan cómo serán los organismos.

Charles Darwin se convenció de la evolución de los organismos a lo largo de su viaje de cinco años (1831 - 1836) por el mundo en el barco HSM Beagle. A su regreso a Inglaterra, y durante los años en que escribió su obra más importante El origen de las especies por medio de la selección natural, siguió investigando y descubriendo mayores pruebas de la evolución de los organismos.

Las evidencias más convincentes provenían de la biogeografía de los pinzones en las Islas Galápagos, la paleontología de los fósiles de mamíferos extintos descubiertos en Argentina, así como de la anatomía y la embriología comparadas.

Con el transcurso del tiempo las evidencias han aumentado gracias a otras disciplinas biológicas, como fisiología, bioquímica, ecología, genética, biología molecular, entre otras.

Anatomía comparada
Encuentra las diferencias y similitudes entre las extremidades de los mamíferos.
Mamífero 1Humano / Tomar
falange falange falange falange falange metacarpo carpo cubito radio humero
Mamífero 2Gato / Caminar
falange falange metacarpo carpo cubito radio humero
Mamífero 3Ballena / Nadar
falange falange falange metacarpo carpo cubito radio humero
Mamífero 4Murciélago / Volar
falange falange falange falange falange metacarpo carpo cubito radio humero
Observa:

El radio del mamífero 1 es más grueso que el del mamífero 4.

La forma del húmero del mamífero 3 es muy diferente al del mamífero 2.

La diferencia en la longitud en los carpos, metacarpos y falanges de los mamíferos 1, 3 y 4.

Usa el botón de ayuda, te permitirá discernir las diferencias entre los huesos.

¡Bien!

Como puedes observar todas estas especies presentan los mismos huesos en un orden similar, aunque con muchas diferencias.

Fíjate en los huesos del mamífero #1: los carpios, los metacarpos y las falanges forman una mano, además el pulgar oponible facilita agarrar y manejar objetos con ellas.

Fíjate en los huesos del mamífero #2: el húmero es grueso y resistente, en conjunto con los carpos, los metacarpos y las falanges, forma una pata que soporta el peso, permitiendo el desplazamiento.

Fíjate en los huesos del mamífero # 3 son: gruesos, algunos cortos y otros largos, aptos para sostener las aletas que lo impulsan en el agua.

Fíjate en los huesos del mamífero #4: largos, delgados y ligeros; son los huesos propicios para poder elevarse y volar. Observa como las falanges están especialmente alargadas para poder sostener unas alas.

¡Bien hecho!

Como podrás darte cuenta, estos huesos, en combinación con otros tejidos, forman estructuras más complejas que tienen funciones diferentes en cada especie, pues se han ido modificando para adaptarse a su hábitat

Observa:

Los colores de los huesos resaltan las correspondencias entre las especies.

Todas las especies tienen el mismo número de huesos.

Los huesos presentan la misma disposición, a pesar de cambiar de tamaño.

¡Bien hecho!

Eres muy observador, justo como Darwin, quien en 1859, escribió: "¿Qué puede haber más curioso que el hecho de que la mano del hombre, hecha para coger; la de un topo, hecha para cavar; la pata del caballo, la aleta de la marsopa y el ala del murciélago estén todas construidas según el mismo patrón y encierren huesos semejantes en las mismas posiciones relativas?" Basándose en ésta observación, Darwin concluyó que las estructuras no fueron creadas independientemente, sino que están relacionadas por un linaje común.

El patrón que comparten los huesos de las extremidades de los mamíferos nos indica que tienen un origen en común. A pesar de las diferencias que presentan, al haberse adaptado a diferentes medios o distintas funciones, se puede observar el mismo patrón y un desarrollo similar en todos los mamíferos.

¡Así es!
La homología es la correspondencia de características en distintos organismos debido a que provienen de un antepasado común, es decir, una especie que poseía esa misma característica.
Selecciona los diferentes huesos.
Selecciona tres diferencias que observas en los huesos de cada mamífero.

Ya estableciste que hay diferencias en las extremidades.

¿Te imaginas a cuál mamífero pertenece cada una y qué movimientos puede hacer con ella? Indica la acción que creas que corresponda en cada caso.

Nadar
Volar
Tomar
Caminar
Selecciona tres similitudes que observas en los huesos de las extremidades.
Las similitudes anatómicas entre los mamíferos son una evidencia de que descienden de un ancestro común.
Observa y compara las extremidades de estos animales con las de los mamíferos que ya observaste.
Águila
Águila
huesos
  • Húmero
  • Carpo
  • Metacarpo
  • Radio
  • Cúbito
  • Falanges
Caimán
Caimán
huesos
Recuerda que:

Para obtener la respuesta correcta, pon atención a los huesos de los animales, ¡ahí está la clave!

¿Poseen los mismos huesos que los mamíferos?

¡Bien!
Presentan los mismos huesos en las extremidades porque también comparten el mismo ancestro que los mamíferos.
De acuerdo con lo que observas, ¿crees que las aves y los reptiles comparten el mismo ancestro en común con los mamíferos?

La homología es la presencia de una estructura similar en dos o más especies que provienen de un ancestro en común.

Las extremidades de los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos son homólogas, pues los huesos de éstas siguen el mismo patrón, aunque son totalmente diferentes en apariencia y función; esto prueba que fueron heredadas de un ancestro común.

Estos animales son descendientes de un ancestro tetrápodo llamado Tiktaalik, de él han heredado algunas características. Los tetrápodos son vertebrados que tienen cuatro extremidades y un conjunto de huesos homólogos. La subsecuente evolución de cada animal ha dado lugar a diferencias en las extremidades; en ciertas especies, como las ballenas y las serpientes, algunas extremidades se han perdido o alterado radicalmente, ya que dejaron de necesitarlas o usarlas debido a su hábitat.

Ancestro común
  • Húmero
  • Cúbito
  • Radio
  • Ulnar
  • Intermedio
  • Intermedio
  • Huesos inferidos

Las homologías son expresiones de DNA compartido, es decir, el resultado directo de un ancestro en común. Podemos encontrar homologías anatómicas, genéticas y conductuales. Veamos algunos ejemplos:

Los dientes o colmillos /
Castor americano
Castor americano
Castor canadiensis

El castor usa sus dos pares de incisivos, entre otras cosas, para masticar la madera de los árboles que utilizará para construir los famosos diques que se ven en los ríos.

Elefante africano
Loxodonta africana
Elefante africano

En cambio, el elefante utiliza sus colmillos (que no son dientes caninos, sino incisivos extremadamente largos) para diferentes propósitos, entre otros, excavar y defenderse.

A pesar de que estas estructuras son muy diferentes en forma y función, ambas se derivan de los dientes incisivos heredados de un ancestro en común.
Las hojas de las plantas.
Nopal camueso
Nopal camueso
Opuntia robusta
Plantas carnívoras
Plantas carnívoras
Dionaea muscipula
Nochebuenas
Nochebuenas
Euphorbia pulcherrima
Naranjo agrio
Naranjo agrio
Ptelea trifolata
Cactus: las hojas se han modificado en espinas que sirven para proteger a las plantas.
Plantas carnívoras: han modificado sus hojas para atrapar insectos que utilizan como alimento.
Nochebuenas: algunas de sus hojas se ponen rojas, lo que las confunde con los pétalos de las flores de otras plantas.
Naranjo: este árbol posee las hojas como normalmente las conocemos y tienen la función de realizar fotosíntesis.
Todos estos tipos de hojas poseen un ancestro común, es por eso que se consideran homólogas.
Las alas de diferentes insectos / Éstas poseen un ancestro común, lo que se observa gracias a la venación característica que presentan en sus alas.
Libélula
Libélula
Elasmothemis sp.
Mariposa
Issoria lathoria
Mariposa
El aguijón y el ovopositor / Las abejas hembras ponen sus huevos a través de un órgano llamado ovopositor, las abejas obreras hembras que no ponen huevos han desarrollado el aguijón. Ambas estructuras provienen de un ancestro común que era ovopositor, pero las obreras se han adaptado dándole un nuevo uso.
Avispa
Avispa
Vespula sp.
Abeja
Apis mellifera
Abeja
Anidación de aves y cocodrilos / ¿Sabías que también el comportamiento de los animales puede ser homólogo? Tanto los cocodrilos como las aves comparten el hecho de construir un nido para el cuidado de sus crías. También, ambos “cantan” para defender el territorio y atraer a sus parejas.
Ganso blanco
Ganso blanco
Chen caerulescens
Cocodrilo
Cocodrilo
Crocodylus acutusk
Cortejo entre aves / Hay un grupo de aves que llevan un cortejo muy inusual: el llamado pergolero satinado lleva a su nido objetos de color azul, mientras que otra especie del mismo grupo de aves, el pergolero de MacGregor, pone en el suyo pedazos de carbón. Esta conducta se considera homóloga, ya que se ha demostrado que proviene de un ancestro común a este grupo de aves que, en general, llevan a cabo un tipo de cortejo similar.
Pergolero satinado
Pergolero satinado
Ptilonorhynchus violaceus
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La analogía se presenta cuando dos o más estructuras, en diferentes especies, poseen una función similar, pero no tienen un origen en común, evolucionaron de manera independiente. Por ejemplo:

a) La extremidad anterior del grillotopo y del topo tiene una función excavadora; sin embargo aunque ambos son parte del Reino Animal, el grillotopo pertenece a los artrópodos (insectos), los cuales no presentan un esqueleto como los cordados, grupo al que pertenece el topo (mamífero).

Grillo topo
Grillo topo
Gryllotalpa gryllotalpa
Reproducir
Avispa
Topo europeo
Talpa europaea
Reproducir

b) La nariz alargada de un oso hormiguero y una equidna. Ambas usan su nariz y lengua para alimentarse de insectos, pero no se encuentran estrechamente relacionadas. Los osos hormigueros habitan en Latinoamérica y tienen crías por medio de parto, es decir, son mamíferos placentarios; mientras que los equidnas viven en Australia y ponen huevos, son monotremas. Así que la estructura análoga que comparten definitivamente no proviene de un ancestro en común.

Oso hormiguero gigante Reproducir
Oso hormiguero gigante
Myrmecophaga tridactyla
Equidna de nariz corta Reproducir
Equidna de nariz corta
Tachyglossus aculeatus

c) Plantas suculentas con tallos que almacenan agua y presentan espinas. Hay dos familias de plantas no relacionadas: los cactus (Cactaceae) de Norte América y las euforbias (Euphorbiaceae) de Sudáfrica. Aún cuando no se encuentran emparentadas, han desarrollado características muy similares, como son tallos carnosos para almacenar agua y hojas modificadas, lo que les permiten sobrevivir bajo las condiciones desérticas en las que habitan.

Cardón grande
Cardón grande
Pachycereus grandis
Biznaga
Mammillaria melanocentra
Euforbia
Euforbia "cabeza de medusa"
Euphorbia caput-medusae
Euforbia
Euforbia
Euphorbia avasmontana

Cuando los órganos o estructuras tienen la misma función, pero son anatómicamente diferentes, significa que evolucionaron de ancestros distintos, a este proceso se le llama convergencia evolutiva.

¿Las alas de los murciélagos y las de las aves son homólogas o análogas? Utiliza las nueve imágenes para contestar las preguntas.
MariposaMurciélagoÁguilaAla de mariposaAla de murciélagoAla de águilaDetalle de ala de mariposaDetalle de ala de murciélagoDetalle de ala de águila
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¡Bien!

El ala del murciélago y del ave están formadas por los mismos huesos, pero presentan diferencias debido a cómo se han desarrollado. Los huesos de las alas del murciélago son delgados, largos y las falanges son especialmente extensas, por lo que brindan sostén a todo la piel que conforma el ala; además, el quinto dedo (pulgar) se encuentra libre y tiene forma de garra. Los huesos de las alas del águila son pequeños y los dígitos se han fusionado, siendo las plumas, lo que le dan forma y les permiten elevarse.

Las alas de los murciélagos y aves realizan la misma función: volar, sin embargo, el hecho de que estén conformadas de manera diferente nos indica que no proceden de un antepasado común. Las alas de ambos animales son análogas como alas, pero como extremidades anteriores son homólogas. Las aves y los murciélagos no heredaron las alas de un ancestro común alado, pero sí heredaron las extremidades anteriores de un antepasado común.

¿Seguro?

Si te fijas bien, el ala del murciélago presenta cinco dígitos, mientras que la del águila no. ¿Qué le ha pasado a los dígitos de su ala?

¡Cierto!

Las alas del águila están compuestas de plumas mientras que las de los murciélagos de una piel membranosa y delgada.

¿Seguro?

Observa con atención. Mira como las alas del murciélago están formadas como una prolongación de su piel, mientras que las del águila están compuestas de estructuras queratinosas llamadas plumas.

¡Bien!
Mapa tetrápodos

Las alas de los murciélagos y aves realizan la misma función: volar, sin embargo, el hecho de que estén conformadas de manera diferente nos indica que no proceden de un antepasado común.

Las alas de las aves y de los murciélagos son análogas como alas, pero como extremidades anteriores son homólogas. Las aves y los murciélagos no heredaron las alas de un ancestro común alado, pero sí heredaron las extremidades anteriores de un antepasado común con extremidades anteriores.

¿Seguro?
Mapa tetrápodos

Las alas de los murciélagos y aves realizan la misma función: volar, sin embargo, el hecho de que estén conformadas de manera diferente nos indica que no proceden de un antepasado común.

Las alas de las aves y de los murciélagos son análogas como alas, pero como extremidades anteriores son homólogas. Las aves y los murciélagos no heredaron las alas de un ancestro común alado, pero sí heredaron las extremidades anteriores de un antepasado común con extremidades anteriores.

¡Bien!

Aunque ambos animales poseen alas que tienen un movimiento similar denominado aleteo, hay algunas diferencias importantes como:

  • Las mariposas tienen dos pares de alas, mientras que las aves tienen un par.
  • Las mariposas son invertebrados y sus alas están compuestas de una membrana delgada con escamas que se soporta por un sistema de venas, mientras que las de las aves están compuestas de huesos y plumas.
  • Las alas de la mariposa se adhieren al segundo y tercer segmento de su tórax, justo detrás de su primer par de patas, mientras que las alas del ave se localizan debajo del cuello y se conectan a la cintura escapular.

Aunque ambos animales poseen alas que tienen un movimiento similar denominado aleteo, hay algunas diferencias. Reflexiona lo siguiente:

  • ¿Las alas se componen del mismo tipo de células y tejidos?
  • ¿Tienen el mismo número de alas?
  • ¿Las alas tienen o carecen de huesos?
  • ¿Las alas se localizan en el mismo lugar en los cuerpos de los animales?
  • ¿Comparten similitudes estructurales que sugieren que están estrechamente relacionados?
¿Las alas comparten similitudes en la disposición de los huesos?
¿Las alas se componen del mismo tipo de células y tejidos?
Entonces, puedes concluir que las alas de los murciélagos y las de las aves son:
Las alas de los insectos y aves son:

Las alas de las aves, de los murciélagos y de las mariposas son estructuras análogas. Esto es una prueba de evolución, ya que comprueba que organismos con ancestros completamente diferentes pueden adquirir características específicas necesarias para el ambiente en el cual se desenvuelven.

MariposaMurciélagoÁguila

El hecho de que las aves, los murciélagos y la mayoría de los insectos tengan alas refleja que estas especies estuvieron sometidas a las mismas presiones ambientales que los obligaron a desarrollar estructuras que les facilitaran el vuelo, esto con el fin de adaptarse mejor a su medio.

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Desarrollo embrionario
¿Cuál crees que sea un embrión de pezsalamandratortugapolloconejohumano?
Pollo Pollo
Pollo
Pez Pez
Pez
Conejo Conejo
Conejo
Humano Humano
Humano
Salamandra Salamandra
Salamandra
Tortuga Tortuga
Tortuga

¿Fue un poco complicado? No te preocupes, hasta a Karl von Baer, un experto en embriología, lo tenía desconcertado la similitud de los embriones durante esta primera etapa del desarrollo. En cierta ocasión cometió un error: "Tengo dos pequeños embriones conservados en alcohol, que me olvidé de etiquetar. No puedo determinar el género al que pertenecen. Pueden ser lagartos, aves pequeñas, o incluso mamíferos."

¿Qué puedes concluir? Una explicación para la similitud entre los embriones de los vertebrados sería que:
¡Así es!

Todas estas especies comienzan los primeros estados del desarrollo embrionario o la vida de manera muy similar, por ejemplo: todas poseen en un inicio un tubo neural, una cola y branquias o agallas; sin embargo estas características pueden o no conservarse en el estado adulto. Dichas semejanzas se deben a que los vertebrados evolucionaron de un ancestro común, por lo que se conservan los genes que permiten desarrollar estas características; estos genes se inactivarán en alguna etapa embrionaria, lo que ocasiona que dichas características se pierdan, además otros genes se activarán para dar lugar a las características propias de cada especie.

Analiza mejor tu respuesta. El hecho de que cada especie se desenvuelva en nichos diferentes es lo que ha ocasionado que sean tan distintos, pues se han adaptado para vivir en los hábitats que ocupan actualmente.

Esto no puede ser posible, ya que la evolución de cada grupo de organismos (peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos) no fue simultánea, por ejemplo los tetrápodos evolucionaron de los peces. Todo este proceso llevó millones de años y permitió a las especies adaptarse a los ambientes tan diferentes que se han presentado.

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Ordena las especies, empieza con la menos relacionada con el humano a la más relacionada.
1
Pollo
Pollo Pollo
¡Bien hecho! El pez no presenta cuatro extremidades.
2
Conejo
Conejo Conejo
¡Así es! La salamandra conserva sus branquias en la tercera fase, mientras que los demás animales ya no las conservan.
3
Salamandra
Salamandra Salamandra
¡Bien! La tortuga también se alimenta del saco vitelino.
4
Pez
Pez Pez
¡Bien! El pollo se alimenta del saco vitelino en el que se encuentra mientras que los demás animales se alimentan por medio del cordón umbical .
5
Tortuga
Tortuga Tortuga
¡Así es! El conejo y el humano tienen más características anatómicas similares.
6
Humano
Humano

¿Qué animales presentan cuatro extremidades?

Observa como todos los embriones en las primeras etapas poseen branquias; para la tercera etapa, ¿qué animales las han perdido y cuáles las conservan?

Una sutil diferencia: mientras unos animales se alimentan del saco vitelino en el que se encuentran, ¿qué animales poseen un cordón umbilical que los comunica con la placenta?

Observa las características anatómicas similares entre el conejo y el humano, ambos se alimentan a través del cordón umbilical, además ¿notas que el humano ha perdido la cola?

Algunos animales provienen del mismo ancestro común y varios de ellos tienen similitudes embrionarias que persisten durante más tiempo, ya que están más emparentados.

Siguiente

En las primeras etapas embrionarias, estas especies empezaron con una cola y branquias. Al proseguir su desarrollo sólo los peces conservan las branquias y la cola, mientras que los anfibios, reptiles y algunos mamíferos conservan la cola.

En los peces estos genes permanecen activos durante todo el desarrollo y el resultado de ello es que los adultos poseen cola y branquias. Por el contrario, en otras especies los genes están activos solamente durante las etapas iniciales de desarrollo y las estructuras se pierden por completo o son poco notorias al finalizar la etapa embrionaria y en los adultos.

Las similitudes embrionarias persisten durante más tiempo entre organismos que están más emparentados (ej. humano y conejo) que entre aquellos menos relacionados (ej. pez y conejo).

El naturalista suizo Louis Agassiz, los anatomistas Richard Owen y Georges Cuvier, entre otros estudiosos, observaron que los embriones de los vertebrados, desde los peces hasta los mamíferos, son muy parecidos en etapas tempranas del desarrollo. Reconocieron que las estructuras homólogas en los adultos se desarrollan a partir de grupos de células homólogas de los embriones.

Años más adelante, Darwin aceptó estas similitudes como una muestra más de la evolución y afirmó que los embriones eran semejantes debido a que provenían de un ancestro común, donde algunas características eran únicamente reconocidas en algunas etapas del desarrollo embrionario y éstas se perdían en la adultez.

De la misma manera que en el caso de las estructuras anatómicas, los patrones de semejanza durante el desarrollo embrionario reflejan el grado de parentesco evolutivo que puede ser difícil de reconocer en los adultos.

Un ejemplo bien investigado por Darwin es el de los percebes que, aunque son crustáceos, poco se parecen a las langostas, los camarones y los acociles; sin embargo, todos tienen en común una forma larvaria de vida móvil llamada nauplio.

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Estructuras vestigiales

La anatomía comparada también estudia la existencia de las llamadas estructuras vestigiales: órganos o partes de órganos degenerados que ya no son funcionales, pero que tuvieron una función importante en los ancestros de las especies. Por lo general, son mucho más pequeñas o han sufrido alguna modificación que hoy las hace inútiles.

Las estructuras vestigiales son una evidencia importante del proceso evolutivo, ya que muestran cómo los organismos pueden evolucionar y cambiar anatómicamente al encontrarse en nuevos hábitats o cuando sus necesidades cambian. Por ejemplo, los perros y varios animales ungulados como los puercos o ciervos poseen dedos vestigiales llamados espolones. Hoy en día, no tienen ninguna función, pero sí la tenía en el ancestro de estas especies: los lobos, antepasados de los perros, presentaban espolones que seguramente les ayudaban a capturar a sus presas y el ancestro de los ciervos tenía patas compuestas por múltiples dedos, los cuales se fueron perdiendo al adaptarse a las nuevas condiciones de su hábitat.

Espolón en perros
Espolón en ciervos
Completa el recuadro con las respuestas
Serpiente
Serpiente
Delfín
Delfín
Humano
Humano
Muela
Muela del juicio
Erector
pili
Erector pili
Estructura
Extremidades anteriores y posterioresExtremidades posterioresCóccix (cola vestigial)Muela del juicioErector pili
Servía para:
¿Por qué es vestigial (dejó de ser útil)?
El hábitat de estas especies se fue modificando, empezaron a moverse bajo tierra y a hacer madrigueras, por lo que tener estas extremidades era inútil e incluso estorboso. Con el paso del tiempo estas extremidades se fueron perdiendo.
Los antepasados de los mamíferos marinos (ballenas, delfines) abandonaron la tierra y perdieron las extremidades posteriores para facilitar el nado.
Recuerdas que el embrión del humano tenía una cola en la primera etapa del desarrollo; ésta se fue reduciendo de tamaño hasta formar un hueso pequeño que se encuentra al final de la columna vertebral: el cóccix. La cola es funcional en los organismos que se mueven en cuatro patas (cuadrúpedos). A los antepasado de los humanos y de otros mamíferos, les servía para desplazarse y equilibrarse, entre otras cosas. Los humanos sufrieron una serie de adaptaciones que les permitieron ser bípedos y tener una postura derecha, por lo tanto la presencia de la cola dejó de ser útil.
El cambio a una dieta mucho más blanda (en lugar de plantas ásperas u otros alimentos) ha ocasionado que la mandíbula no se desarrolle tanto y se pierdan los terceros molares (muelas del juicio).
Los músculos erectores del pelo son pequeños y se unen a los folículos pilosos de los mamíferos. Su contracción hace que los pelos se erizen; en los animales esta característica sirve como aislante térmico cuando hace frío o para que se vean más grandes cuando reciben o hacen amenazas. Es un buen reflejo si eres un gato, pero nosotros hemos perdido gran parte del vello del cuerpo debido a que ya no es necesario para protegernos del frío o tenemos otros recursos para intimidar a otras especies. Sin embargo, aún conservamos esta característica; "la piel de gallina" es una muestra de ello.
Adaptación a la vida actual: ropa para clima frío y herramientas de defensa.
Evolución de cuadrúpedos a bípedos
Desplazarse en la superficie de la tierra
Desplazamiento y equilibrio
Cambios en la dieta
Moverse en tierra
Intimidación hacia otras especies
Adaptación a la vida subterránea
Masticar alimentos duros
Adaptación a la vida acuática
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Las estructuras vestigiales nos muestran los remanentes de los ancestros de las especies, es por eso que se consideran pruebas de la evolución.

Algunos peces y salamandras que viven en cuevas, han perdido los ojos debido a que éstos son innecesarios en un ambiente donde la luz no penetra, sin embargo aún conservan los huecos oculares.

Salamandra ciega
Salamandra ciega
Proteus anguínus
Tetra ciego
Tetra ciego
Astyanax mexicanus

La plica semilunaris, presente en los humanos, es el remanente de la membrana nictitante del ojo (tercer párpado) presente en otros vertebrados como peces, anfibios, reptiles, aves y algunos mamíferos.

Su función es proteger y humedecer los ojos sin necesidad de cerrar los párpados, ya que al cerrarlos, se pierde la capacidad de observar, aunque sea por unos segundos. En los vertebrados ya sean presas o cazadores perder de vista el objetivo es sinónimo de vida o muerte; para el ser humano esto ya no es necesario razón por la cual la membrana se ha reducido y perdido su función.

Ser humano
Ser humano
Homo sapiens
Avefría militar
Avefría militar
Vanellus miles
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Registro Fósil

La palabra fósil viene del latín fossilis, “que se saca cavando la tierra”, derivado de fodere, “cavar”. Se refiere a huesos, dientes, conchas, huellas, rastros de animales y otros tejidos duros conservados de animales y vegetales que vivieron hace tiempo. El registro fósil son todas las colecciones de fósiles que se encuentran por todo el mundo.

Dentro de la pequeña proporción de organismos que han llegado a preservarse como fósiles y que se ha logrado reconstruir con detalle su evolución a través del tiempo, tenemos la historia del caballo que inicia hace 55 millones de años.

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Arrastra los nombres y ordenalos cronológicamente.
55 Ma
37 a 22 Ma
35 a 25 Ma
24 a 17 Ma
17 a 11 Ma
12 a 6 Ma
5 Ma

Las siguientes imágenes forman parte de la historia evolutiva del caballo. Observa cada imagen con detenimiento: fíjate en las patas, en el tamaño de la especie, en el número de dedos y en la forma de los dientes. Con base en tus observaciones ordénalas cronológicamente. La especie que creas que surgió primero deberás ponerla en la primera casilla y la última especie es la que representa al caballo moderno.

¿Seguro?

Observa con atención el tamaño del caballo, esta especie es muy pequeña y su pata está compuesta por cuatro dedos. Vivía en el bosque y se alimentaba de hojas suaves, por lo que sus dientes son pequeños y sencillos.

Ups, ahí no va.

Los primeros caballos se adaptaron a vivir en zonas pantanosas y boscosas donde tener dedos en las patas era una ventaja. Además, tenía dientes más pequeños adaptados para comer brotes tiernos de árboles y arbustos.

Mmm…no.

Observa que hubo la pérdida de un dedo; además, sus dientes cambiaron, ya que se vuelven más afilados, lo que seguramente les facilitó el poder alimentarse de hierbas. También conocido como "caballo mediano o intermedio", debido a que se considera un género intermedio entre los "caballos" antiguos y los modernos.

¿Seguro?

Observa la altura de las especies y recuerda que el tamaño de los ancestros del caballo fue aumentando hasta llegar a la especie actual.

Ups, ahí no va.

Algunas especies de este género habitaban en el bosque y otras en los pastizales. Muchos desarrollaron dientes más resistentes, lo que les permitió ingerir las duras hierbas de los pastizales. Como puedes notar, sus piernas se volvieron más largas y el dedo de en medio evolucionó en una pezuña, lo que le permitió correr mucho más rápido. Los ojos también se separaron, lo que les proporcionó una mejor visión para cuidarse de los depredadores.

¿Seguro?

El cambio de bosques a pastizales causó cambios en la estructura dental (el pasto es más grueso que las hojas de los árboles y arbustos), en las piernas y en el cuello. Todo esto facilitó la adaptación a la vida en los patizales, lugar que habitarían sus predecesores.

¿Seguro?

Si te fijas con cuidado, éste conserva aún los tres dedos, pero los dos dedos laterales son más pequeños. Este género parece ser el vínculo entre los caballos que habitaban en los bosques y aquellos que se adaptaron a las praderas y pastizales.

Mmm…no.

La estatura aquí no te servirá de mucho, pero este caballo vivía entre los bosques y praderas, es decir, aún no estaba totalmente adaptado a las praderas, como los caballos modernos; observa los dedos laterales, son más pequeños que los de su ancestro.

¿Seguro?

Este género es un parteaguas en la evolución del caballo. Los tres dedos se conservan, pero su apariencia es más cercana a los caballos modernos. Su cara es mucho más alargada y sus largas patas le permitieron ganar velocidad y escapar de depredadores. Merychippus desarrolló dientes especiales, lo que le convirtió en el primer caballo capaz de pastorear.

Ups, ahí no va.

Este género fue el primero capaz de vivir en las praderas y comer el pasto que encontramos ahí; por lo tanto está más vinculado con el caballo de nuestra época, pero aún conserva ciertas características de sus antepasados.

Ups, ahí no va.

Este género aparece en la última diversificación de la familia de los caballos. Sus patas crecieron aún más y su cuerpo se volvió más fuerte, lo que le dio mayor fuerza y velocidad. Como puedes observar, los dedos laterales se perdieron, además sus dientes son muchos más complejos y largos.

Ups, ahí tampoco va.

Adaptado casi por completo a la vida de las praderas, parecería que ya no hay mucha diferencia entre esta especie y el género Equus.

Mmm…no.

A este género pertenecen todas las especies actuales de caballos, cebras y burros. Los dientes de este género están adaptados para morder y arrancar la hierba; posee un sólo dedo que se encuentra protegido dentro de una estructura fuerte y resistente llamada casco. Los fósiles de Equus son encontrados en todos los continentes.

¿Seguro?

Equus es mucho más grande que los demás y tiene dientes más grandes que están adaptados para el pastoreo de las hojas duras como las gramíneas. Los dedos se han unido en una sola pezuña, lo que le ha permitido desplazarse rápidamente en los llanos.

¡Bien hecho!

¿Quieres conocer un poco más sobre cómo fue la historia evolutiva de estas especies?

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Hyracotherium
Mesohippus
Miohippus
Parahippus
Merychippus
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Hyracotherium Mesohippus Miohippus Parahippus Merychippus Pliohippus Equus

Por muchos años se consideró que la evolución del caballo seguía una trayectoria lineal entre la primera especie encontrada y el género actual al que pertenecen los caballos, cebras y burros (Equus), justo como la línea que tú acabas de construir. Sin embargo, su historia evolutiva es mucho más compleja; está llena de especies que sobreviven y otras que no lo hacen, ya que no todas lograron adaptarse y sobrevivir.

Los primeros miembros de la familia de los caballos se conocen como Hyracotherium o Eohippus. En realidad, las especies contenidas dentro de este género no se parecen en nada a los caballos actuales: son especies pequeñas, robustas y con patas muy cortas, habitaban en los bosques, donde se alimentaban de hojas y hierbas muy suaves. El cambio evolutivo que sufrió esta especie —que se cree es el ancestro de caballos, rinocerontes y tapires— incluyó una gran variedad de modificaciones en distintas características como son:

Tamaño: Los primeros ancestros de los caballos eran del tamaño de un zorro y no pesaban más de 7kg. Las especies subsiguientes aumentaron en tamaño, el mayor aumento se ha registrado en los últimos 20 millones de años y existieron varios linajes donde en lugar de incrementar en tamaño, disminuyeron.

Dedos: Las patas de los caballos modernos presentan sólo un dedo, conocido como pezuña o casco. Hyracotherium presentaba 4 dedos en las extremidades anteriores y 3 en las posteriores, los cuales no eran rígidos y poseían almohadillas (como las patas de los perros).

A lo largo de la evolución de esta especie, el dedo central aumentó en longitud y adquirió una estructura mucho más rígida; además, los dedos laterales fueron disminuyendo hasta casi desaparecer. Simultáneamente a estos cambios, la longitud de las patas, también sufrió un aumento y la estructura esquelética de éstas facilitaron un desplazamiento más veloz. Estos cambios les dieron grandes ventajas, ya que al habitar en las praderas, lugares muchos más abierto y propensos a ser vistos por depredadores, el poder desplazarse con mayor velocidad es una ventaja, algo que las extremidades largas y cascos facilitan.

Dientes: Los dientes del ancestro de los caballos eran pequeños y simples. El cambio de hábitat ( de bosques a pastizales) ocasionó que los dientes se volvieran más rígidos y grandes, sobre todo los molares y premolares, para ser capaces de aguantar la dureza y rigidez de ciertas plantas, como gramíneas y otros pastos. Estas plantas contienen sílice, un mineral que las hace mucho más duras y ásperas. Hoy en día forman parte de la dieta de los caballos.

Todos los grupos de fósiles (de ésta y otras especies) demuestran que, a pesar de que parece haber una tendencia en ciertas características, el cambio evolutivo no es constante y uniforme. Hay épocas con cambios casi imperceptibles y otras en las que son muy grandes, pero todos ocurren simultáneamente en varios linajes de una historia evolutiva y muchas veces se pueden encontrar variaciones en la tendencia (disminución del tamaño, en lugar de aumento).

Hyracotherium o Eohippus
Hyracotherium o Eohippus +
Linea de tiempo
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El simple hecho de que existan fósiles, y que la gran mayoría de las especies fosilizadas sean distintas a las que conocemos actualmente, es una evidencia de que la vida ha cambiado a lo largo de la historia del planeta.

Varias fueron las evidencias que ayudaron a los científicos y observadores del siglo XIX a observar los cambios de las especies a través del tiempo, entre éstas encontramos:

La extinción de especies

Georges Cuvier, naturalista francés, publicó en 1812 un estudio sobre los fósiles del gran alce irlandés. En dicho estudio demostró que esta especie no era una variación gigante de las especies actuales, era una especie extinta.

Del mismo modo, Darwin y otros naturalistas de la época interpretaban a los fósiles como parientes de organismos vivos y aseguraban que la extinción de las especies era una prueba de que la fauna y la flora de la Tierra han cambiado a lo largo del tiempo.

La ley de la sucesión

William Clift (principios del siglo XVII) y más tarde Charles Darwin (mediados del siglo XIX) afirmaron que los organismos fósiles y vivientes de una zona geográfica están relacionadas entre ellas y son diferentes a las encontradas en otras zonas.

Clift trabajó con los mamíferos extintos de Australia, mientras que Darwin lo hizo con los armadillos de Argentina. Ambos observaron que las especies extintas y las actuales eran muy similares entre sí, pero distintas a las encontradas en otras zonas. Esto demuestra que las especies descendientes presentan modificaciones, pero se localizan en las mismas zonas geográficas.

Zaedyus pichiy
Armadillo
Zaedyus pichiy
Glyptodont
Glyptodon
Glyptodont
Diprotodon
Mega wombat
Diprotodon
Wombat
Wombat
Wombat
Fósiles en transición

Se ha argumentado que las especies han cambiado y que algunos fósiles son especies ancestrales de las que observamos hoy en día. La evidencia de esto se ha visto al observar especies que poseen tanto características de especies más antiguas como de especies actuales: formas en transición.

Esta característica se ha visto especialmente entre los réptiles y las aves. Por ejemplo, el Archaeopteryx es el fósil más famoso que muestra formas en transición, pues presentaba plumas y poseía la habilidad de volar, pero su esqueleto es completamente reptiliano. Éste y otros fósiles, al presentar etapas en transición, demuestran que las aves evolucionaron de los dinosaurios.

Archaeopteryx
Archaeopteryx
Archaeopteryx sp.
Fósiles en transición

En la historia evolutiva de las especies, encontramos que hay muchas especies que se han conservado casi exactamente iguales desde su origen hasta la actualidad, a estas especies se les llama fósiles vivientes. Un ejemplo son los cocodrilos, o el Ginko biloba, una gimnosperma.

Ginko biloba
Ginko
Ginko biloba
Hoja de Ginko biloba
Hoja de Ginko
Ginko biloba
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Biogeografía

La biogeografía es la ciencia que estudia la distribución geográfica de animales y plantas, así como el lugar donde se originan, cómo es que llegaron a ocupar la distribución actual y cuándo lo hicieron. Las especies se originan una vez en lo que se conoce como centro de origen. A partir de ahí, empiezan a dispersarse hasta que por alguna causa física, ambiental o biológica no pueden hacerlo más.

Como bien se sabe, los continentes se mueven y a esto se le llama deriva continental. Este hecho ha sido una gran fuerza de evolución de muchas especies.

Hace muchos años, los continentes estaban unidos en un sólo continente llamado Pangea. Cuando los continentes comenzaron a separarse, muchas de las especies que antes convivían y que estaban emparentadas quedaron aisladas y sometidas a diferentes condiciones ambientales y necesidades, por lo que comenzaron a evolucionar de forma independiente. De esta manera, podemos comprender porqué especies de América del Sur y África se encuentran emparentadas, pues en algún momento vivieron juntas y posiblemente tuvieron el mismo origen.

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Una de las observaciones que contribuyó a convencer a Darwin sobre la evolución fue la distribución geográfica de plantas y animales. Mientras estuvo a bordo del H.M.S. Beagle, coleccionó y clasificó la flora y la fauna que encontraba a lo largo de la costa de América del Sur, en las Islas Galápagos y otras islas del Océano Pacífico. Su viaje a las Islas Galápagos tuvo una enorme influencia en sus ideas acerca del parentesco entre especies. Estas islas son de origen volcánico y, en general, están cubiertas por arbustos espinosos, árboles y cactos en las zonas bajas, mientras que en zonas altas están cubiertas de selvas húmedas.

Durante las cinco semanas que pasó visitando 4 de las 13 islas, Darwin quedó impresionado con las diferencias entre los habitantes de las islas: La distribución de los organismos de las islas, [escribió] no sería tan espectacular si las islas tuvieran diferentes especies...pero muchas de las islas poseen su propia especie de tortuga, sinsonte, pinzón, y diferentes plantas, estas especies con los mismos hábitos, y ocupando lugares análogos.

Coloca cada pinzón con el tipo de alimento que corresponda a la forma de su pico.
Pinzón terrestre mediano
Pinzón terrestre mediano
Geospiza fortis
Pinzón de cactus común
Pinzón de cactus común
Geospiza scandens
Pinzón terrestre pequeño
Pinzón terrestre pequeño
Geospiza fuliginosa
Pinzón cantor
Pinzón cantor
Certhidea olivacea

En las Islas Galápagos habitan 12 especies de pinzones. Las diferencias entre las especies se encuentran en el tamaño y la forma de sus picos; éstos están adaptados a las fuentes de alimento que están disponibles. Los picos son las herramientas principales de los pinzones pues con ellas pueden manejar y manipular su alimento o diferentes objetos.

En la Isla de Santa Cruz, encontramos cuatro variedades de pinzones que pueden ser principalmente granívoros, insectívoros o ambos, pero se vuelven especialistas de un tipo de alimento.

¡Bien hecho!

Este pinzón puede ser descrito como generalista, ya que puede comer un gran rango de semillas; sin embargo la forma y tamaño del pico le permite acceder a semillas duras y difíciles de romper.

Observa las características de su pico. Es fuerte y ancho. Ideal para triturar alimentos duros.

Aunque este pinzón puede comer este tipo de semillas, hay otra más específica para su tipo de pico.

Observa como su pico es ancho y fuerte. Es capaz de machacar y aplastar y aunque es capaz de tomar pequeños insectos, su pico está diseñado para un alimento en específico.

El pico de este pinzón es ancho y fuerte; además seguramente le sería muy difícil de manejar una serpiente de este tamaño.

Observa con detenimiento las características de este pico. Es largo, puntiagudo y fino. ¿Qué otro tipo de alimento podría consumir?

¡Bien!

Su pico largo y puntiagudo le permite explotar fuentes de alimento menos accesibles a los otros pinzones.

Aunque el pico de este pinzón tendría la capacidad de tomar pequeñas semillas, se ha especializado en un planta, de la cual consume casi todo, depende de la época del año.

Observa el pico. Es angosto, largo y picudo. Puede sujetar con fuerza y ser preciso para agarrar diminutos granos de polen.

Observa con atención. El pico de esta especie es largo y puntiagudo. Se ha especializado en una planta característica de zonas áridas.

Observa su pico, es pequeño y angosto. Puede tomar cosas pequeñas y es capaz de arrancar su alimento.

El pico de este pinzón es pequeño y angosto. Ideal para tomar cosas pequeñas; seguramente tomar los grandes frutos de Opuntia ficus no le sería tan fácil.

¡Bien!

Con su pico compacto y pequeño, esta especie es mucho más eficiente en la búsqueda de semillas pequeñas que los otros pinzones terrestres.

Observa como su pico es angosto, ancho y fuerte. Puede machacar y aplastar, pero también es capaz de tomar pequeños insectos

Observa el pico, es pequeño y angosto, pero resistente. Seguramente una serpiente constrictora como ésta, le sería muy difícil de atrapar.

Observa el pico. Es puntiagudo, delgado y muy pequeño. Puede tomar cosas pequeñas.

Observa las características de este pico: pequeño, delgado y puntiagudo. Seguramente podría consumir el polen y néctar de las flores, pero no los frutos.

Aunque las semillas sean pequeñas y suaves, el pico de este pinzón es muy pequeño para poder manejarlas.

¡Bien hecho!

El pinzón cantor es un ejemplo de las impresionante especializaciones de alimentación que surgieron. Esta especie predominantemente es insectívora.

Este tipo de serpientes son de gran tamaño, porque lo que serían muy difíciles de manejar para un pico tan pequeño. Observa y verás que hay otro alimento que es más fácil de manejar con las características de este pico.

Hay una gran variación en el tamaño y forma del pico dentro de las especies de pinzones en una misma isla. Esta gran diversidad de formas impresionó a Darwin, quien escribió: "Al ver esta gradación y diversidad en estructura, en un grupo pequeño e íntimamente relacionado de aves, uno podría imaginarse que a partir de la escasez de aves dentro de este archipiélago, una especie había sido tomada y modificada para diferentes propósitos."

¿Crees que estos pinzones tengan algo en común? Pues muy poco, a juzgar por sus picos especializados y tipos de cuerpo. Sin embargo, análisis moleculares revelan que comparten un ancestro común.

Lombriz
Semillas pequeñas
Cactus
Artropodo
Semillas grandes
Alimento
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Hace un par de millones de años, una parvada de pinzones llegó a las Galápagos proveniente de Ecuador. Probablemente, esta especie de pinzón tenía un pico pequeño, ancho en la base, curvo y vivía en el suelo. Revisemos este caso hipotético y así podremos contestar las siguientes preguntas:

  • ¿Cómo evolucionaron tantas especies diferentes de pinzones de este antepasado?
  • ¿Cómo y por qué se forman nuevas especies?
  • ¿Por qué hay gran diversidad de especies?
  • ¿Por qué estas especies son tan diversas pero también muy similares?
Norte dashed
5 Ma 2 Ma 1 Ma
dashed Sur
Ptiaris fuliginosa
(Posible familiar del ancestro de los pinzones)

Los pinzones ocupan un nicho sin competencia y se alimentan de una gran variedad de fuentes de alimento.

El norte de la isla es un bosque húmedo tropical. Hay una gran diversidad de especies de plantas como: orquídeas, líquenes, musgos, helechos, plantas arbustivas, herbáceas y trepadoras, así como gran variedad de frutos y flores.

Los pinzones ocupan un nicho sin competencia y se alimentan, al principio, de semillas pequeñas y suaves, aunque éstas se agotan durante los largos períodos de sequía, cuando las plantas producen pocas semillas.

El sur de la isla es desértico, recibe menos de la mitad de la precipitación que la zona norte. Hay una gran cantidad de cactáceas del género Opuntia, y otro tipo de cactus, además de árboles que forman los bosques secos.

  • Frutas, brotes de hojas, flores (100%)
  • Semillas grandes y duras (50%)
  • Insectos y larvas de insectos (25%)
  • Cactus con frutos, flores, néctar, polen (100%)
  • Semillas y pequeñas suaves (25%)
  • Insectos pequeños y larvas de insectos (100%)

No hay competencia para los nuevos inmigrantes.

Hay un grupo de sinsontes. (Nesomimus melanotis)

No hay predadores.
No hay predadores.

Analiza los alimentos que hay en la isla: ¿crees que el pico del pinzón se vuelva obsoleto?

En efecto, su pico se volvió obsoleto.

Hum, no.

Analiza los alimentos que hay en la isla: ¿qué tipo de picos crees que desarrollarán estos pinzones?

¡Bien hecho!

El pico que elegiste corresponde a las características que facilitarán la obtención del tipo alimento encontrado en la isla.

Este tipo de pico no le ayudaría a acceder a las flores, frutos y el néctar de los cactus o a los insectos y larvas, que son los alimentos más abundantes.

En la isla había una abundancia de flores, frutos o brotes de hojas pero para poder aprovechar esta variedad el pico del pinzón sufrió modificaciones que lo hicieron más eficaz en la obtención de estos recursos alimenticios. Con el tiempo el pico se tornó angosto, corto y curvo, características del actual pinzón vegetariano que es principalmente herbívoro. A medida que la población comenzó a florecer en estas condiciones ventajosas la competencia entre las mismas especies se convirtió en un factor, y los recursos: frutas, brotes de hojas, flores de esa parte de la isla se empezaron a agotar, ya que no podían sostener a la creciente población de los pinzones por mucho tiempo.

Establecerse en una misma zona o consumir el mismo tipo de alimento comienza a generar competencia entre los pinzones; éstos deben de aprovechar nuevas fuentes de alimento y nichos ecológicos, pues así evitarán la competencia y se verán beneficiadas.

En la isla había una abundancia de cactus, que tenía varios recursos como: frutos, flores, néctar y polen pero para poder aprovechar esta variedad el pico del pinzón sufrió modificaciones que lo hicieron más eficaz en la obtención de los recursos de los cactus ahí presentes. Con los años, las características: largo, angosto, puntiagudo y grande le permitieron al pinzón grande de cactus adaptarse y explotar estos recursos. A medida que la población comenzó a florecer en estas condiciones ventajosas, la competencia entre esta especie se convirtió en un factor, y los recursos, antes abundantes (frutos de cactus y flores, néctar, polen), de esa parte de la isla se empezaron a agotar. Además, durante las sequías, las plantas producen pocas semillas, y la época de floración de estas plantas es muy corta, por lo que durante el resto del año la competencia es alta. Es necesario explorar nuevas fuentes de alimento. La presencia de insectos en estos ambientes es abundante, por lo que aquellos pinzones que logren explotar este recurso podrán disminuir la competencia durante todo el año y sobre todo durante las sequías.

Platyspiza crassirostris
Pinzón vegetariano
Geospiza conirostris
Pinzón grande de cactus

El norte de la isla es un bosque húmedo tropical. Hay una gran diversidad de especies de plantas como: orquídeas, líquenes, musgos, helechos, plantas arbustivas, herbáceas y trepadoras. Gran variedad de frutos y flores.

El sur de la isla es desértico, recibe menos de la mitad de la precipitación que la zona norte. Hay una gran cantidad de cactáceas del género Opuntia, y otro tipo de cactus, así como árboles pertenecientes a los bosques secos.

  • Frutas, brotes de hojas, flores (50%)
  • Semillas grandes y duras (100%)
  • Insectos y larvas de insectos (25%)
  • Frutos de cactus y flores, néctar, polen (50%)
  • Semillas y pequeñas suaves (25%)
  • Insectos y larvas de insectos (100%)

Cuando surge la competencia, algunos miembros de la población se trasladan a otra área o hábitat diferente.

Hay competencia con los sinsontes o cenzontles y entre individuos de la misma especie.

No hay predadores.
No hay predadores.

El pinzón vegetariano come: frutas, brotes de hojas y flores. Sin embargo, hay fuentes de alimento como las semillas grandes que no están siendo explotadas, ¿qué tipo de pico estaría más adaptado a ese alimento?

Observa que los recursos disponibles son semillas duras, un pico con estas características no sería capaz de romperlas para poder comerlas.

El recurso disponible son semillas grandes y muy duras, por lo que es necesario un pico fuerte que sea capaz de machacarlas.

¡Perfecto!

Las características de este pico facilitan romper las semillas para poder llegar a la parte nutritiva de éstas.

La competencia y la adaptación a los diferentes hábitats o fuentes de comida:

¡Bien!

Presiones como la competencia y la diversidad de hábitats son condiciones importantes que pueden influir en la creación de nuevas especies (divergencia evolutiva).

Recuerda que la convergencia evolutiva es cuando especies diferentes (no relacionadas) desarrollan características similares, como las alas de insectos y aves.

Dado que la competencia aumentó, los pinzones lograron encontrar nuevos nichos ecológicos en las islas, lo cual significaba una menor competencia. Al haber una gran disponibilidad de semillas, un grupo de pinzones desarrolló un pico grande, fuerte y ancho que le permitió explotar otros recursos: semillas grandes y duras. Esto permitió la creación de una nueva especie, el pinzón terrero, el cual no tenía competencia con otros tipos de pinzones.

En esta isla los insectos son una fuente de alimento no explotado, pero son complicados de atrapar con las características del pico del pinzón grande de cactus; sin embargo no lo sería para un pico largo, afilado y pequeño que permite tomar las espinas largas y puntiagudas del cactus y manipularlas para sacar a los insectos de las cortezas de los árboles. El poder explotar este alimento evita la competencia, misma que en un principio creó las condiciones que llevaron a los pinzones a diferenciarse en el pinzón carpintero.

Platyspiza crassirostris
Pinzón vegetariano
Geospiza magnirostris
Pinzón terrero grande
Geospiza conirostris
Pinzón grande de cactus
Camarhynchus pallaidus
Pinzón carpintero

El norte de la isla es un bosque húmedo tropical. Hay una gran diversidad de especies de plantas como: orquídeas, líquenes, musgos, helechos, plantas arbustivas, herbáceas y trepadoras. Gran variedad de frutos y flores.

El sur de la isla es desértico, recibe menos de la mitad de la precipitación que la zona norte. Hay una gran cantidad de cactáceas del género Opuntia, y otro tipo de cactus, así como árboles pertenecientes a los bosques secos.

  • Frutas, brotes de hojas, flores (100%)
  • Semillas grandes y duras (100%)
  • Insectos y larvas de insectos (25%)
  • Frutos de cactus y flores, néctar, polen. (100%)
  • Semillas y pequeñas suaves (25%)
  • Insectos y larvas de insectos (100%)
La competencia se da entre individuos de la misma especie.
Hay competencia con los sinsontes o cenzontles y entre individuos de la misma especie.

Llegan a la isla una parvada de búhos campestres; un depredador de los pinzones de Darwin que se alimenta principalmente de los pichones y pinzones jóvenes.

Los sinsontes empiezan a atacar los huevos de los pinzones como una nueva fuente, ya que hay competencia tanto en el forrajeo de semillas como en la obtención de insectos.

La evolución es un proceso continuo. Constantemente las especies están sometidas a presiones de selección, por ejemplo, la competencia puede generar divergencia evolutiva; de igual manera, la depredación puede generar presiones que obligan a las especies a responder: tener aptitudes o estrategias que eviten ser depredados o depredar con mayor éxito, puede afectar en la evolución de ambas especies (depredador-presa). Como ves, hay diversas presiones selectivas (el medio donde viven, condiciones climatológicas, contaminantes) que pueden tener un impacto en la evolución o supervivencia de las especies

¿Qué factores están involucrados en la diversidad de especies de pinzones?

  • Presiones ecológicas (competencia, falta de alimento, depredadores)
  • Aislamiento
  • Nichos vacíos
  • Poblaciones pequeñas

Los pinzones ancestrales tuvieron la capacidad de adaptarse a las nuevas condiciones que encontraron, ya que pudieron explotar nuevos tipos de alimentos y desarrollar nuevas técnicas de forrajeo. Todos evolucionaron a partir de una especie ancestral, que colonizó las islas hace sólo unos pocos millones de años. Este proceso, mediante el cual las especies evolucionan rápidamente para explotar nichos vacíos, se conoce como radiación adaptativa.

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La inusual diversidad de especies en algunos archipiélagos es consecuencia de la evolución. Las Islas de Hawaii o las de las Galápagos se encuentran extremadamente alejadas de los continentes y de otros archipiélagos, por lo que muy pocos colonizadores, plantas o animales, pudieron llegar a lugares tan aislados; pero las especies que llegaron, encontraron muchos nichos ecológicos, o ambientes desocupados; es decir, sin especies competidoras o depredadores que limitaran su multiplicación. Como respuesta, las especies se diversificaron con rapidez.

En las islas de Hawaii encontramos otro ejemplo de radiación adaptativo, donde individuos de la familia Asteraceae, comúnmente llamadas espadas plateadas, se han diversificado en aproximadamente 28 especies diferentes clasificadas en tres géneros, las cuales han surgido de un sólo ancestro. Estas plantas han radiado adquiriendo morfologías únicas y diferentes, desde arbustos pequeños hasta árboles leñosos de gran altura (la forma y tamaño de las hojas, así como la forma en que se arreglan en el tallo es también diferente). Se cree que esta diversificación se logró debido a la gran variedad de hábitats disponibles y con el paso de los años y mutaciones benéficas, estas plantas pudieron conquistar desde bosques húmedos hasta secos y desde zonas cercanas al mar, hasta llegar a mayores altitudes

Islas
de Hawaii
Plantas de la familia Asteraceae, comúnmente llamadas espadas plateadas, se han diversificado en aproximadamente 28 especies diferentes clasificadas en tres géneros, las cuales han surgido de un sólo ancestro.
Otro ejemplo de radiación adaptativa se ha visto en los peces cíclidos de los lagos de África del este. Existen dos teorías que explican la diversificación a más de 600 especies. Una de ellas habla de que debido a las diferentes fuentes de alimento (insectos, algas, moluscos, peces de diferentes tamaños), se crearon nuevas especies pues no había competencia y todas podían coexistir. La segunda teoría habla de la elección de pareja: hay hembras que pueden elegir machos con colores más vistosos y otras que los elijen con colores de otro tipo lo que con el tiempo llevo a que las especies se diferenciaran (selección sexual). Cualquiera que sea la explicación, lo cierto es que a partir de una sola especie se produjeron cientos de especies diferentes.
Caprichromis orthognathus
Alimento: larvas y huevos de peces
Genyochromis mento
Alimento: escamas
Trematocranus placodon
Alimento: moluscos
Rhamphochromis
Alimento: peces pequeños
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Biología molecular

La biología molecular se comienza a desarrollar durante la segunda mitad del siglo XX, a partir del descubrimiento de la estructura y la constitución del DNA (la molécula de la herencia). Éste, al igual que las proteínas, contiene información detallada sobre los ancestros de un organismo. Las diferencias y similitudes en estas secuencias han dado evidencias que permiten establecer las relaciones evolutivas entre las especies.

El código genético es el mismo en todas las especies que hasta el día de hoy se conocen. El hecho de que éste sea universal y único para todas las especies del planeta ha permitido inferir que todos (desde los vertebrados hasta las bacterias) provenimos de un ancestro común que se originó hace millones de años.

El uso del DNA para establecer relaciones filogenéticas entre las especies ha mejorado y revolucionado nuestros conocimientos sobre la evolución.

Reinos

Por ejemplo, el citocromo c (proteína presente en todos los organismos e involucrada en la respiración aeróbica) de humanos y chimpancés está formado por los mismos 104 aminoácidos ordenados exactamente igual.

Mamíferos
Humano, chimpancé
........aGDVEKGKKIFIMKCSQCHTVEKGGKHKTGPNLHGLFGRKTGQA
Monos Rhesus
........aGDVEKGKKIFIMKCSQCHTVEKGGKHKTGPNLHGLFGRKTGQA
Otros
vertebrados
Pollo, pavo
........aGDIEKGKKIFVQKCSQCHTVEKGGKHKTGPNLHGLFGRKTGQA
Atún
........aGDVAKGKKTFVQKCAQCHTVENGGKHKVGPNLWGLFGRKTGQA
Insectos
Samia cynthia (polilla)
....hGVPAGNAENGKKIFVQRCAQCHTVEAGGKHKVGPNLHGFYGRKTGQA
Drosophila melanogaster (mosca de fruta)
....hGVPAGDVEKGKKLFVQRCAQCHTVEAGGKHKVGPNLHGLIGRKTGQA
Hongos
Candida krusei (levadura)
..hPAPFEQGSAKKGATLFKTRCAQCHTIEAGGPHKVGPNLHGIFSRHSGQA
Neurospora crassa (moho)
....hGFSAGDSKKGANLFKTRCAQCHTLEEGGGNKIGPALHGLFGRKTGSV
Plantas
superiores
Germen de trigo
aASFSEAPPGNPDAGAKIFKTKCAQCHTVDAGAGHKQGPNLHGLFGRQSGTT
Semilla de algodón
aASFZEAPPGBAKAGEKIFKTKCAQCHTVDKGAGHKQGPNLNGLFGRQSGTT
En esta tabla sólo se muestran 43 de los 104 aminoácidos que forman la proteína citocromo c.

Se han dado casos en que las evidencias moleculares contradicen las aportadas por la anatomía comparada.

Por ejemplo, por años se pensó que el panda gigante y el panda rojo estaban íntimamente relacionados; sin embargo estudios moleculares actuales revelan que el ancestro del panda gigante es de la familia de los osos, mientas que el de panda rojo de la familia de los mapaches.

Mapache
Mapache
Panda _rojo
Panda rojo
Oso panda
Oso panda
Oso negro
Oso negro
Ancestro común
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Evolución de los cetáceos

La evolución biológica se refiere al cambio genético en una población de una generación a otra. La evolución constante de las especies puede dar como resultado la aparición de una nueva especie o la extinción de otras.

La teoría de la evolución se sustenta en la serie de evidencias que acabas de ver, es gracias a ellas que se ha podido afirmar que la evolución ocurrió y sigue ocurriendo: todas las formas de vida que habitan el planeta evolucionaron de especies anteriores y los organismos siguen evolucionando y adaptándose al ambiente cambiante en el que habitan; es un proceso continuo e imparable. Además, las evidencias de la evolución nos permiten establecer relaciones filogenéticas entre las especies.

Veamos el caso evolutivo de las ballenas:

Los mamíferos llegaron a la tierra hace 200 millones de años, su ancestro provenía del mar, entonces, ¿cómo los mamíferos más grandes del mundo, las ballenas, terminaron de vuelta en el agua?

Las ballenas se clasifican dentro del orden de los cetáceos, es decir, son mamíferos adaptados a la vida acuática. Son homeotermos (controlan su propia temperatura), respiran con pulmones, y poseen glándulas mamarias con las cuales alimentan a sus crías; estas características nos permiten clasificarlas dentro de los mamíferos.

Los cetáceos se clasifican en dos: las ballenas dentadas u odontocetos, dentro de las cuales encontramos a los delfines, marsopas, orcas, entre otras y las ballenas de barbas o misticetos, donde encontramos a la ballena jorobada, gris, azul y muchas más.

Darwin escribió en El origen de las especies: "No veo difícil que una raza de osos, por medio de la selección natural, se tornase cada vez más acuática en su estructura y hábitos, con bocas cada vez más grandes, hasta dar lugar a una criatura tan monstruosa como una ballena".

Esta idea fue bastante controversial en su tiempo. Darwin quedó tan avergonzado por el ridículo con el que fue recibido, que el pasaje fue eliminado en ediciones posteriores del libro; sin embargo, estaba en lo correcto, las ballenas descienden de los mamíferos terrestres, pero su ancestro se encuentra más ligado con las vacas e hipopótamos actuales, que con los osos. Para llegar a este conocimiento pasarían algunos años más.

Ahora veamos algunas de las evidencias que se tienen para explicar cómo un mamífero terrestre evolucionó en uno acuático

Homología

Recuerda que la evidencia anatómica ayuda a determinar las relaciones evolutivas, por ejemplo, la aleta de este gran mamífero comparte estructuras homólogas con las extremidades de otros tetrápodos (anfibios, reptiles, aves), lo que nos indica que poseen un ancestro en común.

Ballena
Ballena
Humano
Humano
Desarrollo embrionario

Con la embriología comparativa podemos ver muchas características que presentaban sus ancestros, algunas de éstas son:

  • La presencia de pelo, recuerda es una característica de los mamíferos y las ballenas en algunas fases del desarrollo embrionario lo presentan. Al nacer, éste desaparece a excepción de algunos pelos en el hocico y alrededor de los orificios nasales que son utilizados como cerdas sensoriales.
  • En las primeras fases, los embriones presentan pequeñas extremidades traseras externas que son visibles durante un tiempo pero al avanzar en el desarrollo desaparecen.
Embriones
  • En un inicio las fosas nasales se presentan en el lugar usual de los mamíferos (hocico) y tiempo después migran a la parte de arriba de la cabeza para formar el espiráculo (estructura que actúa como orificio nasal y por el cual las ballenas respiran).
  • Las ballenas con barbas (misticetos) y las ballenas dentadas (odoncetos) desarrollan brotes de dientes cuando son embriones. En las ballenas dentadas estos brotes se convierten en dientes en el adulto, pero en las ballenas barbadas se "absorben" y desaparecen.
Ballena dentada

Disección lateral de la mandíbula superior de embrión de misticeto, donde se observan los brotes de los dientes

Así tenemos otra evidencia independiente que apoya la tesis de que las ballenas poseen características que los conectan con los mamíferos terrestres.

Estructuras vestigiales

Se pueden observar varias estructuras vestigiales como son huesos pélvicos, la tibia y el fémur, los cuales son pequeños e inútiles, asimismo presentan nervios olfatorios vestigiales y el canal auditivo se encuentra cerrado. Éstas son sólo algunas de las estructuras que demuestran que estos organismos provienen de especies en los que estas estructuras les eran funcionales.

Esqueleto de ballena
Fósiles y Biogeografía

Existen varios fósiles que demuestran la transición de los antepasados de las ballenas de un ambiente terrestre a uno acuático. A través de ellos podemos observar cómo es que se fueron adaptando a la vida acuática, asimismo, gracias a los lugares en donde han sido encontrados dichos fósiles podemos observar que estos animales en un principio se localizaban en una pequeña área geográfica, posiblemente hasta que se adaptaron totalmente a la vida acuática y pudieron desplazarse por todos los océanos. Esto patrón es posible de seguir gracias a la biogeografía.

Ancestros de ballena ! ! ! ! ! ! ! !
Mesoníquidos
Mesoníquidos

Antigüedad: 60 millones de años.

Descripción: Su aspecto era semejante a las hienas actuales. Poseía dos pares de patas relativamente cortas y dientes triangulares. Medía cinco metros de largo con una altura de casi dos metros y pesaba 80 kg.

Distribución: Gran parte de Asia y América del Norte.

Pakicetus
Pakicetus

Antigüedad: 50 millones de años

Descripción: Animal terrestre que presentaba pezuñas como las jirafas e hipopótamos. Tenía una apariencia similar a un perro pequeño con una cola larga. La posición del oído interno con respecto al cráneo permitió relacionarlo con los cetáceos.

Hábitat: Zonas costeras, cerca de la tierra, aunque se cree que ocasionalmente se metía al agua y se alimentaba de peces. Sus fósiles fueron encontrados en el norte de Pakistán.

Ambulocetus
Ambulocetus

Antigüedad: 50 a 49 millones de años.

Descripción: No posee oídos externos como las ballenas, sus extremidades estaban más adaptadas al medio acuático y las posteriores le funcionaban como remos, sin embargo aún podía desplazarse en tierra. Su cola era larga y estaba un poco aplanada, en comparación con animales terrestres.

Hábitat: Por lo general se encontraba en agua dulce (ríos y lagos).

Rhodocetus
Rhodocetus

Antigüedad: 47 millones de años.

Descripción: Era semejante a una foca de la actualidad, pero el cráneo, los dientes y el oído eran similares a las ballenas. La cadera no estaba unida a la columna vertebral, dándole mayor flexibilidad.

Hábitat: Vivía en la costa y aguas poco profundas. Sus fósiles fueron encontrados en el norte de Pakistán.

Dorudon
Dorudon

Antigüedad: 41 a 33 millones de años (contemporáneo de Basilosaurus)

Descripción: El cráneo, los dientes y el oído eran muy similares a las ballenas actuales. Poseía un par de extremidades posteriores muy pequeñas, por lo que el impulso para nadar provenía de la cola.

Hábitat: Mar abierto en zonas cálidas. Sus fósiles fueron encontrados en Norte América, Egipto, Pakistán, y la zona que conformaba el mar de Tethys.

Basilosaurus
Basilosaurus

Antigüedad: 40 a 34 millones de años.

Descripción: Presentaba dos extremidades posteriores muy pequeñas, su cuerpo era muy alargado (casi 22 metros), por lo que se cree que tendría dificultad para nadar. Incluso, al ser descubierto se confundió con una serpiente marina.

Hábitat: Mar abierto, en zonas cálidas. Sus fósiles fueron encontrados Estados Unidos (Louisiana y Alabama), Egipto, Australia y el sureste de Asia.

Misticetos
Mysticeti

Hace unos 35 millones de años los cetáceos barbados y dentados divergieron para formar los dos grupos que habitan hoy el planeta. Esta divergencia se debió, probablemente, a las adaptaciones en la alimentación:

Los misticetos carecen de dientes, en su lugar, poseen barbas que usan para filtrar su alimento compuesto de zooplancton y pequeños peces. Algunos misticetos son: ballena gris, ballena jorobada, ballena franca y rorcuales.

Odontocetos
Odontoceti

Los odontocetos poseen dientes, por lo tanto son nectófagos, es decir, se alimentan del nectón (animales marinos que se mueven libremente en el océano). Por ejemplo: los delfines, los cachalotes, las belugas.

Evidencia molecular

Finalmente, tenemos la evidencia molecular que ha demostrado que las secuencias de ADN y aminoácidos de las ballenas se encuentran más relacionadas con los ungulados (mamíferos que se apoyan o caminan con el extremo de los dedos, por ejemplo, las jirafas), específicamente los artiodáctilos (mamíferos que poseen un número par de dedos, como camellos e hipopótamos), a pesar de no haber fósiles que nos permitan corroborar 100% esta relación, es claro que, gracias a estos estudios, las ballenas y los artiodáctilos comparten un ancestro común. Observa las diferencias y similitudes en este fragmento de DNA.

Ballena
AAT CCC CAA AGC TAA GGA GAC TAT CCT TCC TAA GCA TAA AGA AAT GCC CTT CCC TAT ATC
Hipopótamo
AGT CCC CAA AGC AAA GGA GAC TAT CCT TCC TAA GCA TAA AGA AAT GCC CTT CTC TAA ATC
Vaca
AGT CCC CAA AGT GAA GGA GAC TAT GGT TCC TAA GCA CAA GGA AAT GCC CTT CCC TAA AT

Así, todo este conjunto de evidencias nos permite corroborar y evidenciar el proceso evolutivo que han tenido estas especies así como afirmar que la evolución ha sido y es un proceso continuo que ocurre en todas las especies.

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