La formació d'una espècie

-L'espècie biològica

Una espècie és un conjunt d'individus, amb característiques similars, que es poden encreuar entre ells i produir descendència fèrtil.

-L'especiació

L'especiació és el procés de formació de noves espècies a partir d'un avantpassat comú per mitjà de l'acumulació de petits canvis. Perquè hi haja especiació s'ha de produir aïllament genètic, és a dir, una interrupció en l'intercanvi de gens entre dues poblacions de la mateixa espècie.

L'especiació pot tenir lloc de dues maneres:

• Dues poblacions de la mateixa espècie queden separades geogràficament.                                   Cada població es va adaptant als diferents ambients on viu i acumula diferències genètiques a causa de les mutacions i la selecció natural.
• Dues poblacions de la mateixa espècie no estan separades geogràficament, però hi ha mecanismes d'aïllament que eviten l'intercanvi de gens entre ambdues poblacions.

Especiació per poliploïdia

En aquest tipus d'especiació apareixen espècies noves d'una manera ràpida, sense necessitat de cap tipus d'aïllament.

Un individu políploide és aquell les cèl·lules del qual tenen més de dues dotacions haploides de cromosomes: triploide; tetraploide, etc. Provenen d'errors en la meiosi.

-Valoració de la biodiversitat com a resultat del procés evolutiu

La gran diversitat d'éssers vius, o biodiversitat, és el resultat de l'evolució biològica.

Els individus més aptes per a la supervivència davant d'una modificació ambiental determinada són els que aconsegueixen reproduir-se i transmeten la seua aptitud genètica de supervivència a les generacions següents.

La biosfera actual va evolicionar quan la fotos'intesi de les primeres algues i plantes va començar a alliberar oxigen a l'atmosfera, i l'espècie humana va aparéixer en el moment de més diversitat biològica que ha conegut la història de la Terra.

La biodiversitat representa una capital natural i és una font potencial per a satisfer necessitats futures. Els beneficis són incomptables, com ara l'obtenció d'aliments variats, medicines i moltes altres substàncies d'interés. Des del punt de vista ecològic, la diversitat biològica intervé en el reciclatge dels nutrients de tots els ecosistemes.

-El paper de la humanitat en l'extinció d'espècies i les seues causes

La nostra espècie és la primera forma de vida capaç de modificar el procés evolutiui sense tenir en compte les complexes cadenes alimentàries que mantenen les espècies ni el ric magatzem d'informació genètica que representen aquestes espècies.

Les poblacions humanes s'expandeixen i alteren l'ambient natural, de manera que han reduït la diversitat biològica. A mitjan segle XXI, l'extinció podria arribar a una quarta part de les espècies. Les conseqüències d'aquesta destrucció seran pernicioses.

Els mecanismes de l'evolució

-Les mutacions, font de la variabilitat

Les mutacions són canvis en el material genètic (ADN) d'un ésser viu. Constitueixen la matèria primera de l'evolució, perquè proporcionen nous gens que són l'origen de les diferències entre individus, o variabilitat. Quan les mutacions es produeixen en les cèl·lules que formen els gàmetes, es transmeten a la descendència. Els individus que presenten mutacions s'anomenen mutants.

Les mutacions només s'esdevenen a l'atzar

Els coneixements actuals sobre genètica demostren que els organismes no poden modificar la informació que contenen els seus gens, per la queal cosa no poden transmetre els caràcters adquirits al llarg de la vida. També s'ha demostrat que les mutacions no apareixen com a resposta a una necessitat adaptativa dels organismes a l'ambient; es produeixen sempre a l'atzar i independentment de si causen benefici o un perjudici a l'organisme i a la seua descendència.

-El paper de la recombinació genètica

Durant la meiosi, la recombinació dels gens, que resulta de l'encreuament dels cromosomes homòlegs i la seua distribució a l'atzar, produeix gàmetes diferents entre si que són una gran font de variabilitat genètica.

En la fecundació, la unió dels gàmetes també s'esdevé a l'atzar, cosa que permet formar una gran quantitat de genotips, diferents dels que tenen els progenitors. La variabilitat potencial de qualsevol espècie o població, sense considerar l'aparició de noves mutacions, és pràcticament il·limitada.
-Variabilitat i selecció natural

Els individus d'una població experimenten mutacions i recombinacions que augmenten la variabilitat entre ells.

Els organismes més ben adaptats al medi són els que es reprodueixen més i transmeten així les mutacions als seus descendents, mentre que els més mal adaptats van desapareixent. La selecció natural preserva les variacions favorables i n'elimina les desfavorables.

Com les mutacions produeixen efectes molt lleus, els canvis que s'esdevenen en la població se succeeixen de manera gradual. Es necessiten milers d'anys perqué sorgisquen espècies diferents a partir de les primitives.

La selecció natural no està guiada per cap objectiu.

Principals teories evolutives (II)

-Les teories Darwinistes

A mitjan segle XIX, el naturalista anglés Charles Darwin va donar a conéixer una teoria, molt polèmica en el seu moment, que intentava explicar l'evolució biològica: la teoria de la selecció natural.

La teoria de la selecció natural

Els principals arguments a favor de la teoria de l'evolució, segons Darwin, són aquests:

• Els éssers vius, en condicions naturals, produeixen una descendència nombrosa. Si tots sobrevisqueren, en poques generacions omplirien la Terra.
• En la naturalesa, només prospera una minoria dels nascuts. El nombre d'individus d'una població es manté pràcticament constant al llarg de generacions; així, la majoria de la descendència mor.
• Qualsevol població està formada per individus que presenten petites diferències hereditàries.
• Sobreviuen els més aptes o els que estan més ben adaptats a l'ambient que els envolta. Els supervivents són els que triomfen en la lluita per l'existència.
• La n aturalesa selecciona els individus amb peculiaritats quant a la constitució o el comportament, producte de les diferències hereditàries. Aquestes peculiaritats els confereixen una capacitat més elevada per a sobreviure en aquell ambient determinat.
• Els supervivients transmeten a la seua descendència els caràcters adaptatius favorables. D'aquesta manera, la suma de petits avantatges aconseguits per aquesta selecció natural origina les diferents adaptacions dels organismes al medi ambient.

-El Neodarwinisme

El Neodarwinisme, o teoria sintètica de l'evolució, naix cap a 1930 de la unió de la teoria darwinista de la selecció natural amb els coneixements de la genètica i altres ciències biològiques. Aquesta teoria ha resultat molt fructífera i és admesa per la majoria dels científics.

Hui, sabem que només les diferències hereditàries (causades per les mutacions) són la matèria primera de l'evolució, ja que estan sotmeses a selecció natural.

El neodarwinisme afirma que les mutacions i la selecció natural es complementen entre si, i que cap d'aquests dos processos, per si mateix, pot donar lloc a un canvi evolutiu.

-Teories actuals sobre l'evolució 

Darwin va defensar que l'evolució es produïa sense salts sobtats, gradualment. Acceptava que les discontinuïtats en el registre fèssil eren degudes al fet que aquest registre és incomplet. La interpretació neodarwinista, o gradualisme, defensa una evolució gradual i continuada i lleva importància als fenòmens catastrofistes en l'evolució.

Els paleontòlegs americans Eldredge i Gould van desenvolupar la interpretació coneguda com a equilibri puntuat o saltacionisme. Proposen que les espècies viuen llargs períodes d'estabilitat (milions d'anys) que queden tallats bruscament per fases breus de canvis (de milers d'anys) en els quals sorgeixen moltes novetats evolutives. Aixó explica el registre de fòssils actual, que no presenta canvis graduals, sinó discontinuïtats abruptes.

En certs casos, es van poder produir impulsos o macromutacions, que van donar lloc a l'origen i diversificació dels grans grups.

Beer va proposar el concepte d'evolució en mosaic, que estableix que el ritme de canvi de les diverses parts d'un organisme no és uniforme. Certs caràcters es manifesten estables durant molt de temps, mentre que d'altres evolucionen gradualment.

Principals teories evolutives (I)

-Què és l'evolució biològica?

L'evolució biològica és la transformació gradual i progressiva de formes de vida primitives en altres més diferenciades i complexes.

Al llarg del temps s'han proposat moltes teories per a explicar l'origen de la gran diversitat d'éssers vius.

El fundador de la teoria moderna de l'evolució va ser Charles Darwin, que va proporcionar una explicació de l'origen dels organismes que constitueix la teoria de la selecció natural.

-El fixisme i el catastrofisme

Una teoria que va tenir una gran credibilitat durant segles va ser la teoria fixista o fixisme, que considerava que totes les espècies eren invariables (fixes) i que van ser creades al començament dels temps.

Els fòssils es consideraven capricis de la naturalesa o espècies que van desparéixer per catàstrofes divines, peró sense relació amb els éssers actuals.

Una altra teoria, la teoria de les creacions successives o teoria catastrofista, va intentar fer compatibles el fixisme amb l'existència dels fòssils. Segons aquesta teoria, la Terra ha estat poblada per una successió de flores i faunes independents entre si.

Aquests éssers vius eren producte d'actes creadors seguits d'anihilacions catastrófiques.

Hui sabem que en el passat van viure espècies diferents de les actuals. Moltes es van extingir sense deixar rastre i d'altres deixaren descendents més o menys modificats.

-La teoria de Lamarck

En el segle XVII, el francés Lamarck, va ser el primer naturalista que va desenvolupar una teoria de l'evolució en la qual explicava els mecanismes evolutius. Aquesta teoria proposa els postulats següents:

• Els éssers vius tenen una tendència innata al perfeccionament, que els permet adaptar-se als ambients més diversos.
• Llei de l'ús i desús dels òrgans. Els canvis de l'ambient creen necessitats en els organismes, per a adaptar-se a les noves condicions de vida.
• La funció crea l'òrgan. Quan els canvis ambientals originen necessitats completament noves, poden sorgir, com a resposta, òrgans nous.
• Herència de caràcters adquirits. Perquè els nous caràcters es perpetuen i cresquen en les generacions posteriors han de ser hereditaris.

D'aquesta manera, segons que afirmava Lamarck, per adaptació als diferents ambients, han anat sorgint durant milions d'anys les diverses espècies que viuen en el nostre planeta.

La teoria de Lamarck és molt fàcil d'adaptar intuïtivament i ha exercit una gran influència en el pensament biològic, però s'ha comprovat que és errònia. Tots els intents que s'han fet per a demostrar l'herència dels caràcters adquirits ( que és el punt cabdal de la teoria) han fracassat rotundament.

L'Origen de la vida

-Teoria de la generació espontània

Durant molts segles es va creure que els éssers vius naixien espontàneament de la catèria orgànica en descomposició. Per exemple, cucs que naixen del fang, insectes de la carn en descomposició o ratolins de femers.

-Falsedat de la generació espontànea

El primer científic que va qüestionar la teoria de la generació espontànea va ser Francesco Redi.

Redi volia demostrar que les larves de mosca que apareixien en la carn en descomposició provenien de les mosques i no de la carn. per comprovar-ho, va col·locar trossos de carn en uns quants pots i en va tapar uns amb un pergamí, i uns altres amb una tela que deixava passar l'aire però no les mosques.

Al cap d'uns dies va comprovar que només hi apareixien larves i mosques als pots destapats. Va recollir les larves i va observar que, després d'un cert temps, es transformaven en mosques. Redi va concloure que les larves no procedien de la carn.

El descobriment dels microorganismes, presents en molts llocs, com l'aigua estancada i la matèria orgànica en descomposició, va augmentar l'interés per la generació espontànea.

El segle XIX, Louis Pasteur va demostrar que la generació espontànea era falsa. Va comprovar que els microorganismes presents en l'aire són els que descomponen els medis de cultiu.

Pasteur va concloure que tot ésser viu prové d'un altre ésser viu.
Però com van aparéixer els primers éssers vius?

-La formació de les primeres cèl·lules

El bioquímic rus Oparin va proposar una teoria sobre l'origen de la vida: les primeres molècules es van formar a partir dels gasos de l'atmosfera primitiva per l'acció de descàrregues elèctriques de les tempestes i de la llum ultraviolada del Sol.

Van ser molts els investigadors que intentaren comprovar al laboratori la hipòtesi d'Oparin. El primer en aconseguir-ho va ser el nord-americà Stanley Miller. Mitjançant un aparell que simulava les condicions de l'atmosfera primitiva, va poder comprovar que a l'interior es formaven molts compostos precursors de la majoria de les biomolècules, especialment aminoàcids.

Modificant la composició de l'atmosfera primitiva, altres científics, com ara el català Joan Oró, van produir altres biomolècules.

Aquestes biomolècules i altres es van anar acumulant durant milions d'anys en els oceans i van formar el que Oparin va anomenar sopa primitiva o brou primordial. En algun moment, una de les biomolècules produïdes va ser capaç de fer còpies de si mateixa, de reproduir-se, utilitzant per a fer-ho altres molècules de la sopa.

Posteriorment, aquestes biomolècules aconseguiren unir-se a altres i tancar-se en petites gotes, que Oparin anomenà coacervats. En algun moment, aquests coacervats van donar lloc a les primeres cèl·lules.