En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Cómo llevó el trabajo de muchos científicos a la teoría de la evolución?
La teoría de la evolución no salió de una sola persona en un solo momento. Los geólogos mostraron que la Tierra es muy antigua, un economista describió lo que pasa cuando las poblaciones crecen más que su alimento y los naturalistas reunieron evidencia de todo el mundo. En esta lección seguirás esas ideas hasta llegar a la explicación de la selección natural de Darwin y Wallace, y verás por qué reemplazó a las ideas anteriores sobre cómo cambian las especies.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
Ideas anteriores a Darwin
- Hutton (1788) y Lyell (1830): la Tierra es muy antigua
- Procesos lentos, como la erosión, moldearon la Tierra
- Lamarck (1809): las especies cambian con el tiempo
- Malthus (1798): las poblaciones crecen más que su alimento
Varias ideas se juntaron antes de que Darwin publicara su teoría. Los geólogos James Hutton y Charles Lyell sostuvieron que la Tierra es muy antigua y que los procesos lentos que vemos hoy, como la erosión y la acumulación de sedimentos, la moldearon durante mucho tiempo. Eso le dio a la vida tiempo suficiente para cambiar poco a poco. Jean-Baptiste Lamarck propuso que las especies cambian con el tiempo, lo cual fue un paso importante, aunque su explicación de cómo cambian no tenía respaldo en la evidencia. Thomas Malthus, un economista, señaló que las poblaciones humanas pueden crecer más rápido que su suministro de alimento, y más tarde Darwin aplicó esta idea a todos los seres vivos.
El viaje de Darwin y los pinzones
- Darwin navegó en el HMS Beagle de 1831 a 1836
- Recolectó plantas, animales y fósiles
- Los pinzones de las Galápagos tienen picos de formas distintas
- Cada pico se ajusta al alimento que come el pinzón
Cuando era un joven naturalista, Charles Darwin pasó cinco años en el barco HMS Beagle, recolectando especímenes de Sudamérica y de las islas del Pacífico. En las islas Galápagos notó que aves parecidas tenían picos muy distintos. Estudios posteriores mostraron que los pinzones compartían un ancestro común y que cada forma de pico funciona mejor para un alimento determinado. Observaciones como estas llevaron a Darwin a preguntarse cómo una población de una especie podía convertirse en formas adaptadas a distintos ambientes.
La lógica de Darwin: la selección natural
- Observación: nacen más descendientes de los que pueden sobrevivir
- Observación: los individuos varían y parte de la variación se hereda
- Inferencia: los individuos compiten por recursos limitados
- Inferencia: las características heredadas que ayudan se vuelven más comunes
Darwin construyó su explicación con observaciones e inferencias. Observó que los padres producen más descendientes de los que pueden sobrevivir y que los individuos de una población varían en características que se pueden heredar. Infirió que los individuos deben competir por recursos limitados y que los que tienen características útiles tienen más probabilidad de sobrevivir y de tener descendientes. Después de muchas generaciones, las características útiles se vuelven más comunes en la población. Darwin llamó a este proceso selección natural. Alfred Russel Wallace llegó a la misma idea de manera independiente, y los dos la presentaron juntos en 1858.
Más descendientes de los que pueden sobrevivir
- Las poblaciones producen muchos más descendientes de los que sobreviven
- Los recursos, como el alimento y el espacio, son limitados
- La competencia decide qué individuos sobreviven
La gráfica muestra datos de muestra de tres especies. Toda especie produce muchos más descendientes de los que llegarán a reproducirse. Una rana puede poner 2,000 huevos, pero en promedio solo 2 de sus descendientes sobreviven hasta reproducirse. Si todos sobrevivieran, la población crecería sin control. Como los recursos son limitados, los descendientes compiten, y los que tienen características que se ajustan a su ambiente tienen más probabilidad de estar entre los sobrevivientes. La gráfica usa una escala logarítmica para que números muy distintos quepan en una sola gráfica.
¿Selección natural o la idea de Lamarck?
- Lamarck: las características adquiridas durante la vida se transmiten
- Las características adquiridas durante la vida no se heredan
- La selección natural actúa sobre la variación heredada
- Los individuos no evolucionan; las poblaciones sí
Lamarck pensaba que un organismo podía cambiar durante su vida al usar o no usar una parte del cuerpo y luego transmitir ese cambio a sus descendientes. Una jirafa que estira el cuello es el ejemplo clásico. Hoy sabemos que los cambios que un organismo adquiere durante su vida, como unos músculos más grandes, no se heredan. En la selección natural, la variación ya existe en la población. Los individuos con el cuello más largo dejan más descendientes, así que cambia la longitud promedio del cuello de la población. Los individuos en sí no cambian.
Muchos científicos, una teoría
- La evolución surgió de muchas contribuciones
- Darwin y Wallace aportaron la selección natural
- Más tarde, Mendel explicó cómo se heredan las características
| Científico | Año | Idea | Por qué fue importante |
|---|---|---|---|
| Hutton | 1788 | La Tierra es muy antigua y cambia lentamente | Dio a la vida tiempo suficiente para cambiar |
| Malthus | 1798 | Las poblaciones pueden crecer más que su alimento | Mostró que debe haber competencia |
| Lamarck | 1809 | Las especies cambian con el tiempo | Planteó la idea del cambio, pero el mecanismo era incorrecto |
| Lyell | 1830 | Los procesos lentos moldearon la Tierra | Apoyó la idea de una Tierra antigua |
| Wallace | 1858 | Selección natural (de manera independiente) | Un segundo científico llegó a la misma idea |
| Darwin | 1859 | El origen de las especies | Respaldó la selección natural con evidencia |
| Mendel | 1866 | Las características se heredan como unidades separadas | Más tarde explicó cómo se hereda la variación |
Cada científico de la tabla aportó una pieza. Los experimentos de Mendel con plantas de chícharo, publicados en 1866, mostraron que las características se transmiten como unidades separadas que hoy llamamos genes. Su trabajo no se notó hasta que fue redescubierto en 1900. Combinar la selección natural con la genética les dio a los científicos una explicación completa de cómo cambian las poblaciones con el tiempo, y es la base de la biología moderna.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Escarabajos en la corteza
Los escarabajos de un tronco son verdes o cafés, y el color se hereda. Las aves encuentran más fácilmente a los escarabajos verdes sobre la corteza café y se comen más de ellos. Usa la lógica de Darwin para explicar cómo cambia la población de escarabajos. Luego explica cómo explicaría el cambio de otra manera la idea de Lamarck.
Mostrar la solución
- Variación: la población tiene escarabajos verdes y cafés, y el color se hereda.
- Selección: las aves se comen más escarabajos verdes, así que sobreviven menos escarabajos verdes hasta reproducirse.
- Herencia: los escarabajos cafés que sobreviven les transmiten la característica café a sus descendientes.
- Resultado: a lo largo de las generaciones, los escarabajos cafés se vuelven más comunes en la población.
- Lamarck: su idea dice que los escarabajos individuales se volverían cafés durante su vida y transmitirían el cambio. En realidad, los escarabajos individuales no cambian de color. La población cambia porque los escarabajos cafés sobreviven y se reproducen más.
- Respuesta: Los escarabajos cafés sobreviven y se reproducen más, así que el color café se vuelve más común. Los individuos no cambian; la población sí.
Ejemplo 2: Demasiados descendientes
Usa la gráfica de los descendientes producidos y los descendientes que sobreviven hasta reproducirse. (a) ¿Qué especie produce más descendientes? (b) ¿Qué fracción de los descendientes de la rana sobrevive hasta reproducirse? (c) ¿Qué infirió Darwin de observaciones como estas?
Mostrar la solución
- (a) Más descendientes: el roble produce cerca de 5,000, más que la rana (2,000) o el ratón (30).
- (b) Rana: sobreviven 2 de 2,000, que es 2 ÷ 2,000 = 1/1,000, o 0.1%. Solo 1 descendiente de cada 1,000 sobrevive hasta reproducirse.
- (c) Inferencia: los padres producen muchos más descendientes de los que el ambiente puede sostener, así que los descendientes deben competir. Los que tienen características que les ayudan a sobrevivir y a reproducirse las transmiten.
- Respuesta: (a) El roble. (b) 1/1,000, o 0.1%. (c) Los descendientes compiten y las características útiles se vuelven más comunes.
Ejemplo 3: Lee la línea del tiempo
Usa la línea del tiempo. (a) Nombra a dos científicos cuyas ideas se publicaron antes de que el Beagle zarpara en 1831 y que ayudaron a Darwin. (b) ¿Qué le faltaba a la teoría de Darwin que el trabajo de Mendel aportó después?
Mostrar la solución
- (a) Antes de 1831: Hutton (1788), Malthus (1798), Lamarck (1809) y Lyell (1830). Sirven dos cualesquiera. Hutton y Lyell mostraron que la Tierra es muy antigua, y Malthus describió a las poblaciones que crecen más que su alimento.
- (b) Lo que faltaba: Darwin no podía explicar cómo se heredan las características. Mendel (1866) mostró que las características se transmiten como unidades separadas, que hoy llamamos genes. Su trabajo fue redescubierto en 1900.
- Respuesta: (a) Por ejemplo, Hutton y Malthus. (b) Cómo se heredan las características, lo que explicó el trabajo de Mendel sobre los genes.
Práctica
Relaciona a los científicos con sus ideas, lee una gráfica de descendientes y sobrevivientes, completa un modelo de la selección natural y compara la idea de Lamarck con la selección natural. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
- Hoja de práctica: Desarrollo de la teoría de la evolución (PDF) (en inglés)
- Clave de respuestas: Desarrollo de la teoría de la evolución (PDF) (en inglés)
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Hutton y Lyell mostraron que la Tierra es muy antigua
- Las poblaciones producen más descendientes de los que pueden sobrevivir
- Selección natural: las características heredadas que ayudan se vuelven más comunes
- Las características adquiridas durante la vida no se heredan
- El trabajo de Mendel sobre los genes explicó la herencia
De vuelta a la pregunta esencial: la teoría de la evolución surgió del trabajo de muchos científicos. Los geólogos mostraron que la Tierra es lo bastante antigua para que haya cambios lentos, Malthus describió la competencia cuando las poblaciones crecen más que su alimento, y Darwin y Wallace combinaron estas ideas con observaciones de la variación para explicar la selección natural. Más tarde, el trabajo de Mendel sobre la herencia completó cómo se transmiten las características. A continuación, verás la evidencia que respalda la evolución, empezando por los fósiles.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS4-1: Comunicar información científica que muestre que el ancestro común y la evolución biológica están respaldados por múltiples líneas de evidencia empírica.
- HS-LS4-2: Construir una explicación basada en evidencia de que el proceso de evolución resulta principalmente de cuatro factores: (1) la capacidad de una especie para aumentar en número, (2) la variación genética heredable de los individuos de una especie debida a la mutación y a la reproducción sexual, (3) la competencia por recursos limitados y (4) la proliferación de los organismos que son más capaces de sobrevivir y reproducirse en el ambiente.
Ideas disciplinarias básicas: LS4.A Evidencia de ancestro común y diversidad; LS4.B Selección natural