Especiación

Pregunta esencial

¿Cómo se divide una especie en dos?

La Tierra tiene millones de especies, y todas vienen de especies anteriores. Una especie nueva se forma cuando dos partes de una población dejan de intercambiar genes y quedan aisladas reproductivamente. En esta lección aprenderás qué es una especie, cómo surgen las barreras a la reproducción y cómo la separación geográfica o un cambio en el número de cromosomas pueden iniciar la división.

¿Qué es una especie?

• Especie: organismos que se pueden cruzar y producir descendientes fértiles
• Caballo × burro: una mula
• Las mulas son estériles, así que los caballos y los burros son especies distintas
• Especiación: una especie se divide en dos

La definición más común de especie es un grupo de organismos que se pueden cruzar en la naturaleza y producir descendientes fértiles. Los caballos y los burros se pueden aparear, pero sus descendientes, las mulas, son estériles. Un óvulo o un espermatozoide de caballo tiene 32 cromosomas y los del burro tienen 31, así que una mula tiene 63. Sus cromosomas no se pueden aparear bien, así que no puede producir óvulos ni espermatozoides normales. Como sus genes no se mezclan, los caballos y los burros son especies distintas. La especiación es el proceso por el cual una especie se divide en dos o más especies.

Aislamiento reproductivo

• Aislamiento reproductivo: dos grupos no pueden producir descendientes fértiles juntos
• Las barreras pueden actuar antes del apareamiento o después
• El aislamiento permite que cada grupo evolucione por separado

Barrera	Cómo funciona	Ejemplo
De hábitat	Los grupos viven en lugares distintos	Una culebra listonada vive en el agua y otra en tierra
De tiempo	Los grupos se reproducen en épocas distintas	Dos especies de pino sueltan polen en meses distintos
De comportamiento	Los grupos no responden al cortejo del otro	Los praderos del este y del oeste cantan canciones distintas
Mecánica	Las estructuras reproductivas no encajan	Los caracoles cuyas conchas se enroscan en direcciones opuestas muchas veces no se pueden aparear
Esterilidad del híbrido	Los descendientes híbridos no se pueden reproducir	Caballo × burro = mula
Fracaso del híbrido	Los embriones híbridos no se desarrollan	Los embriones de oveja × cabra casi siempre mueren

Dos grupos están aislados reproductivamente cuando no pueden producir descendientes fértiles juntos. Algunas barreras actúan antes del apareamiento: los grupos viven en lugares distintos, se reproducen en épocas distintas o no se atraen entre sí. En algunas especies, las estructuras reproductivas de los dos grupos no encajan, así que el apareamiento no puede tener éxito (una barrera mecánica). Otras barreras actúan después del apareamiento: los descendientes híbridos pueden no desarrollarse o pueden ser estériles. Una barrera geográfica, como un cañón o un río, también puede mantener separados a dos grupos, como se describe abajo en Especiación alopátrica. Cuando dos grupos están aislados reproductivamente, los genes ya no fluyen entre ellos y cada grupo puede evolucionar por su cuenta.

Especiación alopátrica

• Alopátrica: una barrera geográfica divide una población
• Cada lado enfrenta condiciones y sucesos al azar distintos
• Con el tiempo, los grupos ya no se pueden cruzar
• Ejemplo: las ardillas de los dos bordes del Gran Cañón

En la especiación alopátrica, una barrera geográfica, como un cañón, un río o una cadena de montañas, divide una población en dos grupos. Los grupos ya no intercambian genes. Cada grupo vive presiones selectivas distintas y mutaciones y sucesos al azar distintos, así que poco a poco se vuelven diferentes. Si la barrera desaparece más tarde, los dos grupos pueden haber cambiado tanto que ya no se pueden cruzar, y ahora son especies distintas. Dos especies de ardillas muy emparentadas en bordes opuestos del Gran Cañón son un posible ejemplo.

Especiación simpátrica

• Simpátrica: especiación sin una barrera geográfica
• Poliploidía: un organismo recibe juegos extra de cromosomas
• Es común en las plantas
• Una especie nueva se puede formar en una sola generación

En la especiación simpátrica, una especie nueva surge en la misma zona que su ancestro, sin ninguna barrera geográfica. En las plantas, esto puede ocurrir en una sola generación por poliploidía. Un error en la meiosis puede producir un gameto con todos los cromosomas en lugar de la mitad. Cuando dos de estos gametos se combinan, el descendiente tiene el doble del número original de cromosomas (36 en lugar de 18). La planta nueva se puede reproducir consigo misma, pero un cruce con la planta original da un número impar (18 + 9 = 27) y descendientes estériles, así que la planta nueva queda aislada reproductivamente de inmediato.

Radiación adaptativa

• Radiación adaptativa: un ancestro da origen a muchas especies
• Cada especie ocupa un nicho distinto
• Ocurre en islas nuevas y después de extinciones masivas
• Ejemplo: los pinzones de las Galápagos

Cuando una especie llega a un ambiente nuevo con muchos nichos libres, se puede diversificar rápido en muchas especies, cada una adaptada a una forma de vida distinta. Esto se llama radiación adaptativa. Los pinzones de Darwin son un ejemplo clásico. Un grupo pequeño de pinzones del continente llegó a las islas Galápagos, y sus descendientes evolucionaron en especies con picos distintos adecuados para alimentos distintos. La radiación adaptativa también sigue a las extinciones masivas, cuando muchos nichos quedan libres al mismo tiempo.

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Ejemplos resueltos

Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.

Ejemplo 1: ¿Alopátrica o simpátrica?

Decide si cada ejemplo es especiación alopátrica o simpátrica, y nombra la causa. (a) Un río cambia de curso y divide una población de ratones. Miles de años después, los dos grupos ya no se pueden cruzar. (b) Una planta tiene un error en la meiosis que duplica su número de cromosomas, y las plantas nuevas no se pueden reproducir con las plantas originales. (c) En un mismo campo, algunos insectos se alimentan de manzanos y otros de espinos, y los dos grupos poco a poco dejan de aparearse entre sí.

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1. (a) Alopátrica: el río es una barrera geográfica que separó a los ratones.
2. (b) Simpátrica: la poliploidía crea una especie nueva en el mismo lugar que la original, sin una barrera geográfica.
3. (c) Simpátrica: los insectos viven en el mismo campo, y la diferencia en las plantas hospederas reduce el apareamiento entre los grupos.
4. Respuesta: (a) Alopátrica (barrera del río). (b) Simpátrica (poliploidía). (c) Simpátrica (plantas hospederas distintas).

Ejemplo 2: ¿Las moscas prefieren a las de su tipo?

Datos de muestra basados en un experimento: se juntaron moscas de la fruta criadas con almidón y moscas criadas con maltosa. La tabla muestra cuántos apareamientos hubo entre cada par. (a) ¿Cuántos apareamientos hubo en total? (b) ¿Qué porcentaje fue entre moscas criadas con el mismo alimento? (c) Si las moscas se aparearan al azar, ¿qué porcentaje sería entre moscas criadas con el mismo alimento? ¿Qué sugieren los resultados?

Alimento del macho × alimento de la hembra	Número de apareamientos
Almidón × almidón	18
Maltosa × maltosa	22
Almidón × maltosa	7
Maltosa × almidón	3

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1. (a) Total: 18 + 22 + 7 + 3 = 50 apareamientos.
2. (b) Mismo alimento: 18 + 22 = 40. 40 ÷ 50 × 100 = 80%.
3. (c) Al azar: con dos grupos iguales, la mitad de los apareamientos (50%) serían entre moscas del mismo alimento por casualidad. El 80% observado es mucho mayor, así que las moscas prefieren parejas criadas con el mismo alimento. Esto es el comienzo del aislamiento reproductivo, un paso hacia la especiación.
4. Respuesta: (a) 50. (b) 80%. (c) Se esperaría 50% al azar, así que las moscas prefieren parejas parecidas.

Ejemplo 3: Contar cromosomas

Una especie de planta tiene 2n = 18 cromosomas. Un error en la meiosis produce una planta tetraploide. (a) ¿Cuántos cromosomas hay en un gameto normal? (b) ¿Cuántos cromosomas tiene la planta tetraploide? ¿Cuántos hay en sus gametos? (c) ¿Cuántos cromosomas tiene el descendiente de la tetraploide y una planta normal? ¿Es probable que sea fértil?

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1. (a) Gameto normal: 18 ÷ 2 = 9 cromosomas.
2. (b) Tetraploide: 2 × 18 = 36 cromosomas. Sus gametos tienen 36 ÷ 2 = 18.
3. (c) Cruce: 18 (gameto de la tetraploide) + 9 (gameto normal) = 27 cromosomas. El número impar no se puede aparear en parejas en la meiosis, así que la planta es estéril.
4. Respuesta: (a) 9. (b) 36 y 18. (c) 27, así que es estéril.

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Práctica

Analiza un diagrama de especiación alopátrica, clasifica barreras a la reproducción, calcula el número de cromosomas de una mula y de una planta poliploide y explica la esterilidad. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.

• Hoja de práctica: Especiación (PDF) (en inglés)
• Clave de respuestas: Especiación (PDF) (en inglés)

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Diapositivas de la lección

• Diapositivas 4.8: Especiación (PDF) (en inglés)

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Ideas clave

• Una especie se puede cruzar y producir descendientes fértiles
• El aislamiento reproductivo detiene el flujo de genes
• Alopátrica: con una barrera geográfica; simpátrica: sin barrera
• La poliploidía puede producir una especie nueva de planta en una generación
• Radiación adaptativa: un ancestro da muchas especies

De vuelta a la pregunta esencial: una especie nueva se forma cuando dos grupos de una población quedan aislados reproductivamente y evolucionan por separado. Una barrera geográfica inicia la división en la especiación alopátrica, y un cambio como la poliploidía la puede iniciar en la especiación simpátrica. Cuando hay muchos nichos libres, una especie puede irradiarse en muchas. A continuación, verás cómo han cambiado las tasas de especiación y de extinción a lo largo de la historia de la Tierra.

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