Arxiu d'etiquetes: Charles Darwin

Evolution for beginners 2: coevolution

After the success of Evolution for beginners, today we’ll continue  knowing the basics of biological evolution. Why  exist insects that seem orchids and vice versa? Why gazelles and cheetahs are almost equally fast? Why your dog understands you? In other words, what is coevolution?

WHAT IS COEVOLUTION?

We know that it is inevitable that living beings establish symbiotic relationships between them. Some depend on others to survive, and at the same time, on elements of their environtment as water, light or air. These mutual pressures between species make that evolve together, and as one evolve as a species, in turn it forces the other to evolve. Let’s see some examples:

POLLINATION

The most known process of coevolution is pollination. It was actually the first co-evolutionary study (1859) by Darwin, although he didn’t use that term. The first to use the word coevolution were Ehrlich and Raven (1964).

Insects existed long before the appearance of flowering plants, but their success was due to the discovery that nectar is a good reserve of energy. In turn, the plants found in the insects another way more effectively to carry pollen to another flower. Pollination by the wind (anemophily) requires more production of pollen and a good dose of luck to at least fertilize some flowers of the same species. Many plants have developed flowers that trap insects until they are covered with pollen and then set them free. These insects have hairs in their body to enable this process. In turn some animals have developed long appendages (beaks of hummingbirds, butterflies’ proboscis…) to access the nectar.

Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock
Darwin’s moth (Xantophan morganii praedicta). Photo by Minden Pictures/Superstock

It is the famous case of the Darwin’s moth (Xanthopan morganii praedicta) of which we have already talked about. Charles Darwin, studying orchid Christmas (Angraecum sesquipedale) saw that the nectar was 29 cm inside the flower. He sensed that there should exist an animal with a proboscis of this size. Eleven years later, Alfred Russell Wallace reported him that the Morgan’s sphinxs had proboscis over 20 cm long, and a time later they were found in the same area where Darwin had studied that species of orchid (Madagascar). In honor of both it was added “praedicta” to the scientific name.

There are also bee orchids that mimic female insects to ensure their pollination. To learn more about these orchids and the Christmas one, do not miss this post by Adriel.

Anoura fistulata, murcielago, bat
The bat Anoura fistulata and its long tongue. Photo by Nathan Muchhala

But many plants not only depend on insects, also some birds (like humming birds) and mammals (such as bats) are essential to pollination. The record for the longest mammal tongue in the world is for a bat from Ecuador (Anoura fistulata); its tongue measures 8 cm (150% of the length of its body). It is the only who pollinates one plant called Centropogon nigricans, despite the existence of other species of bats in the same habitat of the plant. This raises the question of whether evolution is well defined, and occurs between pairs of species or it is diffuse due to the interaction of multiple species.

PREDATOR-PREY RELATIONSHIPS

The cheetah (Acinonyx jubatus) is the fastest vertebrate on land (up to 115 km/h). Thomson’s gazelle (Eudorcas thomsonii), the second (up to 80 km/h). Cheetahs have to be fast enough to catch a gazelle (but not all, at risk of disappearing themselves) and gazelles fast enough to escape almost once and reproduce. The fastest gaelles survive, so nature selects in turn faster cheetahs, which are who eat to survive. The pressure from predators is an important factor that determines the survival of a population and what strategies should follow the population to survive. Also, the predators will find solutions to possible new ways of life of their prey to succeed.

Guepardo persiguiendo una gacela. Foto de Federico Veronesi
Cheetah hunting a Thomson’s gazelle in Kenya. Photo by Federico Veronesi

The same applies to other predator-prey relationships, parasite-host relationships, plants-herbivores, improving their speed or other survival strategies like poison, spikes…

HUMAN AND DOGS … AND BACTERIA

Our relationship with dogs since prehistoric times, it is also a case of coevolution. This allows, for example, to create bonds with just looking at them. If you want more information, we invite you to read this post where we talk about the issue of the evolution of dogs and humans in depth.

Another example is the relationship we have established with the bacteria in our digestive system, essential for our survival. Or with pathogens: they have co-evolved with our antibiotics, so using them indiscriminately has favored these species of bacteria to develop resistance to antibiotics.

THE IMPORTANCE OF COEVOLUTION

Coevolution is one of the main processes responsible for the great biodiversity of the Earth. According to Thompson, is responsible for the millions of species that exist instead of thousands.

The interactions that have been developed with coevolution are important for the conservation of species. In cases where evolution has been very close between two species, if one become extint will lead to the extinction of the other almost certainly. Humans constantly alter ecosystems and therefore biodiversity and evolution of species. Just declining one species, we are affecting many more. This is the case of the sea otter (Enhydra lutris), which feeds on sea urchins.

Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium
Sea otter (Enhydra lutris) eating sea urchins. Photo by Vancouver Aquarium

Being hunted for their fur, urchins increased number, devastated entire populations of algae (consumer of CO2, one of the responsible of global warming), seals who found refuge in the algae nonexistent now were more hunted by killer whales… the sea otter is therefore a key species for the balance of this ecosystem and the planet, as it has evolved along with urchins and algae.

Coevolutive relations between flowers and animals depend on the pollination of thousands of species, including many of agricultural interest, so we must not lose sight of the seriousness of the issue of the disappearance of a large number of bees and other insects in recent years. A complex case of coevolution that directly affects us is the reproduction of fig.

TO SUMMARIZE

As we have seen, coevolution is the evolutionary change through natural selection between two or more species that interact reciprocally.

It is needed:

  • Specificity: the evolution of each feature of a species is due  to selective pressures of the feature of the other species.
  • Reciprocity: features evolve together.
  • Simultaneity: features evolve simultaneously.

REFERENCES

MIREIA QUEROL ALL YOU NEED IS BIOLOGY

Evolució per a principiants 2: la coevolució

Després de l’èxit d’Evolució per a principiants, seguim amb un article per seguir coneixent aspectes bàsics de l’evolució biològica. Per què hi ha insectes que semblen orquídies i viceversa? Per què gaseles i guepards són gairebé igual de ràpids? Per què el teu gos t’entén? En altres paraules, què és la coevolució?

QUÈ ÉS LA COEVOLUCIÓ?

Ja sabem que és inevitable que els éssers vius estableixen relacions de simbiosi entre ells. Uns depenen d’altres per sobreviure, i alhora, de l’accés a elements del seu entorn com aigua, llum o aire. Aquestes pressions mútues entre espècies fan que evolucionin conjuntament i segons evolucioni una espècie, obligarà al seu torn a l’altra a evolucionar. Vegem alguns exemples:

POL·LINITZACIÓ

El procés més conegut de coevolució el trobem en la pol·linització. Va ser de fet el primer estudi coevolutiu (1859), a càrrec de Darwin, encara que ell no utilitzés aquest terme. Els primers en utilitar-lo van ser Ehrlich i Raven (1964).

Els insectes ja existien molt abans de l’aparició de plantes amb flor, però el seu èxit es va deure al descobriment que el pol·len és una bona reserva d’energia. Al seu torn, les plantes troben en els insectes una manera més eficaç de transportar el pol·len cap a una altra flor. La pol·linització gràcies al vent (anemofilia) requereix més producció de pol·len i una bona dosi d’atzar perquè almenys algunes flors de la mateixa espècie siguin fecundades. Moltes plantes han desenvolupat flors que atrapen als insectes fins que estan coberts de pol·len i els deixen escapar. Aquests insectes presenten pèls en el seu cos per permetre aquest procés. Al seu torn alguns animals han desenvolupat llargs apèndixs (becs dels colibrís, espiritrompes de certes papallones…) per accedir al nèctar.

Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock
Arna de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock

És famós el cas de l’arna de Darwin (Xanthopan morganii praedicta) de la qual ja hem parlat en una ocasió. Charles Darwin, estudiant l’orquídia de Nadal (Angraecum sesquipedale), va observar que el nèctar de la flor es trobava a 29 cm de l’exterior. Va intuir que hauria d’existir un animal amb una espiritrompa d’aquesta mida. Onze anys després, el mateix Alfred Russell Wallace el va informar que havia esfinxs de Morgan amb trompes de més de 20 cm i un temps més tard es van trobar a la mateixa zona on Darwin havia estudiat aquesta espècie d’orquídia (Madagascar). En honor de tots dos es va afegir el “praedicta” al nom científic.

També existeixen les anomenades orquídies abelleres, que imiten femelles d’insectes per assegurar la seva pol·linització. Si vols saber més sobre aquestes orquídies i la de Nadal, no et perdis aquest article de l’Adriel.

Anoura fistulata, murcielago, bat
El ratpenat Anoura fistulata i la seva llarga llengua. Foto de Nathan Muchhala

Però moltes plantes no només depenen dels insectes, també algunes aus (com els colibrís) i mamífers (com ratpenats) són imprescindibles per a la seva fecundació. El rècord de mamífer amb la llengua més llarga del món i segon vertebrat (per darrere del camaleó) se l’emporta un ratpenat de l’Equador (Anoura fistulata); seva llengua mesura 8 cm (el 150% de la longitud del seu cos). És l’únic que pol·linitza una planta anomenada Centropogon nigricans, malgrat l’existència d’altres espècies de ratpenats en el mateix hàbitat de la planta. Això planteja la pregunta sobre si l’evolució està ben definida i es dóna entre parells d’espècies o per contra és difusa i es deu a la interacció de múltiples espècies.

RELACIONS DEPREDADOR-PRESA

El guepard (Acinonyx jubatus) és el vertebrat més ràpid sobre la terra (fins a 115 km/h). La gasela de Thomson (Eudorcas thomsonii), el segon (fins a 80 km/h). Els guepards han de ser prou ràpids per capturar alguna gasela (però no totes, a risc de desaparèixer ells mateixos) i les gaseles prou ràpides per escapar alguna vegada i reproduir-se. Sobreviuen les més ràpides, així que al seu torn la naturalesa selecciona els guepards més ràpids, que són els que sobreviuen al poder menjar. La pressió dels depredadors és un factor important que determina la supervivència d’una població i quines estratègies ha de seguir la població per sobreviure. Així mateix, els depredadors hauran de trobar solucions a les possibles noves formes de vida de les seves preses per tenir èxit.

Guepardo persiguiendo una gacela. Foto de Federico Veronesi

Guepard perseguint una gasela de Thomson a Kenya. Foto de Federico Veronesi

El mateix succeeix amb altres relacions depredador-presa, paràsit-hoste o herbívors-plantes, ja sigui amb el desenvolupament de la velocitat o altres estratègies de supervivència com verins, punxes…

HUMANS I GOSSOS… I BACTERIS

La nostra relació amb els gossos, que data de temps prehistòrics, també és un cas de coevolució. Això ens permet, per exemple, crear llaços afectius amb només mirar-los. Si vols ampliar la informació, et convidem a llegir aquest article passat on vam tractar el tema de l’evolució de gossos i humans en profunditat.

Un altre exemple és la relació que hem establert amb els bacteris del nostre sistema digestiu, indispensables per a la nostra supervivència. O també amb els patògens: han coevolucionat amb els nostres antibiòtics, de manera que en usar-los indiscriminadament, s’ha afavorit la resistència d’aquestes espècies de bacteris als antibiòtics.

IMPORTÀNCIA DE LA COEVOLUCIÓ

La coevolució és un dels principals processos responsables de la gran biodiversitat de la Terra. Segons Thompson, és la responsable que hi hagi milions d’espècies en lloc de milers.

Les interaccions que s’han desenvolupat amb la coevolució són importants per a la conservació de les espècies. En els casos on l’evolució ha estat molt estreta entre dues espècies, l’extinció d’una portarà a l’altra gairebé amb seguretat també a l’extinció. Els humans alterem constantment els ecosistemes i per tant, la biodiversitat i evolució de les espècies. Amb només la disminució d’una espècie, afectem moltes més. És el cas de la llúdriga marina (Enhydra lutris), que s’alimenta d’eriçons.

Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium
Llúdriga marina (Enhydra lutris) menjant eriçons. Foto de Vancouver Aquarium

En ser caçada per la seva pell, el segle passat els eriçons van augmentar de nombre, van arrasar poblacions senceres d’algues (consumidores de CO2, un dels responsables de l’escalfament global), les foques que trobaven refugi en les algues ara inexistents, eren més caçades per les orques… la llúdriga és doncs una espècie clau per a l’equilibri d’aquest ecosistema i del planeta, ja que ha evolucionat conjuntament amb els eriçons i algues.

De les relacions coevolutives entre flors i animals depèn la pol·linització de milers d’espècies, entre elles moltes d’interès agrícola, de manera que no cal perdre de vista la gravetat de l’assumpte de la desaparició d’un gran nombre d’abelles i altres insectes en els últims anys. Un complex cas de coevolució que ens afectaria directament és la reproducció de la figuera.

EN RESUM

Com hem vist, la coevolució és el canvi evolutiu entre dues o més espècies que interactuen, de manera recíproca i gràcies a la selecció natural.

Perquè hi hagi coevolució s’ha de complir:

  • Especificitat: l’evolució de cada caràcter d’una espècie es deu a pressions selectives del caràcter de l’altra espècie.
  • Reciprocitat: els caràcters evolucionen de manera conjunta.
  • Simultaneïtat: els caràcters evolucionen al mateix temps.

REFERENCIAS

mireia querol rovira

Evolución para principiantes 2: la coevolución

Después del éxito de Evolución para principiantes, seguimos con un artículo para seguir conociendo aspectos básicos de la evolución biológica. ¿Por qué hay insectos que parecen orquídeas y viceversa? ¿Por qué gacelas y guepardos son casi igual de rápidos? ¿Por qué tu perro te entiende? En otras palabras, ¿qué es la coevolución?

¿QUÉ ES LA COEVOLUCIÓN?

Ya sabemos que es inevitable que los seres vivos establezcan relaciones de simbiosis entre ellos. Unos dependen de otros para sobrevivir, y a la vez, del acceso a elementos de su entorno como agua, luz o aire. Estas presiones mutuas entre especies hacen que evolucionen conjuntamente y según evolucione una especie, obligará a su vez a la otra a evolucionar. Veamos algunos ejemplos:

POLINIZACIÓN

El proceso más conocido de coevolución lo encontramos en la polinización. Fue de hecho el primer estudio coevolutivo (1859), a cargo de Darwin, aunque él no utilizara este término.  Los primeros en acuñarlo fueron Ehrlich y Raven (1964).

Los insectos ya existían mucho antes de la aparición de plantas con flor, pero su éxito se debió al descubrimiento de que el polen es una buena reserva de energía. A su vez, las plantas encuentran en los insectos una manera más eficaz de transportar al polen hacia otra flor. La polinización gracias al viento (anemofilia) requiere más producción de polen y una buena dosis de azar para que al menos algunas flores de la misma especie sean fecundadas. Muchas plantas han desarrollado flores que atrapan a los insectos hasta que están cubiertos de polen y los dejan escapar. Estos insectos presentan pelos en su cuerpo para permitir este proceso. A su vez algunos animales han desarrollado largos apéndices (picos de los colibríes, espiritrompas de ciertas mariposas…)  para acceder al néctar.

Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock
Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock

Es famoso el caso de la polilla de Darwin (Xanthopan morganii praedicta) del que ya hemos hablado en una ocasión. Charles Darwin, estudiando la orquídea de Navidad (Angraecum sesquipedale), observó que el néctar de la flor se encontraba a 29 cm del exterior. Intuyó que debería existir un animal con una espiritrompa de ese tamaño. Once años después, el mismo Alfred Russell Wallace le informó que había esfinges de Morgan con trompas de más de 20 cm y un tiempo más tarde se encontró en la misma zona donde Darwin había estudiado esa especie de orquídea (Madagascar). En honor de ambos se añadió el “praedicta” al nombre científico.

También existen las llamadas orquídeas abejeras, que imitan a hembras de insectos para asegurarse su polinización. Si deseas saber más sobre estas orquídeas y la de Navidad, no te pierdas este artículo de Adriel.

Anoura fistulata, murcielago, bat
El murciélago Anoura fistulata y su larga lengua. Foto de Nathan Muchhala

Pero muchas plantas no sólo dependen de los insectos, también algunas aves (como los colibríes) y mamíferos (como murciélagos) son imprescindibles para su fecundación. El récord de mamífero con la lengua más larga del mundo y segundo vertebrado (por detrás del camaleón) se lo lleva un murciélago de Ecuador (Anoura fistulata); su lengua mide 8 cm (el 150% de la longitud de su cuerpo). Es el único que poliniza una planta llamada Centropogon nigricans, a pesar de la existencia de otras especies de murciélagos en el mismo hábitat de la planta. Esto plantea la pregunta si la evolución está bien definida y se da entre pares de especies o por contra es difusa y se debe a la interacción de múltiples especies.

RELACIONES DEPREDADOR-PRESA

El guepardo (Acinonyx jubatus) es el vertebrado más rápido sobre la tierra (hasta 115 km/h).  La gacela de Thomson (Eudorcas thomsonii), el segundo (hasta 80 km/h). Los guepardos tienen que ser lo suficientemente rápidos para capturar alguna gacela (pero no todas, a riesgo de desaparecer ellos mismos) y las gacelas suficientemente rápidas para escapar alguna vez y reproducirse. Sobreviven las más veloces, así que a su vez la naturaleza selecciona los guepardos más rápidos, que son los que sobreviven al poder comer. La presión de los depredadores es un factor importante que determina la supervivencia de una población y qué estrategias deberá seguir la población para sobrevivir. Así mismo, los depredadores deberán encontrar soluciones a las posibles nuevas formas de vida de sus presas para tener éxito.

Guepardo persiguiendo una gacela. Foto de Federico Veronesi
Guepardo persiguiendo una gacela de Thomson en Kenya. Foto de Federico Veronesi

Lo mismo sucede con otras relaciones depredador-presa, parásito-hospedador o herbívoros-plantas, ya sea con el desarrollo de la velocidad u otras estrategias de supervivencia como venenos, pinchos…

HUMANOS Y PERROS… Y BACTERIAS

Nuestra relación con los perros, que data de tiempos prehistóricos, también es un caso de coevolución. Esto nos permite, por ejemplo, crear lazos afectivos con sólo mirarlos. Si quieres ampliar la información, de invitamos a leer este artículo pasado donde tratamos el tema de la evolución de perros y humanos en profundidad.

Otro ejemplo es la relación que hemos establecido con las bacterias de nuestro sistema digestivo, indispensables para nuestra supervivencia. O también con las patógenas: han coevolucionado con nuestros antibióticos, por lo que al usarlos indiscriminadamente, se ha favorecido la resistencia de estas especies de bacterias a los antibióticos.

IMPORTANCIA DE LA COEVOLUCIÓN

La coevolución es uno de los principales procesos responsables de la gran biodiversidad de la Tierra. Segun Thompson, es la responsable que existan millones de especies en lugar de miles.

Las interacciones que se han desarrollado con la coevolución son importantes para la conservación de las especies. En los casos donde la evolución ha sido muy estrecha entre dos especies, la extinción de una llevará a la otra casi con seguridad también a la extinción. Los humanos alteramos constantemente los ecosistemas y por lo tanto, la biodiversidad y evolución de las especies. Con sólo la disminución de una especie, afectamos muchas más. Es el caso de la nutria marina, que se alimenta de erizos.

Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium
Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium

Al ser cazada por su piel, el siglo pasado los erizos aumentaron de número, arrasaron poblaciones enteras de algas (consumidoras de CO2, uno de los responsables del calentamiento global), las focas que encontraban refugio en las algas ahora inexistentes, eran más cazadas por las orcas… la nutria es pues una especie clave para el equilibrio de ese ecosistema y del planeta, ya que ha evolucionado conjuntamente con los erizos y algas.

De las relaciones coevolutivas entre flores y animales depende la polinización de miles de especies, entre ellas muchas de interés agrícola, por lo que no hay que perder de vista la gravedad del asunto de la desaparición de un gran número de abejas y otros insectos en los últimos años. Un complejo caso de coevolución que nos afectaría directamente es la reproducción de la higuera.

EN RESUMEN

Como hemos visto, la coevolución es el cambio evolutivo entre dos o más especies que interactúan, de manera recíproca y gracias a la selección natural.

Para que haya coevolución se debe cumplir:

  • Especificidad: la evolución de cada carácter de una especie se debe a presiones selectivas del carácter de la otra especie.
  • Reciprocidad: los caracteres evolucionan de manera conjunta.
  • Simultaneidad: los caracteres evolucionan al mismo tiempo.

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira

Evolution for beginners

Biological evolution is still not well understood by general public, and when we speak of it in our language abound expressions that confuse even more how mechanisms that lead to species diversity work. Through questions you may have ever asked yourself, in this article we will have a first look at the basic principles of evolution and debunk misconceptions about it.

IS EVOLUTION REAL? IT IS NOT JUST A THEORY OR AN IDEA WITHOUT EVIDENCES?

Outside the scientific field, the word “theory” is used to refer to events that have not been tested or assumptions. But a scientific theory is the explanation of a phenomenon supported by evidence resulting from the application of the scientific method.

scientific method
The scientific method. Image by Margreet de Heer.

Theories can be modified, improved or revised if new data don’t continue to support the theory, but they are always based on some data, repeatable and verifiable experiments by any researcher to be considered valid.

So few people (sic) doubts about the heliocentric theory (the Earth rotates around the Sun), or the gravitational theory of Newton, but in the popular imagination some people believe that the theory of evolution made by Charles Darwin (and Alfred Russell Wallace) is simply a hypothesis and has no evidence to support it. With new scientific advances, his theory has been improved and detailed, but more than 150 years later, nobody has been able to prove it wrong, just the contrary.

WHAT EVIDENCE WE HAVE THAT EVOLUTION IS TRUE?

We have many evidences and in this post we will not delve into them. Some of the evidence available to us are:

  • Paleontological record: the study of fossils tell us about the similarities and differences of existing species with others thousands or millions old, and to establish relationships respect each other.
  • Comparative anatomy: comparison of certain structures that are very similar between different organisms, can establish whether they have a common ancestor (homologous structures, for example, five fingers in some vertebrates) if they have developed similar adaptations (analogous structures, for example, the wings of birds and insects), or if they have lost their function (vestigial organs, such as the appendix).

Homologous organs in humans, cats, whales and bats
Homologous organs in humans, cats, whales and bats

  • Embryology: the study of embryos of related groups shows a strong resemblance in the earliest stages of development.
  • Biogeography: The study of the geographical distribution of living beings reveals that species generally inhabit the same regions as their ancestors, although there are other regions with similar climates.
  • Biochemistry and genetics: chemical similarities and differences allow to establish relationships among different species. For example, species closely related to each other have a structure of their DNA more similar than others more distant. All living beings share a portion of DNA that is part of your “instructions”, so there are also found in a fly, a plant or a bacterium, proof that all living things have a common ancestor.

IS IT TRUE THAT ORGANISMS ADAPT TO THE ENVIRONMENT AND ARE DESIGNED FOR LIVING IN THEIR HABITAT?

Both expressions, frequently used, mean that living beings have an active role to adapt to the environment or “someone” has designed them to live exactly where they are. It is a typical example of Lamarck and giraffes: as a result of stretching the neck to reach the higher leaves of the treescurrently giraffes have this neck for giving it this use. They have a necessity, they change their bodies to success. It is precisely upside down: it is the habitat that selects the fittest, nature “selects” those that are most effective to survive, and therefore reproduce. It is what is known as natural selection, one of the main mechanisms of evolution. It needs three requirements to act:

  • Phenotypic variability: there must be differences between individuals. Some giraffes necks were slightly longer than others, just as there are taller people than others, with blue or brown eyes.
  • Biological fitness: this difference has to suppose an advantage. For example, giraffes with a slightly longer neck could survive and reproduce, while the others don’t.
  • Heredity: these characters must be transmitted to the next generation, the offspring will be slightly different to that feature, while “short neck” feature transmits less and less.

natural selection
The variability in the population causes individuals with favorable characteristics to reproduce more and pass on their genes to the next generation, increasing the proportion of those genes. Image taken from Understanding evolution

Over the years these changes are accumulated until the genetic differences are so big that some populations may not mate with others: a new species has appeared.

If you thought that this is similar to artificial selection that we do with the different breeds of dogs, cows who give more milk, trees bearing more fruit and larger, congratulations, you think like Darwin as it was inspired by some of these facts. Therefore, living beings are mere spectators of the evolutionary process, depending of changes in their habitat and their genetic material.

WHY ORGANISMS ARE SO DIVERSE?

Genetic variability allows natural selection act. Changes in the genetic material (usually DNA) are caused by:

  • Mutations: changes in the genome that may be adverse or lethal for survival, indifferent or beneficial to survival and reproduction. If they have benefits, they will pass to the next generations.
  • Gene flow: is the motion of genes between populations (migration of individuals allows this exchange when mate with others in a different population).
  • Sexual reproduction: allows recombination of genetic material of different individuals, giving rise to new combinations of DNA.

Populations that have more genetic variability are more likely to survive if happen any changes in their habitat. Populations with less variability (eg, being geographically isolated) are more sensitive to any changes in their habitat, which may cause their extinction.

Evolution can be observed in beings with a very high reproduction rate, for example bacteria, since mutations accumulate more quickly. Have you ever heard that bacteria become resistant to our antibiotics or some insects to pesticides? They evolve so quickly that within a few years were selected the fittest to survive our antibiotics.

ARE WE THE MOST EVOLVED ANIMALS?

Theory of Evolution has various consequences, such as the existence of a common ancestor and that therefore, that we are animals. Even today, and even among the young ones, there is the idea that we are something different between living beings and we are in a special podium in the collective imagination. This anthropocentric thinking caused Darwin mockery and confrontations over 150 years ago.

caricatura, darwin, mono, orangutan
Caricature of Darwin as an orangutan. Public domain image first published in 1871

We use our language to be “more evolved” as a synonym for more complex, and we consider ourselves one species that has reached a high level of understanding of their environment, so many people believe that evolution has come to an end with us.

The question has a mistake of formulation: actually evolving pursues no end, it just happens, and the fact that millions of years allows the emergence of complex structures, it does not mean that simpler lifeforms are not perfectly matched in the habitat where they are. Bacteria, algae, sharks, crocodiles, etc., have remained very similar over millions of years. Evolution is a process that started acting when life first appeared and continues to act in all organisms, including us, although we have changed the way in which natural selection works  (medical and technological breakthroughs, etc.).

SO IF WE COME FROM MONKEYS, WHY DO STILL MONKEYS EXIST?

The truth is that we don’t come from monkeys, we are monkeys, or to be more rigorous, apes. We have not evolved from any existing primate. As we saw in a previous post, humans and other primates share a common ancestor and natural selection has been acting differently in each of us. That is, evolution has to be viewed as a tree, and not as a straight line, where each branch would be a species .

darwin, árbol, evolución, darwin tree, arbre evolutiu
First scheme of the evolutionary tree of Darwin in his notebook (1837). Public domain image.

Some branches stop growing (species become extinct), while others continue to diversify. The same applies to other species, in case you have asked yourself, “if amphibians come from fish, why are there still fish?”. Currently, genetic analyzes have contributed so much data that they make so difficult to redesign the classical Dariwn’s tree.

árbol filogenético, clasificación seres vivos, árbol de la vida
Classification of live organisms based on the three domains Archaea, Bacteria and Eukarya, data of Carl R. Woese (1990). Included in Eukarya there are the Protista, Fungi, Plantae and Animalia kingdoms. Image by Rita Daniela Fernández.

Evolution is a very broad topic that still generates doubts and controversies. In this article we have tried to bring to uninitiated people some basics, where we can delve into the future. Do you have any questions about evolution? Are you interested into a subject that we have not talked about? You can leave your comments below.

REFERENCES

MIREIA QUEROL ALL YOU NEED IS BIOLOGY

Evolució per a principiants

L’evolució biològica encara no és ben compresa pel públic general, i quan parlem d’ella en el nostre llenguatge abunden expressions que confonen encara més com funcionen els mecanismes que donen lloc a la diversitat d’espècies. A través de preguntes que potser t’has formulat alguna vegada, en aquest article farem un primer apropament als principis bàsics sobre evolució i desmitificarem falses idees sobre ella.

L’EVOLUCIÓ ÉS REAL? NO ÉS NOMÉS UNA TEORIA, UNA IDEA NO DEMOSTRADA DEL TOT?

Fora de l’àmbit científic, la paraula “teoria” s’usa per referir-se a fets que no han estat provats o suposicions. Però una teoria científica és l’explicació d’un fenomen recolzada per proves i evidències, resultat de l’aplicació del mètode científic.

diagrama mètode científic
Esquema del mètode científic. Imatge per Mireia Querol adaptada de Lauro Chieza

Com es desprèn del diagrama, les teories poden ser modificades, millorades o revisades si es prenen noves dades que no segueixin recolzant la teoria, però sempre es basen en unes dades i experiments repetibles i comprovables per qualsevol investigador per a ser considerats com a vàlids.

Així doncs, poca gent posa en dubte la Teoria Heliocèntrica (la Terra gira al voltant del Sol), o la Teoria Gravitatòria de Newton, però en l’imaginari popular se segueix creient que la Teoria de l’Evolució formulada per Charles Darwin (i Alfred Russell Wallace) és simplement una hipòtesi i que no evidències que la recolzin. Amb els nous avenços científics seva teoria ha estat millorada i detallada, però més de 150 anys després, ningú ha pogut demostrar que sigui incorrecta, just al contrari.

QUINES PROVES TENIM DE QUE L’EVOLUCIÓ ÉS CERTA?

Les evidències són múltiples i en aquest article no podrem aprofundir en elles. Algunes de les proves de les que disposem són:

  • Registre paleontològic: l’estudi dels fòssils ens informa sobre les semblances i diferències d’espècies de fa milers o milions d’anys respecte les actuals i permet establir parentius entre elles.
  • Anatomia comparada: la comparació de certes estructures que són molt semblants entre organismes diferents, permet establir si tenen un avantpassat comú (estructures homòlogues, per exemple, cinc dits en alguns vertebrats) si han desenvolupat adaptacions similars (estructures anàlogues, per exemple, les ales de les aus i els insectes), o si han perdut la seva funció (òrgans vestigials, per exemple l’apèndix).

anatomia comparada, órganos homólogos
Òrgans homòlegs en humans, gats, balenes i ratpenats

  • Embriologia: l’estudi d’embrions de grups emparentats mostra una gran semblança en les fases més primerenques del desenvolupament.
  • Biogeografia: l’estudi de la distribució geogràfica dels éssers vius revela que les espècies habiten en general les mateixes regions que els seus avantpassats, encara que hi hagi altres regions amb climes similars.
  • Bioquímica i genètica: les similituds i diferències químiques permeten establir relacions de parentiu entre diferents organismes. Per exemple, espècies més emparentades entre si presenten una estructura del seu ADN més semblant que altres més llunyanes. Tots els éssers vius compartim una part d’ADN, és a dir, part de les teves instruccions” també es troben en una mosca, un planta, o un bacteri, prova que tots els éssers vius tenim un avantpassat comú.

ÉS CERT QUE ELS ORGANISMES S’ADAPTEN AL MEDI I ESTAN DISSENYATS PER VIURE EN EL SEU HÀBITAT?

Les dues expressions, freqüentment utilitzades, impliquen que els éssers vius tenen un paper actiu per adaptar-se al medi o “algúels ha dissenyat perquè visquin perfectament on són. És el típic exemple de Lamarck i les seves girafes: a força d’estirar el coll per arribar a les fulles dels arbres més altes, com a resultat actualment les girafes tenen aquest coll per donar-li aquest ús. En tenir una necessitat, s’adapten a ella. És justament al revés: és el medi qui selecciona els més aptes, és a dir, la natura “selecciona” els que siguin més eficaços per sobreviure, i per tant reproduir-se. És el que es coneix com a selecció natural, un dels mecanismes principals de l’evolució. S’han de complir tres requisits perquè actuï:

  • Variabilitat fenotípica: hi ha d’haver diferències entre individus. Algunes girafes tenien el coll lleugerament més llarg que altres, igual que hi ha persones més altes, baixes, d’ulls blaus o marrons.
  • Eficàcia biològica: aquesta diferència, ha de suposar un avantatge. Per exemple, les girafes amb un coll lleugerament més llarg podien sobreviure i reproduir-se, mentre les altres no.
  • Herència: aquests caràcters s’han de transmetre a la següent generació, amb la qual cosa els fills seran lleugerament diferents per a aquesta característica, mentre que la característica “coll curtes transmet cada vegada menys.

seleccion natural
La variabilitat en la població provoca que els individus amb característiques favorables es reprodueixin més i transmetin els seus gens a la següent generació, augmentant la proporció d’aquests gens. Imatge presa de Understanding Evolution.

Amb el pas dels anys aquests canvis és van acumulant, fins que les diferències genètiques són tan grans que algunes poblacions ja no es poden reproduir amb d’altres: hauria aparegut una nova espècie.
Si heu pensat que és un procés semblant a la selecció artificial que fem amb les diferents races de gossos, vaques que donin més llet, arbres que donin més fruits i més grans, enhorabona, teniu un pensament semblant al de Darwin ja que és va inspirar en uns quants d’aquests fets. Per tant, a els éssers vius som mers espectadors del procés evolutiu, dependents dels canvis del seu hàbitat i del seu material genètic.

¿PER QUÈ ELS ÉSSERS VIUS SÓN DIFERENTS ENTRE SI?

La variabilitat genètica permet que actuï la selecció natural. Els canvis en el material genètic (habitualment ADN) són causats per:

  • Mutacions: canvis en el genoma que poden tenir conseqüències negatives o letals per a la supervivència, indiferents o beneficioses per a la supervivència i reproducció. En l’últim cas aquests gens passaran a les següents generacions.
  • Flux genètic: és el moviment de gens entre poblacions (la migració d’individus permet aquest intercanvi al reproduir-se amb altres d’una població diferent).
  • Reproducció sexual: permet la recombinació de material genètic d’individus diferents, donant lloc a noves combinacions d’ADN.

Les poblacions amb més variabilitat genètica tindrien sobre el paper més possibilitats de supervivència en cas de succeir algun canvi en el seu hàbitat. Poblacions amb menys variabilitat (per exemple, per estar aïllades geogràficament) són més sensibles a qualsevol canvi, cosa que pot provocar la seva extinció.

L’evolució pot observar-se en éssers amb una taxa de reproducció molt elevada, per exemple bacteris, ja que acumulen mutacions més ràpidament. Has sentit alguna vegada que els bacteris es tornen resistents als nostres antibiòtics o alguns insectes als pesticides? Evolucionen tan ràpidament que en pocs anys han estat seleccionats els més adaptats per sobreviure als nostres antibiòtics.

¿SOM ELS ANIMALS MÉS EVOLUCIONATS?

De la Teoria de l’Evolució es desprenen diverses conseqüències, com l’existència d’un ancestre comú i que per tant, som animals. Encara actualment, fins i tot entre els més joves, hi ha la idea que som una cosa diferent entre els éssers vius i ens situem en un pedestal especial en l’imaginari col·lectiu. Aquest pensament antropocèntric ja li va valer a Darwin burles i enfrontaments més de 150 anys enrere.

caricatura, darwin, mono, orangutan
Caricatura de Darwin com un orangutan. Imatge de domini públic publicada per primera vegada el 1871

Utilitzem en el nostre llenguatge ser “més evolucionatcom a sinònim de més complex, i al considerar-nos una espècie que ha arribat a un alt nivell de comprensió del seu entorn, molta gent creu que l’evolució ha arribat a la seva fi amb nosaltres.

La pregunta un error de formulació: en realitat l’evolució no persegueix cap fi, simplement succeeix, i el fet que el pas de milions d’anys permet l’aparició d’estructures complexes, no vol dir que formes de vida més simples no estiguin perfectament adaptades a l’hàbitat on es troben. Bacteris, algues, taurons, cocodrils, etc., s’han mantingut molt semblants al llarg de milions d’anys. L’evolució és un procés que va començar a actuar en el moment que va aparèixer la vida i segueix actuant en tots els organismes, fins i tot en nosaltres, encara que hem modificat la manera en què actua la selecció natural (avenços mèdics, tecnològics, etc.).

¿LLAVORS SI VENIM DEL MICO, PER QUÈ ENCARA HI HA MICOS?

La veritat és que no venim del mico, som micos, o per ser més rigorosos, simis. No hem evolucionat a partir de cap primat existent. Com vam veure en un article anterior, humans i la resta de primats compartim un ancestre comú i la selecció natural ha anat actuant de manera diferent en cada un de nosaltres. És a dir, l’evolució l’hem de visualitzar com un arbre, on cada branca seria una espècie, i no com una línia recta.

darwin, árbol, evolución, darwin tree, arbre evolutiu
Primer esquema de l’arbre evolutiu de Darwin en el seu quadern de notes (1837). Imatge de domini públic.

Algunes branques deixen de créixer (les espècies s’extingeixen), mentre que altres segueixen diversificant-se. El mateix s’aplica per a la resta d’espècies, per si t’havies preguntat: “si els amfibis vénen dels peixos, per què hi ha encara els peixos?”. Actualment les anàlisis genètiques han aportat tal quantitat de dades que dificulten les relacions de parentiu de l’arbre clàssic de Darwin.

árbol filogenético, clasificación seres vivos, árbol de la vida
Classificació dels éssers vius basada en els tres dominis, Archaea, Bacteria i Eukarya segons dades de Carl R. Woese (1990). Dins d’Eukarya s’inclouen els regnes Protista, Fungi, Plantae i Animalia. Imatge de Rita Daniela Fernández.

L’evolució és un tema molt extens que segueix generant dubtes i controvèrsies. En aquest article hem intentat apropar a persones no iniciades alguns conceptes bàsics, en els quals podem aprofundir en el futur. Tens alguna pregunta sobre evolució? T’interessa aprofundir en algun tema que no haguem tractat? Pots deixar-nos els teus comentaris a continuació.

REFERÈNCIES

mireia querol rovira