La radiación adaptativa o evolución divergente es un proceso que describe la rápida especiación de una o varias especies para llenar muchos nichos ecológicos. Este es un proceso de la evolución cuyas herramientas son la mutación y la selección natural.
La radiación adaptativa ocurre con frecuencia cuando se introduce una especie en un nuevo ecosistema, o cuando hay especies que logran sobrevivir en un ambiente que le era hasta entonces inalcanzable. Por ejemplo, los pinzones de Darwin de las islas Galápagos se desarrollaron de una sola especie de pinzones que llegaron a la isla. Otros ejemplos incluyen la introducción por el hombre de mamíferos predadores en Australia, el desarrollo de las primeras aves que repentinamente tuvieron la capacidad de expandir su territorio por el aire, o el desarrollo del lungfish durante el Devónico, hace cerca de 300 millones de años.
La dinámica de la radiación adaptativa es tal que, dentro de un corto período de tiempo, muchas especies se derivan de una o varias especies ancestros. De este gran número de combinaciones genéticas, sólo unas pocas pueden sobrevivir con el pasar del tiempo. Tras el rápido desarrollo de muchas especies nuevas, muchas o la mayoría de ellas desaparecen tan rápidamente como aparecieron. Las especies sobrevivientes están casi completamente adaptadas al nuevo ambiente. El auge y caída de las nuevas especies está actualmente progresando muy lentamente, comparado con el brote inicial de especies.
Hay tres tipos básicos de radiación adaptativa. Estas son:
1. Adaptación general. Una especie que desarrolla una habilidad radicalmente nueva puede alcanzar nuevas partes de su ambiente. El vuelo de los pájaros es una de esas adaptaciones generales.
2. Cambio ambiental. Una especie que puede, a diferencia de otras, sobrevivir en un ambiente radicalmente cambiado, probablemente se ramificará en nuevas especies para cubrir los nichos ecológicos creados por el cambio ecológico. Un ejemplo de radiación adaptativa como resultado de un cambio ambiental fue la rápida expansión y desarrollo de los mamíferos después de la extinción de los dinosaurios.
3. Archipiélagos. Ecosistemas aislados tales como islas y zonas montañosas, pueden ser colonizados por nuevas especies las cuales al establecerse siguen un rápido proceso de evolución divergente. Los pinzones de Darwin son ejemplos de una radiación adaptativa que ocurrió en un archipiélago.
En ciencia ficción algunas veces se han creado escenarios de radiación adaptativa humana que conducen a una gama de especies que evolucionan del hombre.
martes, 28 de octubre de 2008
RNA Y EL ORIGEN DE LA VIDA
Ácido ribonucleico (ARN), material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. En los virus ARN, esta molécula dirige dos procesos: la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápsula del virus) y replicación (proceso mediante el cual el ARN forma una copia de sí mismo). En los organismos celulares es otro tipo de material genético, llamado ácido desoxirribonucleico (ADN), el que lleva la información que determina la estructura de las proteínas. Pero el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo).
Como el ADN, el ARN está formado por una cadena de compuestos químicos llamados nucleótidos. Cada uno está formado por una molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina, guanina, uracilo y citosina. Estos compuestos se unen igual que en el ácido desoxirribonucleico (ADN). El ARN se diferencia químicamente del ADN por dos cosas: la molécula de azúcar del ARN contiene un átomo de oxígeno que falta en el ADN; y el ARN contiene la base uracilo en lugar de la timina del ADN.
En organismos celulares, el ARN es una cadena de polinucleótidos de una sola hebra, es decir, una serie de nucleótidos enlazados. Hay tres tipos de ARN: el ARN ribosómico (ARNr) se encuentra en los ribosomas celulares (estructuras especializadas situadas en los puntos de síntesis de proteínas); el ARN de transferencia (ARNt) lleva aminoácidos a los ribosomas para incorporarlos a las proteínas; el ARN mensajero (ARNm) lleva una copia del código genético obtenida a partir de la secuencia de bases del ADN celular. Esta copia especifica la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Los tres tipos de ARN se forman a medida que son necesarios, utilizando como plantilla secciones determinadas del ADN celular.
Si se prescinde de los virus, cuya situación es difícil de definir, todos los seres vivientes están formados por células, cada una de ellas encerrada por una membrana rica en unos lípidos especiales (fosfolípidos) que la aísla del medio externo. Estas células contienen los ácidos nucleicos ADN y ARN, que contienen la información genética y controlan la síntesis de proteínas.
Pueden formarse membranas lipídicas en ausencia de vida. Esto ya lo demostró Oparin, quien, en efecto, obtuvo en el curso de sus experimentos unas pequeñas gotas ricas en moléculas biológicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria. Estas ‘gotitas’, a las que llamó coacervados, recuerdan a células rudimentarias. Otros investigadores han obtenido también estructuras similares. La teoría de Oparin se vio reforzada por los descubrimientos de un paleontólogo francés que identificó estructuras de este tipo con una antigüedad de 3.000 millones de años; se llaman cocoides, y se consideran antepasados de las bacterias.
Más difícil es explicar la formación de las proteínas celulares. La cuestión es la siguiente: ¿qué moléculas surgieron en primer lugar: los ácidos nucleicos, indispensables para la síntesis de proteínas, o las proteínas, cuya actividad enzimática es a su vez indispensable para sintetizar aquéllas a partir de los ácidos nucleicos? El descubrimiento de partículas de ARN capaces de almacenar la información genética y de actuar como enzimas permite resolver el dilema. En efecto, estas moléculas, llamadas ribozimas, son capaces de transmitir la información necesaria para la síntesis de las proteínas y, a su vez, despliegan una actividad enzimática que les permite sintetizar proteínas.
Así, la primera forma de vida terrestre probablemente fue una célula simple que encerraba un ácido nucleico similar al ARN dentro de una membrana rudimentaria capaz de reproducirse por división.
Como el ADN, el ARN está formado por una cadena de compuestos químicos llamados nucleótidos. Cada uno está formado por una molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina, guanina, uracilo y citosina. Estos compuestos se unen igual que en el ácido desoxirribonucleico (ADN). El ARN se diferencia químicamente del ADN por dos cosas: la molécula de azúcar del ARN contiene un átomo de oxígeno que falta en el ADN; y el ARN contiene la base uracilo en lugar de la timina del ADN.
En organismos celulares, el ARN es una cadena de polinucleótidos de una sola hebra, es decir, una serie de nucleótidos enlazados. Hay tres tipos de ARN: el ARN ribosómico (ARNr) se encuentra en los ribosomas celulares (estructuras especializadas situadas en los puntos de síntesis de proteínas); el ARN de transferencia (ARNt) lleva aminoácidos a los ribosomas para incorporarlos a las proteínas; el ARN mensajero (ARNm) lleva una copia del código genético obtenida a partir de la secuencia de bases del ADN celular. Esta copia especifica la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Los tres tipos de ARN se forman a medida que son necesarios, utilizando como plantilla secciones determinadas del ADN celular.
Si se prescinde de los virus, cuya situación es difícil de definir, todos los seres vivientes están formados por células, cada una de ellas encerrada por una membrana rica en unos lípidos especiales (fosfolípidos) que la aísla del medio externo. Estas células contienen los ácidos nucleicos ADN y ARN, que contienen la información genética y controlan la síntesis de proteínas.
Pueden formarse membranas lipídicas en ausencia de vida. Esto ya lo demostró Oparin, quien, en efecto, obtuvo en el curso de sus experimentos unas pequeñas gotas ricas en moléculas biológicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria. Estas ‘gotitas’, a las que llamó coacervados, recuerdan a células rudimentarias. Otros investigadores han obtenido también estructuras similares. La teoría de Oparin se vio reforzada por los descubrimientos de un paleontólogo francés que identificó estructuras de este tipo con una antigüedad de 3.000 millones de años; se llaman cocoides, y se consideran antepasados de las bacterias.
Más difícil es explicar la formación de las proteínas celulares. La cuestión es la siguiente: ¿qué moléculas surgieron en primer lugar: los ácidos nucleicos, indispensables para la síntesis de proteínas, o las proteínas, cuya actividad enzimática es a su vez indispensable para sintetizar aquéllas a partir de los ácidos nucleicos? El descubrimiento de partículas de ARN capaces de almacenar la información genética y de actuar como enzimas permite resolver el dilema. En efecto, estas moléculas, llamadas ribozimas, son capaces de transmitir la información necesaria para la síntesis de las proteínas y, a su vez, despliegan una actividad enzimática que les permite sintetizar proteínas.
Así, la primera forma de vida terrestre probablemente fue una célula simple que encerraba un ácido nucleico similar al ARN dentro de una membrana rudimentaria capaz de reproducirse por división.
martes, 14 de octubre de 2008
Experimentos de Miller and Urey
El experimento de Miller-Urey representa la primera demostración de que se pueden formar espontáneamente moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples en condiciones ambientales adecuadas.
En 1953 Stanley L. Miller (1930-2007), un estudiante de doctorado de la Universidad de Chicago propuso a su director Harold Urey, realizar un experimento para contrastar la hipótesis de Aleksandr Oparin y J. B. S. Haldane según la cual en las condiciones de la Tierra primitiva se habían producido reacciones químicas que condujeron a la formación de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, que posteriormente originaron las primeras formas de vida. Urey pensaba que los resultados no serían concluyentes pero finalmente aceptó la propuesta de Miller. Diseñaron un aparato en el que simularon algunas condiciones de la atmósfera de la Tierra primitiva. El experimento consistió, básicamente, en someter una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua a descargas eléctricas de 60.000 voltios. Este experimento dio como resultado la formación de una serie de moléculas orgánicas, entre la que destacan ácido acético, ADP-Glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico, usados por las células como los pilares básicos para sintetizar sus proteínas. Este experimento fue clave para comprobar la Teoría del caldo primordial para el origen de la vida.
En el aparato se introdujo la mezcla gaseosa, el agua se mantenía en ebullición y posteriormente se realizaba la condensación; las sustancias se mantenían a través del aparato mientras dos electrodos producían descargas eléctricas continuas en otro recipiente.
Después que la mezcla había circulado a través del aparato, por medio de una llave se extraían muestras para analizarlas. En éstas se encontraron, como se ha mencionado, varios aminoácidos, un carbohidrato y algunos otros compuestos orgánicos.
El experimento realizado por Miller y Urey indicó que la síntesis de compuestos orgánicos, como los aminoácidos, fue fácil en la Tierra primitiva. Otros investigadores –siguiendo este procedimiento y variando el tipo y las cantidades de las sustancias que reaccionan- han producido algunos componentes simples de los ácidos nucleicos y hasta ATP.
Esta experiencia abrió una nueva rama de la biología, la exobiología. Desde entonces, los nuevos conocimientos sobre el ADN y el ARN, el descubrimiento de condiciones prebióticas en otros planetas y el anuncio de posibles fósiles bacterianos encontrados en meteoritos provenientes de Marte, han renovado la cuestión del origen de la vida.
martes, 30 de septiembre de 2008
Variación de las especies
Variación, diferencias entre los individuos de una población. El término no se refiere a los cambios que experimenta un individuo a lo largo de su vida, como los que se deben al aprendizaje, ni a los cambios que se producen en una población a lo largo del tiempo (que reciben el nombre de evolución), ni a las diferencias entre los individuos de distintas especies. Sólo se refiere a las variaciones individuales dentro de una misma población o también a las diferencias entre los individuos de una especie.
La variación puede ser discreta o continua. La primera hace referencia a características como el sexo o el color de los ojos, que dividen a los individuos en un pequeño número de categorías: macho o hembra, ejemplares con ojos azules o castaños, etc. La variación discreta suele producirse cuando la característica está controlada por un pequeño número de alelos, que son formas alternativas de un gen con informaciones diferentes sobre esa característica (véase Genética). La variación continua se aprecia en características como la altura, en la que no hay categorías claras. Cuando se traza un gráfico sobre la distribución de esas variaciones dentro de una población se obtiene una curva en forma de campana, también conocida como distribución normal. La variación continua se produce cuando un gran número de factores independientes influyen en la característica. Algunos de esos factores son genéticos; otros, medioambientales, como la dieta o la incidencia de las enfermedades en la infancia y la adolescencia.
Sólo las variaciones debidas a la constitución genética pueden heredarse. Esas variaciones son necesarias para la evolución, pues la selección natural no tiene efecto en una población que carezca de variación genética. La variación mejora la capacidad de la especie para sobrevivir en un medio cambiante, pues aumenta las posibilidades de que algunos individuos sean capaces de tolerar los cambios. Los ejemplares que sobreviven transmiten los genes ventajosos a su descendencia. Las variaciones genéticas pueden generarse por mutación (un error casual en el proceso de copia de los genes) o por el proceso de recombinación (el intercambio de material genético durante la reproducción). La genética de poblaciones estudia los cambios genéticos de una población.
Las variaciones genéticas tienen consecuencias y aplicaciones prácticas. La selección artificial se utiliza para mejorar los cultivos agrícolas y las distintas razas animales. Como muchas de las características del ganado (como la producción de leche, el ritmo de crecimiento, el espesor de la lana o la resistencia a las enfermedades) son genéticamente variables, pueden ser potenciadas.
La variación puede ser discreta o continua. La primera hace referencia a características como el sexo o el color de los ojos, que dividen a los individuos en un pequeño número de categorías: macho o hembra, ejemplares con ojos azules o castaños, etc. La variación discreta suele producirse cuando la característica está controlada por un pequeño número de alelos, que son formas alternativas de un gen con informaciones diferentes sobre esa característica (véase Genética). La variación continua se aprecia en características como la altura, en la que no hay categorías claras. Cuando se traza un gráfico sobre la distribución de esas variaciones dentro de una población se obtiene una curva en forma de campana, también conocida como distribución normal. La variación continua se produce cuando un gran número de factores independientes influyen en la característica. Algunos de esos factores son genéticos; otros, medioambientales, como la dieta o la incidencia de las enfermedades en la infancia y la adolescencia.
Sólo las variaciones debidas a la constitución genética pueden heredarse. Esas variaciones son necesarias para la evolución, pues la selección natural no tiene efecto en una población que carezca de variación genética. La variación mejora la capacidad de la especie para sobrevivir en un medio cambiante, pues aumenta las posibilidades de que algunos individuos sean capaces de tolerar los cambios. Los ejemplares que sobreviven transmiten los genes ventajosos a su descendencia. Las variaciones genéticas pueden generarse por mutación (un error casual en el proceso de copia de los genes) o por el proceso de recombinación (el intercambio de material genético durante la reproducción). La genética de poblaciones estudia los cambios genéticos de una población.
Las variaciones genéticas tienen consecuencias y aplicaciones prácticas. La selección artificial se utiliza para mejorar los cultivos agrícolas y las distintas razas animales. Como muchas de las características del ganado (como la producción de leche, el ritmo de crecimiento, el espesor de la lana o la resistencia a las enfermedades) son genéticamente variables, pueden ser potenciadas.
Factores limitantes de las especies
Todas las poblaciones poseen mecanismos de autorregulación. De modo que a un mayor numero de población, es menor el crecimiento de la misma, incluso pudiendo llegar a descender, y a un menor numero de población aumenta el crecimiento en la misma.
*El Espacio Físico. Puede ser un factor limitante para plantas, hongos e incluso algunos animales. En el caso de las plantas, el espacio determina su tamaño y su distribución. En el caso de los animales, el espacio no es tan determinante como en el caso de las plantas, ya que estos pueden cambiar de lugar mediante la inmigración y emigración, estando mas limitados por sus depredadores, enfermedades o la comida.
*La Cantidad De Alimento Disponible. Mientras se lleve un control o exista un equilibrio, no habrá problema, pero en cuanto uno de los dos ( animales o plantas ), devore mas cantidad de la que la otra especie sea capaz de regenerar, una desaparecería. Por esto espacio y densidad de población esta relacionados con el alimento disponible.
*La Depredación. La mayor parte de organismos son depredadores y presas a la vez. Por ejemplo si en un momento dado una población de presas fuese devorada, la población de depredadores que se alimenten de esas presas también desaparecería. Por esto la interacción presa-depredador, cada población de presa determina el tamaño de la población de depredadores y viceversa.
*Parasitismo. Como los parásitos debilitan al hospedador y reducen su capacidad reproductora, también afectan a su numero y densidad.
*La Competencia. Mas intensa cuando ambos individuos comparten un recurso y luchan por conseguirlo. La competencia es otro de los factores determinantes del crecimiento de la población.
*El Espacio Físico. Puede ser un factor limitante para plantas, hongos e incluso algunos animales. En el caso de las plantas, el espacio determina su tamaño y su distribución. En el caso de los animales, el espacio no es tan determinante como en el caso de las plantas, ya que estos pueden cambiar de lugar mediante la inmigración y emigración, estando mas limitados por sus depredadores, enfermedades o la comida.
*La Cantidad De Alimento Disponible. Mientras se lleve un control o exista un equilibrio, no habrá problema, pero en cuanto uno de los dos ( animales o plantas ), devore mas cantidad de la que la otra especie sea capaz de regenerar, una desaparecería. Por esto espacio y densidad de población esta relacionados con el alimento disponible.
*La Depredación. La mayor parte de organismos son depredadores y presas a la vez. Por ejemplo si en un momento dado una población de presas fuese devorada, la población de depredadores que se alimenten de esas presas también desaparecería. Por esto la interacción presa-depredador, cada población de presa determina el tamaño de la población de depredadores y viceversa.
*Parasitismo. Como los parásitos debilitan al hospedador y reducen su capacidad reproductora, también afectan a su numero y densidad.
*La Competencia. Mas intensa cuando ambos individuos comparten un recurso y luchan por conseguirlo. La competencia es otro de los factores determinantes del crecimiento de la población.
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