Descendencia común - Common descent

La descendencia común es un concepto en biología evolutiva aplicable cuando una especie es el antepasado de dos o más especies más adelante en el tiempo. Todos los seres vivos son de hecho descendientes de un ancestro único comúnmente conocido como el último ancestro común universal (LUCA) de toda la vida en la Tierra , según la biología evolutiva moderna.

La ascendencia común es un efecto de la especiación , en la que múltiples especies derivan de una sola población ancestral. Cuanto más reciente es la población ancestral que tienen en común dos especies, más estrechamente están relacionadas. El ancestro común más reciente de todos los organismos vivos actualmente es el último ancestro universal, que vivió hace unos 3.900 millones de años . Las dos primeras evidencias de vida en la Tierra son el grafito que se ha descubierto que es biogénico en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubiertas en el oeste de Groenlandia y fósiles de esteras microbianas encontradas en arenisca de 348.000 millones de años descubierta en Australia Occidental . Todos los organismos que viven actualmente en la Tierra comparten una herencia genética común , aunque la sugerencia de una transferencia genética horizontal sustancial durante la evolución temprana ha llevado a preguntas sobre la monofilia (ascendencia única) de la vida. Se han identificado 6.331 grupos de genes comunes a todos los animales vivos; estos pueden haber surgido de un solo ancestro común que vivió hace 650 millones de años en el Precámbrico .

La descendencia común universal a través de un proceso evolutivo fue propuesta por primera vez por el naturalista británico Charles Darwin en la oración final de su libro de 1859 Sobre el origen de las especies :

Hay grandeza en esta visión de la vida, con sus diversos poderes, habiendo sido originalmente insuflados en unas pocas formas o en una; y que, mientras este planeta ha seguido su ciclo de acuerdo con la ley fija de la gravedad, desde un comienzo tan simple, se han desarrollado y se están desarrollando infinitas formas, las más hermosas y maravillosas.

Historia

La idea de que todos los seres vivos (incluidos los que la ciencia considera no vivos) están relacionados es un tema recurrente en muchas cosmovisiones indígenas de todo el mundo. Más tarde, en la década de 1740, el matemático francés Pierre Louis Maupertuis llegó a la idea de que todos los organismos tenían un ancestro común y habían divergido a través de la variación aleatoria y la selección natural . En Essai de cosmologie (1750), Maupertuis señaló:

¿No podemos decir que, en la combinación fortuita de las producciones de la Naturaleza, dado que sólo pudieron sobrevivir aquellas criaturas en cuyas organizaciones estuvo presente cierto grado de adaptación, no hay nada extraordinario en el hecho de que tal adaptación se encuentre efectivamente en todas estas especies? que existen ahora? Se podría decir que el azar resultó en un gran número de individuos; una pequeña proporción de estos estaban organizados de tal manera que los órganos de los animales pudieran satisfacer sus necesidades. Un número mucho mayor no mostró ni adaptación ni orden; todos estos últimos han perecido ... Así, las especies que vemos hoy son sólo una pequeña parte de todas las que ha producido un destino ciego.

En 1790, el filósofo Immanuel Kant escribió en Kritik der Urteilskraft ( Crítica del juicio ) que la similitud de las formas animales implica un tipo original común y, por lo tanto, un padre común.

En 1794, el abuelo de Charles Darwin, Erasmus Darwin preguntó:

[¿Sería demasiado atrevido imaginar que en el gran lapso de tiempo, desde que la tierra comenzó a existir, tal vez millones de edades antes del comienzo de la historia de la humanidad, sería demasiado atrevido imaginar que todo cálido -Los animales de sangre han surgido de un filamento vivo, que la gran Causa Primera dotó de animalidad, con el poder de adquirir nuevas partes acompañadas de nuevas propensiones, dirigidas por irritaciones, sensaciones, voliciones y asociaciones; y poseyendo así la facultad de continuar mejorando por su propia actividad inherente, y de entregar esas mejoras por generación a su posteridad, un mundo sin fin?

Los puntos de vista de Charles Darwin sobre la ascendencia común, como se expresa en El origen de las especies , eran que era probable que hubiera un solo progenitor para todas las formas de vida:

Por lo tanto, debo inferir de la analogía que probablemente todos los seres orgánicos que alguna vez han vivido en esta tierra han descendido de alguna forma primordial, en la que se insufló vida por primera vez.

Pero antecede ese comentario diciendo: "La analogía me llevaría un paso más allá, es decir, a la creencia de que todos los animales y plantas han descendido de algún prototipo. Pero la analogía puede ser una guía engañosa". Y en la edición posterior, afirma más bien,

"No conocemos todas las posibles gradaciones de transición entre los órganos más simples y los más perfectos; no se puede pretender que conozcamos todos los variados medios de Distribución durante el largo lapso de años, o que sepamos cuán imperfecto es el Registro Geológico. Por graves que sean estas diversas dificultades, a mi juicio, no derrocan la teoría de la descendencia de unas pocas formas creadas con modificaciones posteriores ".

La ascendencia común fue ampliamente aceptada entre la comunidad científica después de la publicación de Darwin. En 1907, Vernon Kellogg comentó que "prácticamente ningún naturalista de posición y logro reconocido duda de la teoría de la descendencia".

En 2008, el biólogo T. Ryan Gregory señaló que:

Nunca se ha encontrado ninguna observación confiable que contradiga la noción general de ascendencia común. No debería sorprender, entonces, que la comunidad científica en general haya aceptado la descendencia evolutiva como una realidad histórica desde la época de Darwin y la considere uno de los hechos más fiables y fundamentalmente importantes de toda la ciencia.

Evidencia

Bioquímica común

Todas las formas de vida conocidas se basan en la misma organización bioquímica fundamental: información genética codificada en el ADN , transcrita en ARN , mediante el efecto de las enzimas de proteínas y ARN , y luego traducida en proteínas por ribosomas (muy similares) , con ATP , NADPH y otros como fuentes de energía. El análisis de pequeñas diferencias de secuencia en sustancias ampliamente compartidas, como el citocromo c , respalda aún más la descendencia común universal. Unas 23 proteínas se encuentran en todos los organismos y sirven como enzimas que llevan a cabo funciones básicas como la replicación del ADN. El hecho de que exista un solo conjunto de enzimas es una evidencia convincente de una sola ascendencia. Se han identificado 6.331 genes comunes a todos los animales vivos; estos pueden haber surgido de un solo ancestro común que vivió hace 650 millones de años en el Precámbrico .

Código genético común

Aminoácidos no polar polar básico ácido Detener codón
Código genético estándar
1ra
base
2da base
T C A GRAMO
T TTT fenil-
alanina
TCT Serina HACER ENCAJE Tirosina TGT Cisteína
TTC TCC TAC TGC
TTA Leucina TCA TAA Parada TGA Parada
TTG TCG ETIQUETA Parada TGG Triptófano 
C CTT CCT Prolina GATO Histidina CGT Arginina
CTC CCC CAC CGC
CTA CCA CAA Glutamina CGA
CTG CCG CAG CGG
A ATT Isoleucina ACTUAR Treonina  AAT Asparagina AGT Serina
ATC ACC CAA AGC
ATA ACA AAA Lisina AGA Arginina
ATG Metionina ACG AAG AGG
GRAMO GTT Valina GCT Alanina REVÓLVER
Ácido aspártico
GGT Glicina
GTC GCC GAC GGC
GTA GCA GAA
Ácido glutámico
GGA
GTG GCG MORDAZA GGG

El código genético (la "tabla de traducción" según la cual la información del ADN se traduce en aminoácidos y, por lo tanto, proteínas) es casi idéntico para todas las formas de vida conocidas, desde bacterias y arqueas hasta animales y plantas . Los biólogos generalmente consideran la universalidad de este código como una prueba definitiva a favor de la ascendencia común universal.

La forma en que los codones (tripletes de ADN) se asignan a los aminoácidos parece estar muy optimizada. Richard Egel sostiene que, en particular, las cadenas laterales hidrófobas (no polares) están bien organizadas, lo que sugiere que permitieron a los primeros organismos crear péptidos con regiones repelentes al agua capaces de soportar las reacciones de intercambio de electrones esenciales ( redox ) para la transferencia de energía.

Similitudes selectivamente neutrales

Las similitudes que no tienen relevancia adaptativa no pueden explicarse por la evolución convergente y, por lo tanto, brindan un apoyo convincente para la ascendencia común universal. Dicha evidencia proviene de dos áreas: secuencias de aminoácidos y secuencias de ADN. Las proteínas con la misma estructura tridimensional no necesitan tener secuencias de aminoácidos idénticas; cualquier similitud irrelevante entre las secuencias es evidencia de ascendencia común. En ciertos casos, hay varios codones (tripletes de ADN) que codifican de forma redundante el mismo aminoácido. Dado que muchas especies usan el mismo codón en el mismo lugar para especificar un aminoácido que puede estar representado por más de un codón, eso es evidencia de que comparten un ancestro común reciente. Si las secuencias de aminoácidos hubieran venido de diferentes ancestros, habrían sido codificadas por cualquiera de los codones redundantes, y dado que los aminoácidos correctos ya habrían estado en su lugar, la selección natural no habría provocado ningún cambio en los codones, por mucho había tiempo disponible. La deriva genética podría cambiar los codones, pero sería extremadamente improbable que todos los codones redundantes en una secuencia completa coincidieran exactamente en múltiples linajes. De manera similar, las secuencias de nucleótidos compartidas, especialmente cuando son aparentemente neutrales, como el posicionamiento de intrones y pseudogenes , proporcionan una fuerte evidencia de ascendencia común.

Otras similitudes

Los biólogos a menudo señalan la universalidad de muchos aspectos de la vida celular como evidencia de apoyo a la evidencia más convincente enumerada anteriormente. Estas similitudes incluyen el trifosfato de adenosina (ATP), portador de energía , y el hecho de que todos los aminoácidos que se encuentran en las proteínas son zurdos . Sin embargo, es posible que estas similitudes se debieran a las leyes de la física y la química , en lugar de a la descendencia común universal, y por lo tanto dieron como resultado una evolución convergente. Por el contrario, existe evidencia de homología de las subunidades centrales de ATPasas transmembrana en todos los organismos vivos, especialmente cómo los elementos giratorios se unen a la membrana. Esto apoya la suposición de un LUCA como organismo celular, aunque las membranas primordiales pueden haber sido semipermeables y evolucionaron más tarde a las membranas de las bacterias modernas, y también en un segundo camino a las de las arqueas modernas.

Árboles filogenéticos

Bacteria Archaea Eucaryota Aquifex Thermotoga Cytophaga Bacteroides Bacteroides-Cytophaga Planctomyces Cyanobacteria Proteobacteria Spirochetes Gram-positive bacteria Green filantous bacteria Pyrodicticum Thermoproteus Thermococcus celer Methanococcus Methanobacterium Methanosarcina Halophiles Entamoebae Slime mold Animal Fungus Plant Ciliate Flagellate Trichomonad Microsporidia Diplomonad
Un árbol filogenético basado en genes de ARN ribosómico implica un origen único para toda la vida.

Otra pieza importante de evidencia proviene de árboles filogenéticos detallados (es decir, "árboles genealógicos" de especies) que mapean las divisiones propuestas y los ancestros comunes de todas las especies vivientes. En 2010, Douglas L. Theobald publicó un análisis estadístico de los datos genéticos disponibles, mapeándolos a árboles filogenéticos, que dio "un fuerte apoyo cuantitativo, mediante una prueba formal, para la unidad de la vida".

Tradicionalmente, estos árboles se han construido utilizando métodos morfológicos, como apariencia, embriología , etc. Recientemente, ha sido posible construir estos árboles utilizando datos moleculares, basados ​​en similitudes y diferencias entre secuencias genéticas y proteicas. Todos estos métodos producen resultados esencialmente similares, aunque la mayor parte de la variación genética no tiene influencia sobre la morfología externa. El hecho de que los árboles filogenéticos basados ​​en diferentes tipos de información concuerden entre sí es una fuerte evidencia de una ascendencia común subyacente real.

Posibles objeciones

2005 tree of life muestra muchas transferencias de genes horizontales , lo que implica múltiples orígenes posibles.

Análisis filogenético de nubes de intercambio de genes

Theobald señaló que una transferencia genética horizontal sustancial podría haber ocurrido durante la evolución temprana. Hoy en día, las bacterias siguen siendo capaces de intercambiar genes entre linajes relacionados lejanamente. Esto debilita la suposición básica del análisis filogenético, que la similitud de los genomas implica un ancestro común, porque un intercambio de genes suficiente permitiría que los linajes compartan gran parte de su genoma, compartan o no un ancestro (monofilia) . Esto ha llevado a preguntas sobre la ascendencia única de la vida. Sin embargo, los biólogos consideran que es muy poco probable que los protoorganismos completamente no relacionados hayan intercambiado genes, ya que sus diferentes mecanismos de codificación habrían resultado solo en sistemas confusos en lugar de en funcionamiento. Más tarde, sin embargo, muchos organismos, todos derivados de un solo antepasado, podrían haber compartido genes que funcionaron todos de la misma manera, y parece que lo han hecho.

Evolución convergente

Si los primeros organismos hubieran sido impulsados ​​por las mismas condiciones ambientales para desarrollar una bioquímica similar de manera convergente , podrían haber adquirido independientemente secuencias genéticas similares. En consecuencia, Takahiro Yonezawa y sus colegas criticaron la "prueba formal" de Theobald por no incluir la consideración de la convergencia. Argumentaron que la prueba de Theobald era insuficiente para distinguir entre las hipótesis en competencia. Theobald ha defendido su método contra esta afirmación, argumentando que sus pruebas distinguen entre estructura filogenética y mera similitud de secuencia. Por lo tanto, argumentó Theobald, sus resultados muestran que "las proteínas reales conservadas universalmente son homólogas ".

Ver también

Bibliografía

Notas

Referencias

enlaces externos