El contexto de la biología evolutiva es la filogenia, las conexiones entre todos los grupos de organismos tal como se entienden por las relaciones de antepasados y descendientes. La filogenia no solo es importante para comprender la paleontología, sino que la paleontología a su vez contribuye a la filogenia.
Muchos grupos de organismos están ahora extintos, y sin sus fósiles no tendríamos una imagen tan clara de cómo la vida moderna está interrelacionada. Se expresan las relaciones entre grupos de organismos a través de diagramas llamados cladogramas, que son como genealogías de especies.
La filogenética, la ciencia de la filogenia, es una parte del campo más amplio de la sistemática, que también incluye la taxonomía. La taxonomía es la ciencia de nombrar y clasificar la diversidad de organismos.
Filogenia y evolución
La especiación es el proceso evolutivo mediante el cual las poblaciones biológicas reproductivamente aisladas evolucionan para convertirse en especies distintas.
Si hay poblaciones que son de la misma especie que se encuentran aisladas, que no tienen flujo de genes entre ellas, pueden terminar con el tiempo creando dos nuevas especies incapaces de tener reproducción sexual entre ellas.
Mecanismos de especiación
Una población es un grupo de individuos que viven en la misma área geográfica y son capaces de cruzarse mezclando su información genética.
Los individuos se cruzarán más usualmente con otros individuos de sus mismas poblaciones que con individuos de otras poblaciones. La selección, la deriva genética, la mutación y la migración afectarán de diferentes maneras a diferentes poblaciones y, por lo tanto, diferentes poblaciones tendrán diferentes características genéticas. Las frecuencias alélicas diferirán entre poblaciones.
Una especie suele estar compuesta por diferentes poblaciones que tienen características diferentes. La especie se mantiene integrada por el flujo genético que va de una población a otra. Si el flujo genético es bajo, las poblaciones tenderán a diferir con el tiempo.
Diferentes presiones selectivas que actúan en diferentes poblaciones también harán que se vuelvan diferentes. Si se mantiene el aislamiento entre las poblaciones, crearán razas, subpoblaciones y finalmente especies.
El aislamiento entre diferentes poblaciones puede deberse a diferentes causas. Una causa común es el aislamiento geográfico. Las poblaciones están divididas debido a la geografía (cordilleras o ríos, por ejemplo) o por distancia . La causa de la especiación por este motivo se llama alopatrica.
Una especiación simpátrica ocurre cuando el aislamiento entre las especies ocurre a pesar de vivir en la misma región geográfica. Estas podrían ser diferentes razones para una especiación simpátrica como:
- Hábitat o aislamiento estacional. Una especie puede alcanzar la maduración sexual en una especie diferente a otra o podría habitar diferentes nichos ecológicos.
- Aislamiento sexual o conductual. Ambas especies tienen un comportamiento sexual incompatible.
- Aislamiento mecánico. Los órganos reproductivos ya no son compatibles.
- Aislamiento postzigótico. El cigoto se forma pero no es viable debido a causas genéticas u otras. También podría ser posible que el híbrido sea viable, pero es estéril.
Procesos microevolutivos
La microevolución es el cambio en las frecuencias alélicas que ocurre con el tiempo dentro de una población.
Los procesos que subyacen a la microevolución son: mutación , selección ( natural y artificial ), flujo de genes y deriva genética.
Mutación
La variabilidad genética es el requisito previo para la evolución. Los otros procesos microevolutivos actuarán sobre la variabilidad creada por la mutación.
Las mutaciones son:
- Al azar y no direccional hacia un objetivo.
- Crean variación. La mutación es el único proceso que crea una nueva variación.
Causas:
- Espontáneo
- Errores de replicación
- Errores de reparación de ADN
- Mutágenos
Deriva genética
La deriva genética es el cambio en las frecuencias alélicas debido al muestreo aleatorio de alelos para crear una nueva generación. No habría ninguna deriva genética en una población infinita.
Características:
- Elimina la variabilidad
- Es neutral
- Mecanismo que controla la mayor parte de la variación genética.
Selección
La selección se debe al éxito reproductivo diferencial de diferentes genotipos.
La selección elimina la variación creada por la mutación. Podría compararse con un escultor que elimina fragmentos de una piedra para crear una estatua.
Las mutaciones pueden ser con respecto a la selección:
- beneficioso
- neutra
La aptitud es la representación cuantitativa de la selección, mide la contribución de un individuo al conjunto genético de la siguiente generación.
No tiene sentido pensar en la forma física sin tener en cuenta el medio ambiente. Un rasgo podría ser beneficioso en un entorno y deletéreo en otro.
Árboles y redes
Los análisis filogenéticos suponen que las especies evolucionan hacia nuevas especies y que no hay flujo genético entre esas especies una vez que se han dividido. Puede haber algunas excepciones a estas suposiciones:
- Las especies muy cercanas pueden tener un flujo genético entre ellas porque aún pueden producir híbridos fértiles.
- Hay transferencia horizontal. Algunos genes pueden saltar de una especie a otra sin ser transmitidos por cruzamiento sexual. Este es especialmente el caso de las bacterias.
Cuando hay flujo de genes entre especies, la evolución está mejor representada por una red que por un árbol. Estas redes son típicas de las poblaciones que, una vez divididas, aún pueden tener flujo de genes entre ellas. En este caso podríamos considerar usar análisis genéticos poblacionales en lugar de filogenéticos.
Un caso claro de una red es la endosimbiosis de la mitocondria y el cloroplasto. En este caso, los genes tendrán árboles bifurcados, pero la evolución de la especie será una red.
Los análisis filogenéticos crean los árboles filogenéticos utilizando las evidencias experimentales disponibles. Algunos tipos de evidencias son:
- Datos morfologicos
- Genotipos
- Secuencias de ADN o proteínas
Taxonomía vs filogenia
La taxonomía es la ciencia de definir grupos, clasificar, sobre la base de similitud y características compartidas. La filogenética es el estudio de la historia evolutiva de los seres vivos. Ambos conceptos están relacionados, pero no son lo mismo.
En biología cladística se trata de clasificar las especies utilizando su historia evolutiva. Se crear los grupos biológicos basados en características no relacionadas con su historia. Se hace clasificaciones según las similitudes morfológicas o ecológicas no por su historia. Por ejemplo, la herpetología.
Es el estudio de los anfibios y reptiles, a pesar del hecho de que los cladísticos los clasificarían en distintos grupos. Algunas metodologías tradicionalmente utilizadas en filogenia, como los árboles UPGMA, también se usan comúnmente en taxonomía, incluso en taxonomías no biológicas.