Ecología: Relaciones entre Seres Vivos

Los seres vivos no solo se relacionan con el medio ambiente, también lo hacen con otros seres vivos de la misma o diferentes especies. Y del mismo modo que se adaptan al entorno, evolucionan y se transforman para optimizar las relaciones con otros organismos.

Existen dos grandes tipos de relaciones entre organismos: 

• Relaciones intraespecíficas: se trata de las relaciones que se establecen entre organismos de la misma especie.
• Relaciones interespecíficas: se trata de las relaciones que se establecen entre organismos de especies distintas.

Dentro de cada tipo de relación, existen diferentes subtipos genéricos, además de algunas relaciones especiales que no encajan exactamente en ninguno de los grupos anteriores.

Relaciones Intraespecíficas

Los organismos de la misma especie pueden relacionarse entre sí de formas muy diversas. Algunos seres vivos, tanto vegetales, como hongos o animales, son básicamente individualistas y solo se relacionan en épocas de reproducción.

La relación más básica entre organismos de la misma especie son las de competencia. Son especialmente importantes en animales individualistas. Debemos tener en cuenta que los organismos de la misma especie consumen los mismos recursos. Los más adaptados tendrán mayor facilidad para consumirlos y dejar a otros individuos sin ellos.

Una de las relaciones intraespecíficas más comunes son las familias. Son grupos de individuos de la misma especie que poseen relaciones de parentesco. En ocasiones, los grupos familiares se mantienen de forma prolongada o indefinida, como por ejemplo las familias de primates en las selvas, o los lobos en las montañas. En otros casos la relación familiar es temporal y solo se prolonga durante épocas determinadas, como el cuidado de las crías o la época de reproducción.

Algunos organismos inferiores forman organizaciones coloniales. En las colonias la mayor parte de los individuos han sido generados a partir de un solo progenitor y por reproducción asexual. Los corales son ejemplos de animales coloniales. En estos agrupamientos, los individuos no pueden subsistir de forma individual, solo formando parte de la colonia.

Existen organismos coloniales en los que todos los organismos son exactamente iguales y no poseen ningún tipo de especialización. En otros casos, los organismos están especializados y distintos tipos de individuos poseen funciones diferentes dentro de la colonia.

Si los seres que conforman el grupo conservan parte de su individualidad, siendo capaces de subsistir un tiempo en solitario, hablamos de sociedades. La diferencia entre las colonias u las sociedades es que en las colonias, el conjunto puede considerarse como un solo organismo y los individuos no tienen sentido como entes aislados.

Ecología: Adaptaciones al Medio

Introducción

Las relaciones entre los seres vivos y el biotopo se traduce en las adaptaciones de los seres vivos a este entorno. Es decir, los seres vivos deben adaptarse para poder medrar bajo los factores abióticos que definen el hábitat en el que medran.

Factores limitantes

Un factor ecológico es cualquier factor, físico o biológico, que pueda influir en el desarrollo de una especie. Cualquier factor ecológico puede actuar como un factor limitante cuando se encuentre por debajo de un mínimo o por encima de un máximo. Es decir, para cualquier especie encontraremos una serie de factores que condicionarán su crecimiento, de forma que crecerán siempre que el factor se encuentre entre unos valores y dejará de crecer, morirá o se desplazará en busca de otro entorno si el factor se encuentra por encima o debajo de ese nivel.

Los factores limitantes se definen, por lo tanto, como todos aquellos factores físicos o biológicos que condicionan de alguna forma la vida de una especie.

Al rango dentro del cual la especie la especie se desarrolla se le denomina límite de tolerancia. Los niveles en los que la especie se desarrolla con mayor profusión marcan la zona óptima. Cuando un factor cualquiera sale del índice de tolerancia de una especie, ésta especie dejará de desarrollarse. Existe un cierto rango de valores en los que la especie podrá crecer con dificultades, hablándose entonces de especie rara. A partir de un cierto máximo o por debajo de un mínimo, el factor hará imposible la vida de la especie.

Estudiaremos ahora los diferentes factores abióticos que estudiamos en el apartado anterior, junto con las principales adaptaciones de los organismos a estos medios.

Ecología: Conceptos Básicos

Introducción

Clásicamente las ciencias de la naturaleza dividen al planeta tierra en cuatro partes fundamentales: la atmósfera, la hidrosfera, la geosfera y la biosfera.

La atmósfera es la capa de gases que rodea el planeta y donde tienen lugar, entre otros, los principales fenómenos atmosféricos. Existen varias ramas de la ciencia que se encargan del estudio de esta parte del planeta, entre las que destacan la meteorología y la climatología.

La hidrosfera es la capa de agua que cubre la mayor parte de superficie del planeta, concretamente tres cuartas partes. Es la parte del planeta donde se originó la vida y donde medran una innumerable cantidad de seres vivos. Es estudiada, entre otros, por la oceanografía.

La geosfera es la parte sólida de la tierra. Está compuesta por materiales inertes, fundamentalmente por minerales y rocas. Es estudiada fundamentalmente por la geología, aunque existen multitud de especialidades que localizan sus estudios en partes concretas de la geosfera, como la edafología, que estudia los suelos, la mineralogía que estudia los minerales o la petrología que estudia las rocas.

La biosfera comprende a todos los seres vivos que pueblan el planeta. Estos viven condicionados por las tres partes anteriores del planeta e irremediablemente unidos a ellas. La ciencia que estudia a los seres vivos es la biología.

Pero, como acabamos de indicar, los seres vivos dependen para su actividad del medio que les rodea. Todos los seres vivos se encuentran adaptados a vivir en un ambiente determinado y deben subsistir a costa del medio que los rodea y sobrevivir a todos los peligros o agresiones que este medio genera.

De la relación de los seres vivos entre sí y con el entorno que los rodea se encarga, concretamente, una parte de la biología que se conoce como ecología.

Ecosistemas

La Ecología como Ciencia

La palabra ecología puede entenderse desde dos puntos de vista diferentes y no siempre relacionados. Por un lado, tendemos a entender la ecología como una forma de entender la relación del ser humano con la naturaleza, preservando el medio ambiente, reduciendo la contaminación o ayudando a conservar la biodiversidad, las especies amenazadas o ciertos entornos naturales en peligro.

Y del mismo modo, entendemos que un ecologista es una persona preocupada por el cuidado del entorno natural y que en general lucha por la defensa de especies protegidas.

Esta es la definición más extendida, aunque no es una definición precisa si tratamos de entender la ecología como una rama de la ciencia y el ecólogo como un especialista dedicado o estudioso de ésta.

Así, como indicamos con anterioridad, definimos Ecología como la ciencia que estudia los seres vivos y la relación que establecen estos seres vivos con el ambiente que los rodea.

Es decir, la ecología debe contemplar los distintos seres vivos como unidades que forman parte de un conjunto. Debe estudiar no solo sus características individuales para analizar cómo se adaptan al medio que les rodea, sino también las características que poseen como grupo y las interacciones que tienen lugar entre distintos seres vivos.

Y un ecólogo es una persona dedicada a estudiar la ecología, es decir, el medio ambiente y las relaciones que establecen los seres vivos que viven en ese ambiente tanto entre sí, como con el resto de elementos del ambiente.

Ecosistema: Definición y Significado

La unidad básica con la que se trabaja en Ecología son los Ecosistemas.

Los Ecosistemas son sistemas biológicos constituidos por los seres vivos que ocupan un medio natural determinado, así como los elementos inertes que caracterizan a este medio natural.

Es decir, un ecosistema comprende tanto los seres vivos de una zona determinada, como los elementos que le dan forma al medio natural en el que crecen estos seres vivos, como pueden ser el clima, el tipo de suelo, las rocas características de la zona, etc.

Los seres vivos que ocupan el medio ambiente determinado mantendrán una serie de relaciones variables entre sí (depredación, comensalismo, simbiosis, etc.) y con el ambiente que les rodea (que se manifestarán como adaptaciones al medio de los seres vivos).

En resumen, en un ecosistema determinado tendremos, por una parte, a un conjunto de organismos que serán característicos para este ecosistema. A este conjunto de organismos se le conoce como Biocenosis. Los grupos de organismos que ocupan un ecosistema condiciona las relaciones entre ellos. A todos los condicionantes que caracterizan un ecosistema y que dependen de los seres vivos que viven en el mismo se les denomina Factores Bióticos.

Por otro lado, los seres vivos interaccionarán con su entorno. Este entorno está constituido por otros seres vivos y por toda una serie de elementos inertes. Estos últimos elementos carentes de vida y que caracterizan también a un ecosistema determinado se les conoce como Biotopo.

Existen multitud de agentes inertes que caracterizan el biotopo. El biotopo es el principal factor que condiciona al ecosistema. Está definido por parámetros físicos y químicos, conocidos como Factores Abióticos, y que comprenden aspectos como la temperatura, humedad, cantidad de agua del entorno, cantidad de luz, salinidad, composición química de las rocas del entorno, del suelo o del agua, etc.

En resumen, un ecosistema concreto estará formado por la biocenosis, el biotopo y las distintas relaciones entre los elementos.

Elementos de un Ecosistema: Biocnosis

Los ecosistemas están compuestos por organismos vivos que viven en un ambiente al que se adaptan a vivir. La unidad básica para clasificar los seres vivos es la especie. Es decir, biológicamente diremos que dos individuos son diferentes si pertenecen a especies diferentes.

La definición de especie ha sufrido múltiples evoluciones a lo largo de la historia de la biología y ha sido causa de intensos debates. Para tener una idea básica de lo que significa una especie, quizás la definición más concreta sea la de Mayr. Define especie como un grupo o población de individuos que pueden cruzarse entre sí, pero que están reproductivamente aislados de otros grupos. Es decir, pueden cruzarse entre sí dando lugar a individuos fértiles, pero no pueden reproducirse con otros individuos semejantes, porque los separa algún tipo de barrera.

Dentro de un ecosistema, raramente encontraremos un solo individuo de una especie. Definimos población como un conjunto de seres vivos de una misma especie que viven en un ecosistema.

En grandes ecosistemas podemos, en ocasiones, encontrar varias poblaciones separadas, es decir, poblaciones formadas por individuos de la misma especie, pero que se encuentran separados por algún tipo de barrera que hace que el cruzamiento de individuos de distintas poblaciones sea muy reducido.

Los seres vivos de un ecosistema pueden clasificarse dependiendo de su posición energética dentro del mismo. Así, podemos encontrar productores, consumidores primarios, consumidores secundarios y consumidores terciarios.

Los productores son la escala inferior del ecosistema y son aquellos seres vivos que usan la energía del medio ambiente para fabricar su propia materia orgánica. Esto lo consiguen básicamente a través de dos procesos: la fotosíntesis y la quimiosíntesis.

Los consumidores primarios son aquellos que consumen solo productores. Los consumidores primarios  más habituales dentro de los ecosistemas terrestres son los herbívoros. Son la principal fuente de alimento de niveles superiores.

Los consumidores secundarios suele agrupar a seres vivos que consumen tanto a productores, como a consumidores primarios. En ecosistemas terrestres suelen ser los omnívoros. Representan un nivel intermedio entre los consumidores secundarios y los terciarios.

Los consumidores terciarios son aquellos que solo se alimentan de otros consumidores y no se alimentan de productores. Es decir, dentro de este grupo encontramos a todos los grandes depredadores. En los ecosistemas terrestres son los carnívoros.

El último grupo de seres vivos son los descomponedores, encargados de devolver materia orgánica de individuos de niveles superiores a niveles inferiores. Es decir, cuando un ser vivo de cualquiera de los niveles muere, estos transforman su materia orgánica y la ponen de nuevo a disposición de los productores. Obviamente hay distintos tipos de descomponedores, especializados en grupos concretos de seres vivos.

Elementos de un Ecosistema: Biotopo

Los elementos abiótocos de un ecosistema son los que, en general, caracterizan al mismo. Es decir, lo que inicialmente caracteriza un ecosistema son las condiciones ambientales, que son las que permiten o facilitan la vida de distintos organismos adaptados a estas condiciones.

Así, bajo unas condiciones abióticas determinadas podremos encontrar unos pocos ecosistemas diferentes y no es posible encontrar dos ecosistemas iguales o siquiera similares en lugares en los que las condiciones ambientales son diferentes.

Existen multitud de factores abióticos capaces de condicionar la vida de los organismos y por lo tanto los ecosistemas. Entre los más importantes destacamos:

• Temperatura: es importante no solo la temperatura media, también las variaciones de temperatura, tanto a lo largo del año, es decir, las estaciones, como a lo largo de periodos más cortos como ocurre con las diferencias de temperatura entre el día y la noche.
• Cantidad de Luz: en los ecosistemas terrestres puede estar condicionada por la latitud, pues en zonas próximas al ecuador la duración del día y la noche es casi constante a lo largo del año, mientras que en zonas alejadas del ecuador la duración del día y la noche sufre importantes variaciones estacionales a las que los organismos deben adaptarse. En los ecosistemas marinos la cantidad de luz está íntimamente relacionada con la profundidad, pues la columna de agua dificulta enormemente el paso de la luz.
• Presión: en los ecosistemas terrestres es la presión atmosférica que, si bien tiene cierta importancia, es más determinante el hecho de que condiciona las concentraciones de oxígeno, o dicho de otro modo, lugares a mucha altitud y con escasa presión atmosférica poseen cantidades bajas de oxígeno. En los ecosistemas marinos la presión es hidrostática, se debe a la columna de agua y es un factor mucho más determinante, pues condiciona incluso la morfología de los individuos: no todas las estructuras corporales pueden soportar las enormes presiones de los fondos marino.
• Composición Química del Medio: en los ecosistemas acuáticos la concentración de sales es esencial. Los seres vivos tienden a especializarse como seres de aguas saladas, o de aguas dulces. La presencia de otros componentes puede limitar enormemente el crecimiento de seres vivos: muy pocos organismos soportan los niveles de azufre de las fumarolas submarinas, por ejemplo. En ecosistemas terrestres las rocas caracterizan el tipo de suelo y por ende el tipo de vegetación de una zona. Existen vegetales que solo crecen en suelos calcáreos, otros son típicos de suelos silíceos.
• Humedad: en ecosistemas terrestres se refiere a la cantidad de vapor de agua de la atmósfera. Se mide en porcentaje sobre la saturación y es muy importante para definir la vegetación de una zona.
• Precipitaciones: se trata de la cantidad de agua caída desde la atmósfera y el estado de este agua. Las precipitaciones pueden caer en forma de lluvia, nieve o granizo. Como ocurre en la temperatura, son importantes tanto los registros anuales, como las variaciones sobre la media y la estacionalidad de las lluvias.
• Orografía: la orografía del terreno también condiciona el crecimiento y desarrollo de especies, tanto animales como vegetales.

Con todos estos datos, podremos establecer las características físicas de un entorno y definir así el tipo de ecosistema esperado. Debemos tener en cuenta que un ser vivo concreto solo va a crecer bajo determinadas condiciones ambientales. Esto se denominará hábitat.

Es decir, el hábitat de un ser vivo son el conjunto de factores bióticos y abióticos en los que ese ser vivo se desarrolla con facilidad. Debemos tener en cuenta que en un hábitat determinado pueden crecer multitud de seres vivos diferentes.

El concepto de hábitat tiende a confundirse con el de nicho ecológico. El nicho ecológico se refiere a la posición que ocupa un ser vivo dentro del ecosistema. Es decir, se refiere a los recursos que consume, las presas que depreda, los depredadores de los que huye, los lugares donde medra, anida o se reproduce, etc.

Si bien como decíamos un hábitat es compartido por multitud de seres vivos, un nicho ecológico es exclusivo de una especie determinada. Y si dos especies distintas compartiesen nicho ecológico, lo normal es que entren en conflicto y solo la mejor adaptada sobreviva.

Es decir, las luchas entre especies suelen darse cuando estas tratan de competir por hacerse con un nicho ecológico determinado.

Eras Geológicas

Estudio de las Eras Geológicas

Las dotaciones de rocas sedimentarias con fósiles, la aplicación de las leyes de Steno cuando son viables y el análisis de los procesos geológicos que han sufrido las rocas de una zona han servido para conocer, de forma aproximada, los acontecimientos más importantes que han tenido lugar en la Tierra desde su formación.

Así, analizando los estratos sedimentarios donde aparecen fósiles y datando los mismos, como capaces de deducir en qué época vivían estos organismos. Los análisis de las características de las rocas, así como de las características de los organismos, han ayudado a los científicos a hacerse una idea de cómo ha sido el proceso de expansión de los organismos vivos en la Tierra.

El estudio geológico de los minerales, de los procesos de sedimentación y el análisis de la tectónica de placas han ayudado también a entender cómo ha evolucionado la superficie de la Tierra y los continentes.

Unidades Geocronométrias

El tiempo geológico debe dividirse en unidades, al igual que el tiempo ordinario. Pero los años son un periodo de tiempo extremadamente corto y no podemos subdividir la edad de la Tierra atendiendo a divisiones como siglos o milenios.

Sucesiones estratigráficas y leyes de Steno

Las sucesión estratigriáfica muestra la sucesión de rocas sedimentarias que se van acumulando, encontrando estratos sucesivos de más antiguo a mas moderno.

La sucesión estratigráfica se basa en las leyes de Steno y en todas las variaciones que los estratos han podido sufrir, tal como plegamientos, fallas, cabalgamientos, etc.

Leyes de Steno

Las leyes de Steno fueron enunciadas en el siglo XVII y son básicamente tres.

Vídeos: Eras Geológicas

Se han incorporado a mi canal de youtube cuatro vídeos en los que se resumen los eventos más importantes de las eras geológicas de la Tierra.

Han sido desarrollados e ilustrados por el alumnado de cuarto de ESO (generación del 2002), demostrando con ellas no solo su capacidad de resumir información, también sus dotes interpretativas y artísticas.

El primer vídeo resume los periodos Hádico y Precámbrico:

El segundo vídeo resume las eras correspondientes al Paleozóico:

El tercer vídeo resume las eras correspondientes al Mesozóico:

Y finalmente el cuarto vídeo describe las eras correspondientes al Cenozóico:

La edición y puesta a punto han corrido de mi cuenta. La recogida de información, resúmenes y todo el trabajo artístico corresponde a los alumnos y alumnas de cuarto de ESO.

Tiempo Geológico: Formación de la Tierra

Entendemos por tiempo geológico la estimación de la historia y vida del planeta Tierra, así como la división de este tiempo en periodos concretos, separados entre sí por acontecimientos concretos, y que se denominan eras geológicas.

Analizaremos el paso del tiempo y mostraremos las evidencias que han hecho que las teorías que muestran el Universo como un sistema en cambio continuo hayan triunfado sobre aquellas que podríamos catalogar como inmovilistas.

Veremos que el tiempo geológico traspasa la naturaleza humana. Los procesos geológicos, al igual que los procesos evolutivos, tienen lugar a un ritmo tan lento que los resultados suelen ser inapreciables si usamos como escala, o referencia, la vida de un ser humano.

Formación de la Tierra

Proceso de Formación

El ser humano ha asumido, desde tiempos inmemoriales, el hecho de que la Tierra en particular y el Universo en general han debido partir de un principio. Es decir, debe existir un punto, un tiempo o una época en la cual el mundo ha sido generado, creado o ha surgido de alguna forma.

Antes de que los estudios científicos se dedicaran a ahondar en el tema, las principales explicaciones sobre el origen de la Tierra son, básicamente, religiosas. Prácticamente todos los pueblos o culturas poseen sus propias explicaciones sobre cómo se originó la Tierra, siempre con un marcado carácter mítico.

Evolución del Género Homo: Breve descripción

Orígenes del Hombre

Los seres humanos somos animales pertenecientes al phylum Chordata y subfilo Vertebrata, es decir, somos cordados vertebrados. Estamos dentro de la clase Mammalia, o sea somos Mamíferos. Y entre los mamíferos, estamos en el orden Primates. Nuestro nombre científico es Homo sapiens.

Pertenecemos al mismo orden que los monos en general y estamos especialmente emparentados con orangutanes, gorilas, bononos y chimpancés. Se trata de un grupo general conocidos como primates. Los primates descienden de un grupo de monos común conocidos genéricamente monos del viejo mundo, frente a los monos del nuevo mundo que corresponden a aquellos que ocuparon el continente americano.

Esto no quiere decir que descendamos de los orangutanes o los chimpancés, sino que todos estos tipos de primates y los humanos poseemos ascendientes comunes. El grado de parentesco con un primate es tanto mayor cuanto más cercano sea el punto de división en la línea evolutiva o, dicho de otro modo, cuanto más cercano se encuentre el último ancestro común.

Según esto, hoy en día estimamos que nuestros parientes más cercanos son chimpancés y bononos. Un poco más alejados se encuentran los gorilas y los orangutanes (la estimación más actual se ha llevado a cabo mediante análisis de ADN). 

Primeros Homínidos 

La principal característica que diferencia a los homínidos del resto de primates es la bipedestación, es decir, la capacidad de caminar erguidos, a dos patas. Los primeros primates bípedos en la serie evolutiva no pertenecen al género homo; son los Australopithecus. Se conocen varias especies de fósiles de Australopithecus: A. afarensis, A. africanus, A. anamensis entre otras.  Todos ellos eran bípedos y con una capacidad craneal de alrededor de 500 centímetros cúbicos (la capacidad craneal está íntimamente relacionada con la inteligencia), similar a los actuales grandes simios (bononos, chimpancés y gorilas) y medían entre un metro y un metro y medio. Se alimentaban fundamentalmente de frutas y hojas. Ocuparon zonas tropicales de África, apareciendo hace entre 4,5 y 5 millones de años y extinguiéndose hace aproximadamente 2 millones de años. Existe un amplio debate sobre qué aspecto de la bipedestación hizo que estos animales prosperasen; se ha planteado si pudo ser una ventaja a la hora de localizar depredadores, o tal vez si la liberación de sus manos a la hora de desplazarse pudo favorecer el desarrollo de la inteligencia al ser capaces de usar herramientas rudimentarias. Lo que parece demostrado es que los Australopithecus no eran capaces de fabricar sus propias herramientas y carecían de sistemas de comunicación o pensamiento simbólico.

No está claro cuál de las diferencies especies de Austrolopithecus conocidos son el  antecesor de los homínidos y cuáles son rutas paralelas, anteriores o posteriores a la aparición del género homo. Uno de los primeros Homo aparecerá en África hace algo menos de 3 millones de años. Se trata del Homo habilis. Como sus antecesores, caminaba erguido y su capacidad craneal seguía siendo similar a la de los actuales grandes simios. Pero existen pruebas claras que indican que este grupo de homínidos eran capaces de fabricar sus propias herramientas. La transmisión de información sobre las técnicas de tallado de piedra hacen suponer que poseían algún sistema de comunicación entre individuos, aunque se trate de una comunicación muy primitiva (nada que ver con un lenguaje real).

Expansión del género Homo

Homo habilis

Del Homo habilis surgirán dos especies de Homo que se expandirán por África y comenzarán a colonizar el continente europeo y buena parte de Asia. Se trata del Homo erectus y del Homo ergaster. El H. ergaster dominará sobre todo las regiones europeas, mientras que el H. erectus establecerá su dominio en Asia. Aparecieron hace alrededor de 2,8 millones de años. Ambas especies poseen capacidades craneales mayores a las del Homo habilis, superando ligeramente los 800 cc. No solo son capaces de fabricar herramientas, también se les atribuye la capacidad de dominar el fuego (que podían usar tanto para  protegerse de depredadores, como para iluminarse y calentarse, sobre todo durante la noche).

Si bien el Homo ergaster parece haberse extinguido hace ya más de un millón y medio de años, algunas poblaciones de Homo habilis, o pequeñas variantes de los mismos como el Homo florensis, continuaron viviendo en el continente asiático hasta hace menos de doscientos mil años (es decir, llegaron a convivir con el Homo sapiens actual).

Homo erectus

A partir de alguna de estas dos especies de homo especies surgirá, hace alrededor de un millón y medio de años, el Homo antecesor. Partirá, presuntamente, de África y colonizará fundamentalmente el continente europeo (no han aparecido, hasta el momento, restos en Asia). La crucial importancia de esta especie es que se trata del antecesor común de las dos grandes especies de homo más actuales: el Homo neanderthalensis y el Homo sapiens.

Los Homo antecesor poseían capacidad de fabricar herramientas de una cierta complejidad. Físicamente eran más poderosos que sus antepasados, medían más de 160 cm y podían llegar a alcanzar los 180 cm en algunos casos. Su capacidad craneal era sensiblemente inferior a la de humanos y neandertales, rondando los 1000 centímetro cúbicos (estas dos especies alcanzarán promedios de alrededor de 1350 cc).

Neandertales y Humanos

Neandertal

Durante muchos años, se consideró al Homo neanderthalensis el inmediato antecesor del Homo sapiens moderno. Hoy en día sabemos, en cambio, que ambas especies son ramas paralelas con un origen común. Ambas parecen surgir en África, hace algo más de un millón de años. El neandertal centrará su dominio en la zona sur de Europa, el sapiens se hará más ubicuo, colonizando tanto la zona sur de Europa como el continente asiático.

Ambas especies comparten ciertas similitudes. Por un lado, su capacidad craneal es similar, alrededor de 1350 centímetro cúbicos. Ambos fabrican herramientas complejas y ambos manifiestan pensamiento simbólico: pintan las paredes de las cuevas que habitan, decoran sus cuerpos y honran a sus muertos mediante ritos funerarios.

La idea de que los neandertales eran una especie de humanos torpes está prácticamente descartada. Usaban herramientas similares, poseían ritos parecidos y sus estructuras sociales eran complejas en ambos casos.  Ambos debían tener sistemas de comunicación relativamente complejos (aunque se ha planteado en  ocasiones que el aparato donador de los humanos permite la realización de más sonidos). La razón por la cual los neandertales se extinguieron y los humanos persistieron está aun en debate.

Por un lado, los neandertales eran de menor tamaño y mucho más robustos, con piernas más cortas y brazos más largos. Su capacidad craneal era similar a la de humanos, aunque la morfología de su cabeza era ligeramente distinta, con frente huidiza y un arco ocular bastante marcado. Su fisionomía los hacía especialmente aptos para vivir en ambientes más fríos. El cambio climático tras la glaciación pudo ser uno de los desencadenantes de su debacle.

También se ha postulado la fusión o hibridación con humanos. Si bien la absorción total de los neandertales por parte de los humanos está más o menos descartada, sí que se ha demostrado, mediante análisis de ADN, que ha habido cruzamientos entre ambas especies.

Una última hipótesis es que neandertales y humanos competían por el mismo nicho ecológico, es decir, ambos consumían los mismos recursos; y los humanos, más adaptados al medio, sobre manera tras el calentamiento del clima, acabaron por desplazar totalmente a los neandertales.

De una forma o de otra, los últimos neandertales se extinguirían hace menos de treinta mil años.

Homo sapiens

Los seres humanos continuarían su marcha. Si bien hubo un momento de cuello de botella, en la que estuvo al borde de la extinción, el desarrollo cultural logrará una explosión demográfica, sobre manera tras el nacimiento de la agricultura y ganadería, es decir, tras el neolítico.

El ser humano no ha dejado de evolucionar. Antes del neolítico, los cazadores recolectores eran sensiblemente más altos y corpulentos, superaban habitualmente los 180 centímetros y los huesos muestran que su musculatura debía ser prominente. Tras el neolítico se favorece evolutivamente un menor volumen corporal: dado que no tienen que cazar, no se requieren musculaturas tan prominentes y de este modo se requiere menor consumo de energía para su actividad diaria.

Los seres humanos actuales siguen evolucionando. Pero los sistemas de control familiar y el modo de vida actual hacen que la selección natural actúe de un modo más atemperado.

Nervous function, three seconds and a goal

We are not usually aware of everything that surrounds us in our reality and all the number of decisions that our bodies must make in fractions of a second. Or, how our nervous system works and keeps our body connected to the world, how it analyses all the stimuli which we receive and also how it manages precise and concrete actions.

Let’s imagine this situation. A football match, twenty four seconds into the fifty third minute. (52:24)

The score: nil, nil.

The centre forward crosses the middle of the pitch towards the opponents' penalty box. A lot of information arrives in his brain, from his sensory system: his skin sends information about the atmospheric temperature and even about the slight breeze that blows around him; his ears are perceiving the shouts of the crowd and his team mates; he can even notice the smell of the mown grass and humidity of the air wetting the inner surface of his nose.

But only the autonomous part of his brain is reacting to these stimuli, producing sweat, making his body hair stand up on end. The conscious part of his brain, however, is unaware of all this information due to a general phenomena called lateral inhibition. His brain is totally concentrated on things that are supposed really important: the ball, the goal, the goalkeeper and his position.

The centre forward looks at the ball. The light from the sun impacts against the ball, the grass and the goalkeeper, and all this matter reflects the light, that crosses the air and is arrived at the eyes of our player. It moves through the cornea, then goes the iris and the lens that focuses it on the retina. There, the visual information is transformed into an electric impulse that exits the eye via the optic nerve. (1b)

Consecuencias de la Evolución

Especiación y Deriva Génica: Aparición de Nuevas Especies

La especiación trata de explicar el proceso que tiene lugar en los grupos de individuos y que acaban dando lugar a la aparición de nuevas especies.

Se admite cuando dos comunidades de individuos de la misma especie dejan de tener relaciones entre sí y de cruzar sus genes, la distancia genética se irá ampliando. Esto se debe a que las mutaciones de cada grupo no se compartirán, cada grupo tendrá sus mutaciones azarosas y se irán adaptando al medio que les rodea de forma independiente.

El genotipo de los individuos de las dos poblaciones separadas se irá haciendo cada vez más diferente. La evolución de los distintos genotipos de las comunidades debido a mutaciones azarosas se denomina Deriva Génica. Dos comunidades separadas tendrán procesos de deriva génica distintas y por lo tanto tenderán a mostrar diferencias cada vez más acusadas. Si a esto unimos que sobre ambas comunidades pueden actuar factores ambientales distintos, en un espacio de tiempo acabaremos obteniendo comunidades con organismos incapaces de reproducirse entre sí, es decir, comunidades cuyos miembros ya pertenecen a especies distintas. En resumen, los distintos procesos de deriva génica acabarán dando lugar a que dos poblaciones separadas acaben dando lugar a dos especies distintas.

Evolución: Teorías Evolutivas

 El nacimiento de las teorías evolutivas

Si bien el término evolución se acuñaría entre finales del siglo XVII y principios del XVIII, la principal teoría evolutiva nace de los trabajos de Charles Darwin, descritos en su celebérrimo libro “El Origen de las Especies”, que fue publicado en 1859, así como de los trabajos y las publicaciones de un científico menos conocido, Alfred R. Wallace (publicados el año anterior, aunque con menos fundamento científico).

Hasta el nacimiento del evolucionismo como teoría científica, las teorías predominantes estaban más relacionadas con creencias como el creacionismo y el fijismo. Aun se consideraba posible la aparición espontánea de la vida.

El final del siglo XIX trajo consigo una serie de investigaciones y trabajos que cambiarían de forma radical la manera de ver la naturaleza por parte del mundo científico.

Comenzaron, por un lado, los primeros trabajos serios que trataban de datar la edad de la Tierra (aunque permanecerían claramente errados hasta mediados del siglo XX). Parecía claro que la edad del planeta debía medirse en millones de años (lejos de dataciones anteriores, basadas en cálculos de textos bíblicos en los que se hablaba solo de miles de años).

Aunque las dudas sobre la generación espontánea de la vida ya habían surgido con anterioridad, los experimentos definitivos que demostraban la imposibilidad de obtener organismos vivos partiendo de materia inerte no llegaría hasta mitad del siglo XIX, de la mano de Louis Pasteur.

Queda, por otro lado, el debate sobre si las formas de vida conocidas han permanecido en su estado desde el principio de los tiempos o si, por el contrario, los organismos cambian y se modifican.

El creacionismo es una idea que ha persistido incluso hasta la actualidad, en muchas ocasiones íntimamente vinculada a creencias religiosas. Las principales religiones aportan una visión inmovilista de la vida: un dios creador ha generado todo lo que conocemos en un momento determinado.

Las evidencias, en cambio, han ido mostrando al ser humano que ese pensamiento no puede ser del todo correcto. Los fósiles, que muestran seres vivos que han habitado el planeta hace muchos años, son una muestra clara de que han existido otras formas de vida que, por algún motivo, se han extinguido. Durante siglos se mantuvo el debate sobre si las formas fósiles correspondían realmente a seres vivos extintos o si, por el contrario, eran artefactos, formaciones irreales que no correspondían a ningún animal o planta.

Muchos animales mitológicos, como los dragones, no son más que interpretaciones populares de estas manifestaciones naturales.

El estudio detallado de fósiles y el crecimiento y establecimiento del pensamiento científico que acompañaron al renacimiento y la ilustración hicieron que la sombra de la duda fuera calando poco a poco, minando los preceptos establecidos por el creacionismos y el inmovilismo.

Durante muchos años, las teorías predominantes sostenían que los fósiles procedían de animales y plantas extintos tras una serie de cataclismos (algo aun relativamente concordante con el pensamiento bíblico). Pero vuelve a surgir el problema de la similitud entre algunos organismos fósiles, obviamente primitivos y organismos actuales. Y la idea de un ancestro común comienza a tomar forma. Ahí nacerán las primeras teorías evolutivas, principalmente de la mano de Lamarck.

Lamarck y Lamarckismo 

El naturalista francés Jean Baptiste Lamarck (Bazentin 1744 - París 1829) será quien desarrolle la primera teoría evolucionista, conocida habitualmente como Lamarckismo y Transformismo. Según esta teoría, los organismos habrían sido creados por Dios (nunca se llegó a desembarazar del creacionismo), pero los cambios en el ambiente que rodea a los seres vivos hacen que estos deban adaptarse a los cambios.

Estas adaptaciones conllevarían cambios físicos en los organismos o transformaciones; cambios que podrían ser traspasados a su descendencia y por lo tanto heredados.

El paradigma del lamarckismo tiene como principal ejemplo el caso de la evolución de la jirafa. Los fósiles de los antepasados de las antiguas jirafas nos muestran animales de menor tamaño y con el cuello mucho más corto. La necesidad de adaptarse a un ambiente en el que los árboles tienen sus hojas, el principal alimento de las jirafas, en las partes más altas hacen que el animal deba estirar su cuello para alcanzarlas. Esto ocasionará un incremento en el tamaño del cuello de la jirafa, que será además transmitido a sus descendientes. En sucesivas generaciones tendremos una jirafa con el cuello sensiblemente más alargado que sus antecesores. 

Las teorías de Lamarck presentan varios errores de bulto que han podido ser contrastados mediante la experimentación. El más importante es la heradabilidad de los caracteres adquiridos. Hoy sabemos que un carácter o propiedad adquirida durante la vida no es traspasado a los descendientes. Además, no logra desembarazarse de las ideas creacionistas. Impone, sin embargo, un argumento muy interesante y es aquel en el que se explica que las formas de vida no son constantes, sino mutables y que se adaptan al medio ambiente, cambian y evolucionan.

El Lamarckismo posee un fondo determinista del que no hemos sido capaces de desembarazarnos y que aun contamina de vez en cuando textos supuestamente Darwinistas. Esto es, los cambios que se producen en la evolución propuesta por Lamarck tienen una función clara y precisa. En el caso de las jirafas, por ejemplo, su cuello crecía para que éstas pudiesen alcanzar las ramas más altas y alimentarse de ellas. Las tesis Darwinistas dejarán los cambios al azar y trasladarán el peso del cambio a un proceso diferentes conocido como selección natural.

Darwinismo, Evolución y Selección Natural

Las teorías evolucionistas propuestas por Charles Darwin nacen tras un viaje por el continente americano, a  bordo del Beagle, durante el cual observa la variedad de seres vivos, las similitudes entre distintas especies que habitaban la zona, así como las similitudes con especies parecidas habituales en Europa. Le llamó la atención, especialmente, el hecho de que muchas especies diferentes presentaban grandes similitudes entre sí, con pequeños matices que hacían que se encontrasen mejor adaptadas al ambiente en el que vivían, a los alimentos que consumían o de los depredadores que las amenazaban.

A partir de las observaciones, Charles Darwin llegaría a una serie de conclusiones que plasmaría en su primer libro sobre evolución: “El Origen de las Especies”. Aquí establecerá, entre otros, los siguientes preceptos:

• Las especies no son estables, cambian y se transforman. En este punto, hay coincidencia con la teoría evolutiva de Lamarck.
• Todas las especies parten de una especie anterior. Es decir, todos los organismos tienen un ancestro común y la diversidad de las especies parten de las adaptaciones y transformaciones de distintos organismos a distintos tipos de ambientes.
• Los organismos no se adaptan al medio de forma dirigida, sino que las transformaciones tienen lugar al azar. Los organismos evolucionan debido a cambios azarosos que arrastran desde su nacimiento (y por lo tanto son heredables).
• Cuando esos cambios suponen algún tipo de ventaja del ser vivo frente al resto de organismos, estos tendrán más posibilidades de sobrevivir que el resto. Esto hace que su capacidad para reproducirse sean también mayor, por lo que transmitirán la ventaja evolutiva a más descendientes.

En resumen, el origen de la evolución de los seres vivos se encuentra en los cambios azarosos innatos que de los seres vivos y el motor de la evolución es la selección natural, es decir, la supervivencia de aquellos que, debido a estos procesos azarosos, están mejor adaptados al medio.

El Darwinismo, al contrario que el Lamarckismo, no es determinista: los cambios de los seres vivos no se producen de manera dirigida. La mayor cambio de los cambios, que hoy conocemos como mutaciones, no resultan beneficiosos, sino perjudiciales. Solo una pequeña fracción aportan alguna ventaja a los individuos que la poseen.

El éxito evolutivo de los individuos se traduce como una mayor capacidad para adaptarse al medio. Esto provocará que las probabilidades de reproducirse aumenten. Del mismo modo, todos los descendientes que hereden las modificaciones beneficiosas, tendrán más posibilidades de sobrevivir, prosperar y reproducirse. Y es así como, poco a poco, las características beneficiosas se van asentando en las poblaciones de individuos.

Si volvemos al mismo ejemplo de las jirafas, en el modelo darwiniano las jirafas que, por azar, nazcan con un cuello y patas más largas, llegarán con mayor facilidad a las hojas superiores de los árboles. En caso de escasez de alimento, tendrán muchas más posibilidades de sobrevivir aquellas con el cuello más largo. Por lo tanto, las jirafas de cuello corto tendrán más probabilidades de morir de hambre y será más improbable que se reproduzcan. El cuello cada vez más largo se irá imponiendo de generación en generación. Poco a poco, las jirafas irán poseyendo cuellos cada vez más largos, tanto en cuanto es un carácter que favorece la supervivencia y reproducción.  

Del Darwinismo a la Bioquímica: Teorías Sintéticas

Hoy sabemos que los caracteres se heredan a través del ADN. Todos los cambios producidos en el ADN de las células sexuales se transmiten de generación en generación. También conocemos la mecánica del cambio: las mutaciones genéticas. Tal como había previsto Darwin, estas se producen a azar y se una forma  natural, dentro del proceso de replicación del ADN.

Es decir, la transmisión de caracteres tiene lugar por la cesión del ADN que los dos progenitores hacen a los descendientes. Y las posibles mutaciones de este ADN corresponden a los cambios.

Los cambios o mutaciones pueden dar lugar a proteínas alteradas. Una sola proteína alterada puede suponer cambios mínimos, si se trata de un enzima metabólico, o cambios realmente importante si se trata de una de las proteínas relacionadas con el desarrollo embrionario.

Hoy conocemos varios grupos de genes que controlan el proceso de desarrollo del embrión y que por lo tanto condicionan la morfología general del individuo. Pequeñas mutaciones en estos genes pueden provocar cambios corporales realmente importantes.

Las mutaciones pueden también afectar a zonas de control de los genes y de esta forma condicionar la síntesis de proteínas. O dicho de otro modo, pueden provocar que algunas proteínas se fabriquen en mayor o menor medida, en células donde antes no se segregaban o en condiciones o situaciones distintas.

Como ya indicamos, dentro del ADN de organismos superiores es frecuente encontrar genes residuales, correspondientes a organismos ancestrales y que han dejado de funcionar, denominados genes fósiles.

El ADN puede sufrir cambios temporales durante la vida del individuo que hacen que ciertos genes dejen de expresarse o se expresen en mayor o menor medida. El estudio de estos cambios temporales y condicionales del ADN se denominan Epigenética. Un ejemplo clásico es la metilación de zonas de ADN. Se trata de cambios químicos reversibles, pero que pueden alterar en gran medida el fenotipo del individuo. Estos cambios, además, pueden responder a cambios en el ambiente, es decir, pueden desencadenarse solo ante determinadas condiciones ambientales. Si el ADN metilado de encuentra forma parte de las células reproductoras, esta metilación puede heredarse. Se trata, por lo tanto, de transmisión de caracteres condicionados por el ambiente, una especie de forma menor de Lamarckismo.