Macroevolución, fósiles vivientes y la “Tuatara” como ejemplo

Figura 1. A) Tasas evolutivas en la “Tuatara” y sus parientes cercanos. El color azul indica tasas de evolución mor- fológica muy bajas, el blanco indica tasas promedio, mientras que el color rojo indica tasas muy altas. B) Estudio de morfometría geométrica, en el que se muestran los cambios en el morfoespa- cio de los rincocéfalos durante el Me- sozoico y la posición central de la “Tua- tara” comparada con sus parientes fósi- les. A y B, modificados de [4]; imagen de “Tuatara” tomada y modificada de http://www.factzoo.com/reptiles/tuata- ra-lizard-that-isnt-lizard.html

Figura 1. A) Tasas evolutivas en la “Tuatara” y sus parientes cercanos. El color azul indica tasas de evolución mor- fológica muy bajas, el blanco indica tasas promedio, mientras que el color rojo indica tasas muy altas. B) Estudio de morfometría geométrica, en el que se muestran los cambios en el morfoespa- cio de los rincocéfalos durante el Me- sozoico y la posición central de la “Tua- tara” comparada con sus parientes fósi- les. A y B, modificados de [4]; imagen de “Tuatara” tomada y modificada de http://www.factzoo.com/reptiles/tuata- ra-lizard-that-isnt-lizard.html

Durante las décadas posteriores a la publicación del libro El Origen de las Especies, la teoría de la evolución darwinista no sufrió cambios importantes, siendo hasta principios del siglo XX que tras el redescubrimiento de las observaciones hechas por Gregor Mendel sobre la teoría genética se comenzaron a hacer revisiones a la teoría darwinista1,2. Tras la integración de los conceptos de herencia genética y genética de poblaciones de Mendel, así como la unificación de los conocimientos de otras ciencias tales como la paleontología y la sistemática se dio origen a la teoría evolutiva actual, también conocida como la síntesis evolutiva moderna o neodarwinista. Con el paso del tiempo, nuevos conceptos se integraron a la teoría evolutiva neodarwinista, dos de los más importantes fueron el de microevolución y macroevolución1,2.

La microevolución se entiende como aquellos cambios que ocurren en las frecuencias alélicas en una población, mientras que la macroevolución se refiere a aquellos procesos evolutivos que ocurren a gran escala o sea por encima del nivel de especies1,2. El concepto de macroevolución que es el que nos ocupa en este artículo, comenzó a tomar gran relevancia desde mediados del siglo XX gracias al respaldo de biólogos evolutivos y paleontólogos quienes lo encontraron útil para explicar varios fenómenos visibles en el registro fósil de ciertos grupos de animales. Algunos de estos fenómenos son por ejemplo los cambios a través del tiempo en la ornamentación en las conchas de algunos invertebrados marinos, así como los cambios en la morfología de la corona de los dientes en los caballos, grupo del cual se tiene un excelente registro fósil que muestra con gran detalle las diversas adaptaciones morfológicas que estos organismos sufrieron desde su origen a principios del Eoceno (hace 55 millones de años)1.

No obstante, pese a la importancia de la teoría neodarwinista y el concepto de macroevolución dentro de la biología moderna, estos no han dejado de estar envueltos en controversias entre los biólogos evolutivos, ya que la síntesis evolutiva moderna considera como los principales mecanismos de cambio evolutivo a la selección natural y cambios graduales, mientras que una visión alternativa a la teoría neodarwinista denominada teoría de equilibrios puntuados propuesta a principios de la década de los setentas por los investigadores Niles Eldregde y Stephen Jay Gould1,2, sugiere que las especies pasan la mayor parte del tiempo por periodos de estasis o sin cambios mayores los cuales se ven seguidos por procesos de especiación rápida. A este respecto la macroevolución se entiende bajo dos ópticas distintas dependiendo si se ve desde la perspectiva de la teoría neodarwinista o la teoría de equilibrios puntuados. Bajo la primera se entiende que los procesos macroevolutivos se originan mediante etapas graduales, adaptativas, producto de la selección natural actuando a nivel de individuo dando a entender que la macroevolución es por así decirlo el resultado de la microevolución acumulada, mientras que la teoría de equilibrios puntuados sugiere que los procesos micro y macroevolutivos están desacoplados1.

 

¿Cómo estudian actualmente

los paleontólogos la macroevolución?

 

Pese a que en las últimas décadas se han realizado descubrimientos paleontológicos extraordinarios que han reducido los huecos del registro fósil; en general el registro fósil actual sigue representando solo una pequeña parte de la diversidad biológica que existió durante la historia de la vida en la Tierra. Afortunadamente, pese a los sesgos del registro fósil, el desarrollo de nuevas técnicas computacionales permite a los paleontólogos inferir patrones macroevolutivos que ayudan a dilucidar los cambios en la diversidad y disparidad morfológica a través del tiempo. Actualmente, los estudios macroevolutivos realizados por los paleontólogos se basan principalmente en el uso de amplias bases de datos sobre el registro fósil tales como el Paleobiology Database, el uso de escalas geológicas más precias, así como de árboles filogenéticos (árboles que reflejan las relaciones de parentesco entre especies) y morfometría geométrica (estudio cuantitativo de la forma de un objeto en base a puntos o marcas)3.

Un ejemplo de los modernos estudios macroevolutivos son aquellos que hacen uso de métodos filogenéticos comparativos, los cuales mediante el uso de árboles filogenéticos, grandes bases de datos con las edades geológicas en las que vivieron los organismos, así como mediciones de partes del cuerpo como indicadores de tamaño corporal (e. g. largo del fémur), se puede inferir mediante complejos análisis estadísticos como ocurrieron los cambios de diversificación, tasas evolutivas (Fig. 1A), cambios en tamaño corporal y modelos evolutivos3. Mientras que los estudios de morfometría geométrica consisten básicamente en colocar una serie de marcas o puntos de referencia en partes específicas de la anatomía de un animal como por ejemplo el cráneo o la mandíbula inferior, los cuales posteriormente se analizan estadísticamente para observar rangos de variación morfológica o representar gráficamente los morfoespacios que las especies ocuparon a través del tiempo (Fig. 1B)3.

 

Macroevolución y fósiles vivientes

 

El concepto de fósiles vivientes siempre ha sido problemático, especialmente porque no existe una definición clara. Existen múltiples definiciones sobre qué es un fósil viviente, algunas de ellas sugieren que son organismos que difieren poco de sus ancestros fósiles o animales que son sobrevivientes solitarios de grupo que fue muy diverso en el pasado4. Un ejemplo común de fósil viviente es un pequeño reptil cuyo nombre científico es Sphenodon punctatus, popularmente conocido como “Tuatara”. La “Tuatara” habita en pequeñas islas de Nueva Zelanda, siendo este el único sobreviviente de un grupo de reptiles llamado rincocéfalos el cual se originó a mediados del periodo Triásico (hace más de 230 millones de años) y que está estrechamente relacionado con los reptiles escamosos actuales (lagartijas, serpientes y culebrillas ciegas)4. Durante mucho tiempo se creyó que los rincocéfalos como grupo no cambiaron en absoluto a través del tiempo, no obstante nuevos descubrimientos muestran que esto no fue así. Por ejemplo, un estudio reciente mediante el uso de técnicas macroevolutivas novedosas, demostró que los rincocéfalos tuvieron una alta disparidad morfológica, que los llevó a ocupar distintos morfoespacios a través del Mesozoico (Fig. 1B). Igualmente un análisis de tasas evolutivas demostró que los rincocéfalos tuvieron tasas evolutivas heterogeneas (no uniformes) que contrastan con la idea de que estos no cambiaron a lo largo del tiempo (Fig. 1A). Respecto a la “Tuatara” curiosamente dicho estudio encontró que esta especie presenta tasas evolutivas muy bajas4, así como un morfoespacio muy cercano al centro si se le compara con sus parientes fósiles, lo que indica que esta especie es morfológicamente conservadora, por lo cual se puede decir que la “Tuatara” sí es un fósil viviente4. Lo interesante de todo esto es cómo los estudios macroevolutivos modernos ofrecen una nueva perspectiva sobre el registro fósil y la evolución de varios grupos de organismos, además de que también sirven para tener una idea más clara sobre lo que realmente puede ser un fósil viviente.

 

Referencias

  1. Eldredge, N. 1982. La macroevolución. Mundo científico, 2 (16), 792-803.
  2. Stanley, S. M. 1982. Macroevolution and the fossil record. Evolution, 36 (3), 460-473.
  3. Benton, M. J. 2015. Exploring macroevolution using modern and fossil data. Proceedings B, 282 (1810), 20150569.
  4. Herrera-Flores, J. A., Stubbs, T. L., y Benton, M. J. 2017. Macro-evolutionary patterns in Rhynchocephalia: is the tuatara (Sphenodon punctatus) a living fossil? Palaeontology, 60 (3), 319-328.

 

 

jorge.herreraflores@bristol.ac.uk