Teories i Proves Clau de l'Evolució Biològica

Al llarg del segle XVIII i començament del XIX, dos fets van portar a determinats autors, com ara Erasmus Darwin, a pensar en la transformació d’unes espècies en unes altres:

• No sempre els descendents són iguals que els progenitors.
• No tots els individus d’una mateixa espècie són similars.

Aquestes evidències els van portar a pensar que les espècies actuals podrien haver sorgit a partir d’espècies anteriors, però malgrat aquests grans avenços, cap d’aquests autors va proposar un mecanisme coherent que expliqués la transformació d’unes espècies en unes altres.

El primer a fer-ho va ser Jean-Baptiste de Monet, Cavaller de Lamarck, que va publicar el que actualment es coneix com a Lamarckisme.

El Lamarckisme

Segons Lamarck, les tres causes de la transformació d’unes espècies en unes altres són:

• L’existència d’una tendència cap a la complexitat.
• L’aparició d’adaptacions al medi a causa de l’**ús o desús dels òrgans**.
• L’**herència dels caràcters adquirits**.

Lamarck va proposar que els éssers vius evolucionen mitjançant l’**ús i desús dels òrgans** i que els canvis adquirits es transmeten als descendents. Segons ell, els organismes s’adapten progressivament al seu entorn per necessitat. Un exemple és la girafa, que hauria allargat el coll en estirar-se per menjar fulles altes. Tot i ser innovadora, la seva teoria va ser refutada amb el descobriment de la genètica.

Darwinisme: Teoria de la Selecció Natural

Segons Darwin, el mecanisme de l’evolució es basa en tres aspectes:

• L’elevada capacitat reproductora.
• La variabilitat de la descendència.
• La **selecció natural**.

Darwin va formular la teoria de l’evolució per **selecció natural**, segons la qual els organismes amb característiques avantatjoses sobreviuen i es reprodueixen més, transmetent aquests trets als descendents. Això genera un canvi gradual en les espècies al llarg del temps. Va rebutjar la idea de Lamarck sobre l’herència dels caràcters adquirits i va basar la seva teoria en l’observació científica, especialment a les illes Galápagos.

Neodarwinisme

El neodarwinisme és una teoria evolutiva que combina la **selecció natural** de Charles Darwin amb els descobriments de la genètica moderna. Es basa en la idea que l’evolució es deu a **mutacions genètiques** aleatòries i la **selecció natural**, sense necessitat d’altres factors externs. Aquesta teoria es va desenvolupar a principis del segle XX amb l’aportació de científics com Ronald Fisher, J.B.S. Haldane i Sewall Wright, que van integrar la teoria de Darwin amb la genètica de Gregor Mendel.

En resum, el neodarwinisme és l’evolució explicada mitjançant la genètica i la selecció natural.

Proves de l'Evolució

Proves Taxonòmiques

Estan basades en les semblances entre les espècies, permetent classificar-les en diferents grups (gèneres, famílies, etc.).

L’existència de formes intermèdies entre diferents grups (ex: ornitorinc entre rèptils i mamífers) suggereix un avantpassat comú.

Si les espècies s’haguessin creat independentment, no hi hauria tantes similituds.

Proves Biogeogràfiques

Basades en el fet que com més allunyades o aïllades estan dues zones, més diferències presenten la flora i la fauna.

Això indica que les espècies evolucionen a partir d’un ancestre comú i es diversifiquen en diferents zones.

Proves Paleontològiques

Basades en el fet que en el registre fòssil s’observa que, des de les èpoques més antigues fins a les més modernes, hi ha un augment de la complexitat estructural dels organismes i un augment de la diversitat d’espècies.

Proves Basades en Àcids Nucleics

• Per dur-les a terme, es comparen les seqüències de nucleòtids del DNA i de l’RNA entre espècies.

Proves Anatòmiques

Són les basades en els coneixements anatòmics i fisiològics.

• Els **òrgans homòlegs** (mateixa estructura interna i origen embrionari, però funcions diferents (ex: braç humà i aleta de dofí)) indiquen un avantpassat comú.
• Els **òrgans anàlegs** (diferent origen embrionari, però funció i forma similar (ex: ales de mosca i colom)) són resultat d’**evolució convergent**.
• Els **òrgans vestigials** (restes d’estructures que han perdut la seva funció original (ex: pelvis en balenes)).

Proves Serològiques

Basades en l’estudi comparat de les reaccions d’aglutinació de la sang en diferents organismes.

Com més similar sigui la sang entre dues espècies, més properes són evolutivament.

Ex: sang de ximpanzé i sang humana 82% d’aglutinació.

L'Aïllament Reproductiu

Segons les causes, es distingeixen dos tipus d’especiació:

Especiació per Aïllament

Una població queda aïllada fins a formar una nova espècie.

És un procés lent a causa de mutacions i selecció natural.

Pot ser:

• **Al·lopàtrica**: separació per barreres geogràfiques (riu, muntanya…).
• **Simpàtrica**: barreres biològiques (diferències reproductives dins la mateixa àrea).

Mecanismes d'Aïllament Reproductiu

• **Aïllament ecològic**: espècies en nínxols diferents (ex: paràsits de plantes diferents).
• **Aïllament estacional**: diferent època de reproducció (ex: plantes que floreixen en diferents estacions).
• **Aïllament gamètic**: barreres químiques o físiques que impedeixen la fecundació.
• **Aïllament etològic**: diferències en rituals de festeig o comportaments reproductius (piu piu, pou pou) que fan que no mostrin interès ni se sentin atrets.
• **Aïllament mecànic**: diferències físiques que dificulten l’aparellament.
• **Aïllament postzigòtic**: quan els híbrids són inviables o, encara que visquin, no són fèrtils, o la seva fertilitat està molt reduïda.

Especiació Quàntica o Ràpida

Succeeix en una sola generació, sense transició gradual. Es dona sobretot per **poliploïdia**, comú en plantes.

Tipus

• **Autopoliploïdia**: error en la meiosi dins una mateixa espècie → individus tetraploides (4n) que no es poden reproduir amb els progenitors (2n).
• **Al·lopoliploïdia**: híbrid entre dues espècies diferents → pot esdevenir fèrtil si es dupliquen els cromosomes.

Fabricació d'una Nova Espècie

Georgi Karpechenko va encreuar el rave (2n=18) i la col (2n=18), obtenint un híbrid estèril (2n=18).

Factors que Afavoreixen l'Evolució

Els factors que desencadenen desequilibris en les poblacions i, per tant, els principals responsables del canvi evolutiu són les **mutacions**, les **migracions**, els fenòmens de **deriva genètica** i la **selecció natural**.

Les Mutacions

Les mutacions originen canvis que poden ser tant favorables com desfavorables. Per tant, des d’un punt de vista darwinista, les mutacions són **preadaptatives**, és a dir, creen la variabilitat amb antelació, enfront de la idea de les mutacions **postadaptatives**, com a resposta a les necessitats del medi, defensades pel lamarckisme. Si la selecció no afavoreix un al·lel més que un altre, les seves freqüències gèniques depenen exclusivament de les taxes de mutació.

Les Migracions

El fons genètic d’una població pot variar per l’aportació o per la sostracció d’al·lels que és deguda al desplaçament d’individus d’una població a una altra. Aquesta variació rep el nom de **flux gènic**.

El grau de variació en depèn del nombre de migrants respecte del nombre de residents i de la diferència de freqüències que els gens tenen en la població d’origen i en la destinació.

La Deriva Genètica

És el canvi en les freqüències gèniques que es dona quan el nombre d’individus reproductors, i per tant de gàmetes, que contribueixen a formar la generació següent resulta inferior al mínim imprescindible perquè aquestes freqüències gèniques estiguin ben representades.

Urna amb mil boles de diferents colors, i es fa un mostreig a l’atzar per saber quina proporció hi ha de cada color.

Les sequeres, incendis, plagues... fan que hi hagi reduccions dràstiques del nombre d’individus i, per tant, hi ha una gran deriva genètica anomenada **efecte de coll d’ampolla**.

Selecció Natural

Actua sobre fenotips que proporcionen menor **eficàcia biològica** a l’individu, és a dir, aquells que redueixen la probabilitat de sobreviure i deixar la descendència per contribuir amb els seus gens a la generació següent.

La selecció natural produeix canvis en les freqüències gèniques que redueixen la freqüència de l’al·lel responsable d’un caràcter perjudicial.

• **Selecció direccional**: Afavoreix un fenotip extrem.
• **Selecció estabilitzadora**: Afavoreix un fenotip intermedi.
• **Selecció disruptiva**: Afavoreix els dos fenotips extrems.

Filogènia

Història evolutiva d’una espècie o grup d'espècies relacionades. Els estudis filogenètics es recolzen en el registre fòssil, en les semblances morfològiques i en les dades bioquímiques, especialment el DNA.

• **Anagènesi**: És l’evolució per acumulació de petits canvis que transformen gradualment una espècie en una altra, de manera que les successives espècies formen una sola línia o llinatge.
• **Cladogènesi**: És l’evolució per divisió del fons genètic, de manera que cada llinatge dona lloc a una espècie diferent. Les successives espècies formen línies que es ramifiquen en dues o més llinatges.