La biología evolutiva es el subcampo de la biología que estudia los procesos evolutivos ( selección natural , descendencia común , especiación ) que produjeron la diversidad de la vida en la Tierra . En la década de 1930, la disciplina de la biología evolutiva surgió a través de lo que Julian Huxley llamó la síntesis moderna de la comprensión, de campos de investigación biológica previamente no relacionados, como la genética y la ecología , la sistemática y la paleontología .
El rango de investigación de la investigación actual se amplió para abarcar la arquitectura genética de la adaptación, la evolución molecular y las diferentes fuerzas que contribuyen a la evolución, como la selección sexual , la deriva genética y la biogeografía . Además, el campo más nuevo de la biología del desarrollo evolutivo ("evo-devo") investiga cómo se controla la embriogénesis , el desarrollo del embrión, produciendo así una síntesis más amplia que integra la biología del desarrollo con los campos de estudio cubiertos por la síntesis evolutiva anterior. [1]
Subcampos
La evolución es el concepto unificador central en biología. La biología se puede dividir de varias formas. Una forma es por el nivel de organización biológica , de la molécula a la célula , del organismo a la población . Una forma anterior es por grupo taxonómico percibido , con campos como la zoología , la botánica y la microbiología , que reflejan lo que alguna vez se consideró como las principales divisiones de la vida. Una tercera vía es el enfoque, como la biología de campo, la biología teórica , la evolución experimental y la paleontología. Estas formas alternativas de dividir el tema se pueden combinar con la biología evolutiva para crear subcampos como la ecología evolutiva y la biología del desarrollo evolutivo .
Más recientemente, la fusión entre la ciencia biológica y las ciencias aplicadas dio lugar a nuevos campos que son extensiones de la biología evolutiva, incluida la robótica evolutiva , la ingeniería, [2] algoritmos , [3] economía , [4] y arquitectura. [5] Los mecanismos básicos de la evolución se aplican directa o indirectamente para idear diseños novedosos o resolver problemas que son difíciles de resolver de otra manera. La investigación generada en estos campos aplicados contribuye a su vez al progreso, especialmente gracias al trabajo de evolución en campos de la informática y la ingeniería como la ingeniería mecánica . [6]
Biología evolutiva del desarrollo
En Biología Evolutiva del Desarrollo, los diferentes procesos de desarrollo pueden jugar un papel en cómo un organismo específico alcanza su plan corporal actual. La regulación genética de la ontogenia y el proceso filogenético es lo que permite que este tipo de comprensión de la biología sea posible. Observando los diferentes procesos durante el desarrollo y pasando por el árbol evolutivo, se puede determinar en qué punto surgió una estructura específica. Por ejemplo, se puede observar que las tres capas germinales no están presentes en cnidarios y ctenóforos, que en cambio se presentan en gusanos, estando más o menos desarrollados según el tipo de gusano en sí. Otras estructuras como el desarrollo de genes Hox y órganos sensoriales como los ojos también se pueden rastrear con esta práctica. [7]
Historia
La idea de evolución por selección natural fue propuesta por Charles Darwin en 1859, pero la biología evolutiva, como disciplina académica por derecho propio, surgió durante el período de la síntesis moderna en las décadas de 1930 y 1940. [8] No fue hasta la década de 1980 que muchas universidades tenían departamentos de biología evolutiva. En los Estados Unidos , muchas universidades han creado departamentos de biología celular y molecular o ecología y biología evolutiva , en lugar de los departamentos más antiguos de botánica y zoología . La paleontología a menudo se agrupa con las ciencias de la tierra .
La microbiología también se está convirtiendo en una disciplina evolutiva, ahora que se comprenden mejor la fisiología microbiana y la genómica . El rápido tiempo de generación de bacterias y virus como los bacteriófagos permite explorar cuestiones evolutivas.
Muchos biólogos han contribuido a dar forma a la disciplina moderna de la biología evolutiva. Theodosius Dobzhansky y EB Ford establecieron un programa de investigación empírica. Ronald Fisher , Sewall Wright y JS Haldane crearon un marco teórico sólido. Ernst Mayr en sistemática , George Gaylord Simpson en paleontología y G. Ledyard Stebbins en botánica ayudaron a formar la síntesis moderna. James Crow , [9] Richard Lewontin , [10] Dan Hartl , [11] Marcus Feldman , [12] [13] y Brian Charlesworth [14] entrenaron a una generación de biólogos evolutivos.
Temas de investigación actuales
La investigación actual en biología evolutiva cubre diversos temas e incorpora ideas de diversas áreas, como la genética molecular y la informática .
En primer lugar, algunos campos de la investigación evolutiva intentan explicar fenómenos que fueron mal contabilizados en la síntesis evolutiva moderna . Estos incluyen la especiación , [15] [16] la evolución de la reproducción sexual , [17] [18] la evolución de la cooperación , la evolución del envejecimiento [19] y la capacidad de evolución . [20]
En segundo lugar, los biólogos plantean la pregunta evolutiva más sencilla: "¿qué pasó y cuándo?". Esto incluye campos como la paleobiología , así como la sistemática y la filogenia .
En tercer lugar, la síntesis evolutiva moderna se concibió en una época en la que nadie entendía la base molecular de los genes. Hoy en día, los biólogos evolutivos intentan determinar la arquitectura genética de fenómenos evolutivos interesantes como la adaptación y la especiación. Buscan respuestas a preguntas como cuántos genes están involucrados, qué tan grandes son los efectos de cada gen, qué tan interdependientes son los efectos de los diferentes genes, qué hacen los genes y qué cambios les suceden (por ejemplo, mutaciones puntuales vs. duplicación de genes o incluso duplicación del genoma ). Intentan conciliar la alta heredabilidad observada en los estudios de gemelos con la dificultad de encontrar qué genes son responsables de esta heredabilidad mediante estudios de asociación de todo el genoma . [21]
Un desafío en el estudio de la arquitectura genética es que la genética de poblaciones clásica que catalizó la síntesis evolutiva moderna debe actualizarse para tener en cuenta el conocimiento molecular moderno. Esto requiere una gran cantidad de desarrollo matemático para relacionar los datos de la secuencia de ADN con la teoría evolutiva como parte de una teoría de la evolución molecular . Por ejemplo, los biólogos intentan inferir qué genes han estado sometidos a una fuerte selección mediante la detección de barridos selectivos . [22]
En cuarto lugar, la síntesis evolutiva moderna implicó un acuerdo sobre qué fuerzas contribuyen a la evolución, pero no sobre su importancia relativa. [23] La investigación actual busca determinar esto. Las fuerzas evolutivas incluyen la selección natural , la selección sexual , la deriva genética , el borrador genético , las limitaciones del desarrollo, el sesgo de mutación y la biogeografía .
Un enfoque evolutivo es clave para gran parte de la investigación actual en biología y ecología de los organismos , como en la teoría de la historia de la vida . La anotación de genes y su función se basa en gran medida en enfoques comparativos. El campo de la biología evolutiva del desarrollo ("evo-devo") investiga cómo funcionan los procesos de desarrollo y los compara en diferentes organismos para determinar cómo evolucionaron.
Muchos médicos no tienen suficiente experiencia en biología evolutiva, lo que dificulta su uso en la medicina moderna. [24]
Resistencia a los medicamentos hoy
La evolución juega un papel en la resistencia a las drogas. Por ejemplo, cómo el VIH se vuelve resistente a los medicamentos y al sistema inmunológico del cuerpo. La mutación de la resistencia del VIH se debe a la selección natural de los supervivientes y su descendencia. El único VIH que sobrevivió al sistema inmunológico se reprodujo y tuvo descendencia que también fue resistente al sistema inmunológico. [25] La resistencia a los medicamentos también causa muchos problemas para los pacientes, como una enfermedad que empeora o que la enfermedad puede mutar en algo que ya no se puede curar con medicamentos. Sin la medicina adecuada, una enfermedad puede ser la muerte de un paciente. Si su cuerpo tiene resistencia a una cierta cantidad de medicamentos, entonces será cada vez más difícil encontrar el medicamento correcto. No terminar con un antibiótico también es un ejemplo de resistencia que hará que la bacteria o el virus evolucionen y continúen diseminándose por el cuerpo. [26] Cuando la dosis completa del medicamento no ingresa al cuerpo y no realiza su trabajo adecuado, el virus y las bacterias que sobreviven a la dosis inicial continuarán reproduciéndose. Esto genera otra enfermedad más adelante que será aún más difícil de curar porque esta enfermedad será resistente al primer medicamento que se use. Terminar el medicamento recetado es un paso vital para evitar la resistencia a los antibióticos. Además, aquellos con enfermedades crónicas, enfermedades que duran toda la vida, tienen un mayor riesgo de resistencia a los antibióticos que otros. [27] Esto se debe a que el uso excesivo de un fármaco o una dosis demasiado alta puede hacer que el sistema inmunológico del paciente se debilite y la enfermedad evolucione y se fortalezca. Por ejemplo, los pacientes con cáncer necesitarán una dosis cada vez más fuerte de medicamentos debido a su sistema inmunológico de bajo funcionamiento. [28]
Revistas
Algunas revistas científicas se especializan exclusivamente en biología evolutiva en su conjunto, incluidas las revistas Evolution , Journal of Evolutionary Biology y BMC Evolutionary Biology . Algunas revistas cubren subespecialidades dentro de la biología evolutiva, como las revistas Systematic Biology , Molecular Biology and Evolution y su revista hermana Genome Biology and Evolution , y Cladistics .
Otras revistas combinan aspectos de la biología evolutiva con otros campos relacionados. Por ejemplo, Molecular Ecology , Proceedings of the Royal Society of London Series B , The American Naturalist y Theoretical Population Biology se superponen con la ecología y otros aspectos de la biología de los organismos. La superposición con la ecología también es prominente en las revistas de revisión Trends in Ecology and Evolution y Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . Las revistas Genetics y PLoS Genetics se superponen con cuestiones de genética molecular que no son obviamente de naturaleza evolutiva.
Ver también
- Seleccion artificial
- Anatomía comparativa
- Filogenética computacional
- Computación evolutiva
- Dinámica evolutiva
- Neurociencia evolutiva
- Fisiología evolutiva
- Noogénesis : aparición y evolución de la inteligencia
- En el origen de las especies
- Macroevolución
- Métodos comparativos filogenéticos
- Genética cuantitativa
- Crianza selectiva
- Taxonomía (biología)
- Evolución especulativa
Referencias
- ^ Gilbert, Scott F., Barresi, Michael JF (2016) "Biología del desarrollo" Sinauer Associates, Inc. (11ª ed.) Págs. 785-810. ISBN 9781605354705
- ^ "Ingeniería evolutiva" . Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2016.
- ^ "¿Qué es un algoritmo evolutivo?" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 9 de agosto de 2017.
- ^ "Lo que los economistas pueden aprender de los teóricos evolucionistas" . Archivado desde el original el 30 de julio de 2017.
- ^ "Investigando arquitectura y diseño" . 24 de febrero de 2009. Archivado desde el original el 18 de agosto de 2017.
- ^ Introducción a la Computación Evolutiva: AE Eiben . Serie de Computación Natural. Saltador. 2003. ISBN 9783642072857. Archivado desde el original el 1 de septiembre de 2017.
- ^ Ozernyuk, ND (2019) "Biología del desarrollo evolutivo: la interacción de la biología del desarrollo, la biología evolutiva, la paleontología y la genómica". Revista Paleontológica, vol. 53, núm. 11, págs. 1117-1133. ISSN 0031-0301.
- ^ Smocovitis, Vassiliki Betty (1996). Biología unificadora: la síntesis evolutiva y la biología evolutiva . Revista de Historia de la Biología . 25 . Princeton, Nueva Jersey: Princeton University Press. págs. 1-65. doi : 10.1007 / BF01947504 . ISBN 0-691-03343-9. PMID 11623198 . S2CID 189833728 .
- ^ "La genealogía académica de la biología evolutiva: James F. Crow" . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2012.
- ^ "La genealogía académica de la biología evolutiva: Richard Lewontin" . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2012.
- ^ "La genealogía académica de la biología evolutiva: Daniel Hartl" . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2012.
- ^ "Alumnos y colaboradores del laboratorio Feldman" .
- ^ "La genealogía académica de la biología evolutiva: Marcus Feldman" . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2012.
- ^ "La genealogía académica de la biología evolutiva: Brian Charlesworth" . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2012.
- ^ Wiens JJ (2004). "¿Qué es la especiación y cómo debemos estudiarla?". Naturalista estadounidense . 163 (6): 914–923. doi : 10.1086 / 386552 . JSTOR 10.1086 / 386552 . PMID 15266388 .
- ^ Bernstein H, Byerly HC, Hopf FA, Michod RE. Sexo y aparición de especies. J Theor Biol. 21 de diciembre de 1985; 117 (4): 665-90. doi: 10.1016 / s0022-5193 (85) 80246-0. PMID: 4094459.
- ^ Otto SP (2009). "El enigma evolutivo del sexo". Naturalista estadounidense . 174 (s1): S1 – S14. doi : 10.1086 / 599084 . PMID 19441962 .
- ^ Bernstein H, Byerly HC, Hopf FA, Michod RE. Daño genético, mutación y evolución del sexo. Ciencias. 20 de septiembre de 1985; 229 (4719): 1277-81. doi: 10.1126 / science.3898363. PMID: 3898363.
- ^ Avise JC. Perspectiva: La biología evolutiva del envejecimiento, la reproducción sexual y la reparación del ADN. Evolución. Octubre de 1993; 47 (5): 1293-1301. doi: 10.1111 / j.1558-5646.1993.tb02155.x. PMID: 28564887.
- ^ Jesse Love Hendrikse; Trish Elizabeth Parsons; Benedikt Hallgrímsson (2007). "Evolvability como el enfoque adecuado de la biología del desarrollo evolutivo". Evolución y desarrollo . 9 (4): 393–401. doi : 10.1111 / j.1525-142X.2007.00176.x . PMID 17651363 . S2CID 31540737 .
- ^ Manolio TA; Collins FS; Cox NJ; Goldstein DB; Hindorff LA; Hunter DJ; McCarthy MI; Ramos EM; Cardon LR; Chakravarti A; Cho JH; Guttmacher AE; Kong A; Kruglyak L; Mardis E; Rotimi CN; Slatkin M; Valle D; Whittemore AS; Boehnke M; Clark AG; Eichler EE; Gibson G; Haines JL; Mackay TFC; McCarroll SA; Visscher PM (2009). "Encontrar la heredabilidad faltante de enfermedades complejas" . Naturaleza . 461 (7265): 747–753. Código Bibliográfico : 2009Natur.461..747M . doi : 10.1038 / nature08494 . PMC 2831613 . PMID 19812666 .
- ^ Sabeti PC; Reich DE; Higgins JM; Levine HZP; Richter DJ; Schaffner SF; Gabriel SB; Platko JV; Patterson NJ; McDonald GJ; Ackerman HC; Campbell SJ; Altshuler D; Cooper R; Kwiatkowski D; Ward R; Lander ES (2002). "Detección de selección positiva reciente en el genoma humano a partir de la estructura del haplotipo". Naturaleza . 419 (6909): 832–837. Código Bibliográfico : 2002Natur.419..832S . doi : 10.1038 / nature01140 . PMID 12397357 . S2CID 4404534 .
- ^ Provine WB (1988). "Progreso en la evolución y sentido de la vida". Progreso evolutivo . Prensa de la Universidad de Chicago. págs. 49–79.
- ^ Nesse, Randolph M .; Bergstrom, Carl T .; Ellison, Peter T .; Flier, Jeffrey S .; Gluckman, Peter; Govindaraju, Diddahally R .; Niethammer, Dietrich; Omenn, Gilbert S .; Perlman, Robert L .; Schwartz, Mark D .; Thomas, Mark G. (26 de enero de 2010). "Hacer de la biología evolutiva una ciencia básica para la medicina" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 107 (supl. 1): 1800–1807. doi : 10.1073 / pnas.0906224106 . ISSN 0027-8424 . PMC 2868284 . PMID 19918069 .
- ^ Baquero, Fernando; Cantón, Rafael (2009). "Biología evolutiva de la resistencia a los fármacos". En Mayers, Douglas L. (ed.). Resistencia a los fármacos antimicrobianos . Prensa Humana. págs. 9–32. doi : 10.1007 / 978-1-59745-180-2_2 . ISBN 978-1-60327-592-7.
- ^ "¿Qué es exactamente la resistencia a los antibióticos?" . Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades . 13 de marzo de 2020 . Consultado el 20 de abril de 2020 .
- ^ Leer, Andrew F .; Huijben, Silvie (27 de enero de 2009). "PERSPECTIVA: Biología evolutiva y la evitación de la resistencia a los antimicrobianos: Biología evolutiva y la evitación de la resistencia a los antimicrobianos" . Aplicaciones evolutivas . 2 (1): 40–51. doi : 10.1111 / j.1752-4571.2008.00066.x . PMC 3352414 . PMID 25567846 .
- ^ "Grußwort Wikimedia Deutschland", Wikipedia und Geschichtswissenschaft , DE GRUYTER, 2015, doi : 10.1515 / 9783110376357-002 , ISBN 978-3-11-037635-7
enlaces externos
- Medios relacionados con la biología evolutiva en Wikimedia Commons
- Evolución y paleobotánica en Britannica