En biología evolutiva , una innovación clave , también conocida como avance adaptativo o adaptación clave , es un rasgo fenotípico novedoso que permite la posterior radiación y el éxito de un grupo taxonómico. Por lo general, aportan nuevas habilidades que permiten a los taxones diversificarse rápidamente e invadir nichos que antes no estaban disponibles. El fenómeno ayuda a explicar cómo algunos taxones son mucho más diversos y tienen muchas más especies que sus taxones hermanos.. El término fue utilizado por primera vez en 1949 por Alden H. Miller, quien lo definió como "ajustes clave en el mecanismo morfológico y fisiológico que son esenciales para el origen de nuevos grupos principales", [1] aunque una definición contemporánea más amplia sostiene que "un La innovación clave es un cambio evolutivo en los rasgos individuales que está relacionado causalmente con una mayor tasa de diversificación en el clado resultante ". [2]
La teoría de las innovaciones clave ha sido atacada porque es difícil de probar de manera científica, pero hay evidencia que respalda la idea. [3]
Mecanismo
El mecanismo por el cual una innovación clave conduce a la diversidad taxonómica no es seguro, pero se han sugerido varias hipótesis: [2]
Aumento de la aptitud individual
Una innovación clave puede, al aumentar la aptitud de los individuos de la especie, hacer que la extinción sea menos probable y permitir que los taxones se expandan y se especialicen . [2]
Los canales de látex y resina en las plantas se utilizan para disuadir a los depredadores al liberar una secreción pegajosa cuando se perforan, lo que puede inmovilizar a los insectos y algunos contienen sustancias tóxicas o de mal sabor. Han evolucionado de forma independiente aproximadamente 40 veces y se consideran una innovación clave. Al aumentar la resistencia de la planta a la depredación, los canales aumentan la aptitud de la especie y les permiten escapar de ser devorados, al menos hasta que el depredador desarrolle la capacidad de superar la defensa. Durante el período de resistencia, es menos probable que las plantas se extingan y puedan diversificarse y especiarse, por lo que los taxones con canales de látex y resina son más diversos que su canal que carece de taxones hermanos. [2]
Invasión de un nicho novedoso
Una innovación clave puede permitir que una especie invada una nueva región o nicho y, por lo tanto, se libere de la competencia, lo que permitirá la posterior especiación y radiación .
Un ejemplo clásico de esto es la cuarta cúspide de los molares de los mamíferos , el hipocono , que permitió a los primeros ancestros de los mamíferos digerir eficazmente su dieta generalizada. Los precursores de esto, los dientes triconodontes de los reptiles, fueron adaptados para agarrar y cortar en lugar de masticar. La evolución del hipocono y los molares planos permitió que los animales se adaptaran a una dieta herbívora, ya que podrían usarse para descomponer la materia vegetal resistente mediante la molienda. La evolución de esta habilidad llevó a los mamíferos a adaptarse para utilizar una gran variedad de fuentes de alimento, [4] y permitió a los primeros mamíferos invadir nuevos nichos a través de la evolución de herbívoros especializados, que experimentaron un éxito relativo durante el eoceno medio . La especialización en una dieta basada en plantas ofreció a los primeros herbívoros recursos suficientes para irradiar, ya que la energía no se perdió a niveles tróficos más altos y existían pocos competidores en ese momento. [4]
Aislamiento reproductivo
Una innovación clave puede resultar en un aislamiento reproductivo, por lo que los individuos con la innovación ya no se reproducen con los que no la tienen. Esto puede conducir a una rápida especiación a medida que las dos poblaciones se separan y acumulan mutaciones.
Las espuelas de néctar en Aquilegia , un género diverso de plantas con flores, se consideran una innovación clave debido a esto. Los espolones de néctar ayudan en la polinización al alejar el néctar del estambre, lo que garantiza que los polinizadores de insectos o aves recojan el polen cuando acceden a él. Esto condujo a una rápida especiación dentro del género a medida que las plantas y sus polinizadores pueden especializarse entre sí, es decir, una especie de polinizador se alimenta exclusivamente de una especie de planta y, por lo tanto, las poblaciones de plantas podrían aislarse reproductivamente unas de otras. Además, la forma y el tamaño del espolón de néctar pueden evolucionar en respuesta a las adaptaciones de los polinizadores, desarrollando una relación coevolutiva. El género Aquilegia tiene más de 50 especies. [3]
Criticas
Como teoría evolutiva, las innovaciones clave han sido objeto de un escrutinio crítico debido al hecho de que es difícil de probar. La identificación depende de encontrar una correlación entre la innovación y el aumento de la diversidad mediante la comparación de taxones hermanos, pero esto no prueba la causalidad ni aísla otras causas de la diversidad como la estocasticidad o el hábitat, y es posible seleccionar ejemplos que se ajusten a la hipótesis. [5] Además, la identificación retrospectiva de innovaciones clave ofrece poco en términos de comprensión de los procesos y presiones que resultaron en la adaptación, y puede identificar un proceso evolutivo muy complejo como un solo evento. Un ejemplo de esto es la evolución del vuelo de las aves, que Ernst Mayr identificó como una innovación clave en 1963 . [6] Sin embargo, tuvieron que ocurrir cambios evolutivos separados a lo largo de la fisiología del antepasado aviar, incluido el agrandamiento del cerebelo y el agrandamiento y osificación del esternón . Estas adaptaciones surgieron por separado, y con millones de años de diferencia, [5] no en un solo paso.
Ver también
Referencias
- ^ Miller, Alden (22 de noviembre de 1949). "Algunas consideraciones ecológicas y morfológicas en la evolución de categorías taxonómicas superiores". Ornithologie als Biologische Wissenschaft . págs. 84–88.
- ^ a b c d Heard, SB; Hauser, DL (1995). "Innovaciones evolutivas clave y sus mecanismos ecológicos". Biología histórica . 10 (2): 151-173. doi : 10.1080 / 10292389509380518 .
- ^ a b Hodges, SA Arnold, ML (1995). "Estimular la diversificación de plantas: ¿son los espuelas de néctar floral una innovación clave?". Actas: Ciencias Biológicas . 262 (1365): 343–348. doi : 10.1098 / rspb.1995.0215 . S2CID 86823646 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ a b Hunter, JP Jernvall, J. (1995). "El hipocono como innovación clave en la evolución de los mamíferos" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 92 (23): 10718–10722. Código Bibliográfico : 1995PNAS ... 9210718H . doi : 10.1073 / pnas.92.23.10718 . PMC 40683 . PMID 7479871 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ a b Cracraft, Joel (1990). "El origen del patrón evolutivo novedoso y proceso en diferentes niveles jerárquicos". Innovaciones evolutivas . págs. 21–46.
- ^ Mayr, Ernst (1963). Especies animales y evolución . Cambridge: Prensa de la Universidad de Harvard. ISBN 0-674-03750-2.