1. Origen de la Vida

• Único ancestro común: Todos los seres vivos comparten un origen común a través de la evolución biológica.
• Dos posibles orígenes:
  • Origen en el propio planeta por evolución química.
  • Panspermia: Origen extraterrestre (ej. transporte en meteoritos).
• Eventos clave en la evolución temprana:
  • Hace 4.500 millones de años: Formación del planeta.
  • Hace 3.800 millones de años: Aparición de bacterias heterótrofas anaeróbicas.
  • Hace 3.500 millones de años: Formación de estromatolitos, evidencia de procariotas fotosintéticas.
  • Hace 2.400 millones de años: Aumento significativo de los niveles de oxígeno en la atmósfera.
  • Hace 2.000-1.500 millones de años: Evolución celular hacia la célula eucariota (Teoría Endosimbiótica).
  • Incorporación de orgánulos: Mitocondrias y cloroplastos se incorporan a la célula hospedadora.
  • Hace 635 millones de años: Primeros organismos pluricelulares (Fauna de Ediacara).
  • Hace 542 millones de años: Explosión Cámbrica, aparición de la mayoría de los grupos animales actuales.
  • Hace 390 millones de años: Colonización de tierra firme por vertebrados.
  • Hace 360 millones de años: Aparición de las primeras plantas terrestres.
  • Hace 290 millones de años: Origen de los reptiles (a partir de anfibios) y desarrollo de la semilla en plantas.

2. Evolución Biológica y Biodiversidad

La evolución se define como los cambios en las características de los seres vivos a lo largo del tiempo, lo que genera la biodiversidad que observamos.

• Modelo principal: Evolución por selección natural.
• Descendencia con modificación: Los descendientes presentan modificaciones respecto a sus progenitores, siendo estas modificaciones fundamentalmente de base genética.
• Conceptos genéticos clave:
  • Alelo: Cada una de las variantes o manifestaciones de un gen.
  • Fenotipo: La expresión observable del genotipo (conjunto de genes) en un ambiente determinado.
  • Frecuencia alélica: Proporción o porcentaje de cada alelo en una población.

2.1 Principios Genéticos de la Evolución por Selección Natural

• Mutación:
  • Alteración del material genético (ADN o ARN). Puede implicar cambios en nucleótidos, alteraciones en fragmentos de ADN o cambios en el número o estructura de los cromosomas.
  • Causas diversas: Radiaciones, agentes químicos, errores durante la replicación del ADN, etc.
  • La mayoría de las mutaciones generan nuevos alelos, lo que puede traducirse en cambios en el fenotipo.
  • Las mutaciones beneficiosas tienden a conservarse y transmitirse a la descendencia.
  • Las mutaciones perjudiciales tienden a ser eliminadas por la selección natural al reducir la supervivencia o reproducción del individuo.
• Selección Natural:
  • Proceso mediante el cual las variantes (mutaciones) beneficiosas para la supervivencia y reproducción en un ambiente dado son favorecidas, aumentando su frecuencia en la población a lo largo de las generaciones.
  • Las mutaciones perjudiciales tienden a desaparecer al no transmitirse eficazmente a la descendencia.
• Recombinación Genética:
  • Ocurre durante la reproducción sexual, específicamente en la Profase I de la Meiosis.
  • Consiste en el intercambio de segmentos de ADN (alelos) entre cromosomas homólogos.
  • No crea nueva variabilidad genética (nuevos alelos), pero genera nuevas combinaciones de alelos existentes, aumentando la diversidad genética de la descendencia.
• Unidad de Evolución: Según la teoría de la selección natural, la unidad básica de la evolución es la población.
• La evolución ocurre cuando cambia la frecuencia génica (proporción de alelos) en una población.
• Mecanismos que alteran las frecuencias génicas:
  • Selección natural
  • Flujo genético (migración de individuos o sus gametos entre poblaciones)
  • Deriva genética (cambios aleatorios en las frecuencias alélicas, especialmente importantes en poblaciones pequeñas)
• Deriva Genética y «Cuello de Botella»:
  • La deriva genética puede tener efectos drásticos si una población se reduce drásticamente (cuello de botella) o si una nueva población es fundada por un número muy pequeño de individuos (efecto fundador).

2.2 Especiación

• Definición: Proceso de formación de nuevas especies a partir de especies preexistentes.
• Clave del proceso: El aislamiento reproductivo, que impide o dificulta el flujo de genes (intercambio genético) entre individuos de diferentes poblaciones de la misma especie inicial.
• Con el tiempo, las diferencias genéticas acumuladas impiden la reproducción fértil entre miembros de las poblaciones ahora distintas.
• Barreras Reproductivas (Mecanismos de Aislamiento Reproductivo):
  • Precigóticas (evitan el apareamiento o la fecundación):
    • Aislamiento estacional o temporal: Diferentes periodos reproductivos.
    • Aislamiento conductual: Diferencias en los rituales de cortejo o apareamiento.
    • Aislamiento ecológico o de hábitat: Ocupan hábitats distintos dentro de la misma área geográfica.
    • Aislamiento mecánico: Incompatibilidad en las estructuras reproductoras.
    • Aislamiento gamético: Incompatibilidad entre los gametos (óvulo y espermatozoide) que impide la fecundación.
  • Postcigóticas (reducen la viabilidad o fertilidad de los híbridos):
    • Viabilidad reducida de los híbridos: Los descendientes híbridos no sobreviven o tienen menor supervivencia.
    • Esterilidad de los híbridos: Los descendientes híbridos son estériles (ej. la mula).
• Tipos de Especiación:
  • Especiación Alopátrida: Ocurre cuando una población queda aislada físicamente del resto de la especie por una barrera geográfica (río, montaña, etc.). Se interrumpe el flujo genético y las poblaciones divergen genéticamente.
  • Especiación Simpátrida: Ocurre sin aislamiento geográfico, dentro de la misma área. Se produce por el surgimiento de barreras reproductivas de otro tipo (ecológicas, conductuales, genéticas como la poliploidía en plantas). Ejemplos:
    • Diversificación de más de 200 especies de peces cíclidos en algunos lagos africanos a partir de una población ancestral común.
    • Los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos (aunque implica especiación alopátrida entre islas, también puede haber componentes simpátridos o parapátridos).

3. Adaptaciones

• Definición: Una adaptación es cualquier característica (morfológica, fisiológica o de comportamiento) heredable que aumenta la capacidad de un organismo para sobrevivir y reproducirse en un determinado medio ambiente, dejando más descendencia.
• Las condiciones del medio influyen constantemente en los seres vivos.
• Si las condiciones ambientales cambian, las poblaciones deben adaptarse, desplazarse o se extinguirán. Las nuevas condiciones actúan como un filtro a través de la selección natural.

3.1 Adaptaciones de los Animales

• Anatómicas (o Morfológicas):
  • Modificaciones en la forma, estructura y apariencia del cuerpo.
  • Ejemplos: Diversidad de picos en las aves adaptados a distintas dietas, diferentes formas de las extremidades en vertebrados adaptadas a la locomoción (correr, nadar, volar).
• Fisiológicas:
  • Ajustes en el funcionamiento interno del organismo, relacionados con el metabolismo y los procesos químicos.
  • Ejemplos: Peces antárticos que producen proteínas anticongelantes para sobrevivir a temperaturas bajo cero.
• De Comportamiento (o Etológicas):
  • Acciones o respuestas de los organismos que mejoran su supervivencia y/o reproducción.
  • Ejemplos: Migraciones, rituales de cortejo, construcción de nidos, búsqueda de alimento, respuestas a estímulos ambientales.

3.2 Adaptaciones de las Plantas

• Anatómicas (o Morfológicas):
  • Influenciadas por factores como la temperatura, disponibilidad de agua, intensidad de luz, etc.
  • Ejemplos: Plantas xerófitas (adaptadas a ambientes secos) con hojas reducidas o transformadas en espinas, raíces extensas y profundas, tallos suculentos. Plantas hidrófilas (adaptadas a ambientes acuáticos) con tejidos aéreos (aerénquima), hojas flotantes o sumergidas.
• Fisiológicas:
  • Relacionadas con el metabolismo, ciclos de vida y respuestas bioquímicas a condiciones ambientales.
  • Ejemplos: Plantas que pasan la estación desfavorable en forma de estructuras de resistencia (semillas, bulbos, tubérculos, rizomas). Plantas halófitas que pueden vivir en suelos con altas concentraciones de salinidad gracias a mecanismos de regulación osmótica.

3.3 Hábitat y Nicho Ecológico

• Hábitat: Es el lugar físico o ambiente donde vive una especie, caracterizado por sus condiciones físicas y biológicas.
• Nicho Ecológico: Es el papel o función que desempeña una especie dentro del ecosistema. Incluye no solo su hábitat, sino también sus interacciones con otras especies (depredación, competencia, mutualismo), sus recursos alimenticios, sus periodos de actividad, etc. Describe ‘cómo se gana la vida’ la especie.
• En un mismo hábitat pueden coexistir diferentes especies si ocupan nichos ecológicos distintos, reduciendo así la competencia directa.
• El nicho ecológico es una consecuencia de la evolución y la adaptación de la especie a su medio.

4. Sistemas de Clasificación

La clasificación biológica busca ordenar la diversidad de la vida.

• Necesitamos establecer categorías homogéneas (que agrupen organismos con características fundamentales comunes).
• El sistema debe ser flexible para poder incluir nuevos descubrimientos.
• Se deben establecer criterios claros que permitan comparar organismos.
• Un buen criterio de clasificación debe ser:
  • Objetivo: Basado en características observables y medibles, que no varíe según el observador.
  • Discriminatorio: Que permita diferenciar claramente unos grupos de otros.
• Los criterios de clasificación han variado a lo largo del tiempo con el avance del conocimiento biológico.

4.1 Primeros Intentos de Clasificación

• Inicialmente se basaban en categorías artificiales, utilizando criterios arbitrarios o de utilidad práctica.
• Aristóteles (s. IV a.C.): Dividió a los seres vivos en dos grandes reinos: Vegetal y Animal.
• Teofrasto (discípulo de Aristóteles): Clasificó las plantas según su utilidad, por ejemplo, las medicinales.
• Hasta el siglo XVIII, la clasificación aristotélica fue predominante.
• Con los nuevos descubrimientos geográficos y el avance de la ciencia, surgieron sistemas de clasificación basados en la comparación de la anatomía y la fisiología entre organismos.
• Carl von Linné (Linneo) (1707-1778): Naturalista sueco considerado el padre de la taxonomía moderna. Estableció las bases de la clasificación y nomenclatura actuales en su obra Systema Naturae (1735).
• En Species Plantarum (1753), aplicó de forma consistente el sistema binomial de nomenclatura.
• Linneo estableció una jerarquía de grupos taxonómicos (taxones).

4.2 Sistemática, Taxonomía y Nomenclatura

• Taxonomía: Es la ciencia que ordena a los seres vivos en categorías jerárquicas (taxones), proporcionando los principios, reglas y procedimientos para realizar dicha clasificación.
• Nomenclatura: Es la subdisciplina que se encarga de asignar un nombre científico único y universal a cada taxón (especialmente a las especies).
• Sistemática: Es un campo más amplio que incluye la taxonomía y la nomenclatura, pero además estudia las relaciones evolutivas (filogenia) entre los organismos para construir clasificaciones que reflejen la historia evolutiva.
• Categorías Taxonómicas Jerárquicas (de más general a más específico):
  • Dominio
  • Reino
  • Filo (en animales y otros grupos) / División (tradicionalmente en plantas y hongos)
  • Clase
  • Orden
  • Familia
  • Género
  • Especie
  Nota: Pueden existir categorías intermedias (sub-, super-, infra-).
• Nomenclatura Binomial:
  • Establecida por Linneo en 1753.
  • Cada especie recibe un nombre científico único compuesto por dos palabras en latín o latinizadas: el nombre del Género (siempre con mayúscula inicial) seguido del epíteto específico (siempre con minúscula inicial). Ambas palabras se escriben en cursiva o subrayadas. Ejemplo: Homo sapiens.
  • Nombre común vs. Nombre científico: El uso del nombre científico es necesario porque:
    • No todos los organismos tienen un nombre común.
    • Un mismo nombre común puede referirse a distintas especies según la región o idioma.
    • Una misma especie puede tener varios nombres comunes.
    • El nombre científico es universal y único para cada especie reconocida.
  • Nomenclatura de Taxones Superiores: Los taxones por encima de la especie reciben un nombre único (uninomial), escrito con mayúscula inicial (ej. Familia: Hominidae, Orden: Primates).

5. Relación entre Evolución y Clasificación

• Desde finales del siglo XIX, con la aceptación de la teoría de la evolución de Darwin, se busca que la clasificación biológica refleje las relaciones evolutivas entre los organismos. Las categorías taxonómicas deben representar grupos con un origen evolutivo común (grupos monofiléticos).
• Para establecer estas relaciones, se utilizan características homólogas: aquellas que comparten dos o más especies porque las heredaron de un ancestro común. Pueden ser:
  • Anatómicas/Morfológicas: Estructuras con el mismo origen evolutivo, aunque su función actual pueda ser diferente (ej. el ala de un murciélago, la aleta de una ballena y el brazo humano).
  • Fisiológicas/Bioquímicas: Similitudes en procesos metabólicos o moléculas.
  • Moleculares y Genéticas: Comparación de secuencias de ADN, ARN o proteínas. Son herramientas muy poderosas en la actualidad.
• La Filogenética es la disciplina que estudia las relaciones evolutivas entre los organismos y utiliza esta información para construir clasificaciones naturales, basadas en el parentesco evolutivo.
• Taxonomía Cladística: Es un método específico dentro de la sistemática filogenética que se enfoca en identificar grupos monofiléticos (clados) basados en la presencia de características derivadas compartidas (sinapomorfias).
• Los Cladogramas son diagramas ramificados que representan hipótesis sobre las relaciones de parentesco evolutivo entre diferentes grupos de organismos.

5.1 Los Árboles Filogenéticos

• Un árbol filogenético o dendrograma es una representación gráfica (similar a un árbol genealógico) que ilustra las relaciones filogenéticas (historia evolutiva) de un grupo de especies u otros taxones. Muestra cómo diferentes grupos divergieron a partir de ancestros comunes a lo largo del tiempo.

5.2 Cronología de las Clasificaciones Modernas

• Hasta finales del siglo XX, las clasificaciones se basaban principalmente en la comparación de la anatomía y la fisiología.
• 1866 (Haeckel): Propone el Reino Protista para agrupar a los organismos unicelulares (tanto ‘vegetales’ como ‘animales’), separándolos de Plantas y Animales pluricelulares. También incluía a las bacterias (procariotas).
• 1969 (Whittaker): Propone el sistema de Cinco Reinos, ampliamente aceptado durante décadas:
  • Monera (procariotas: bacterias y arqueas)
  • Protista (eucariotas unicelulares o coloniales simples: protozoos, algas unicelulares, mohos mucosos)
  • Fungi (hongos: eucariotas heterótrofos con pared celular de quitina)
  • Plantae (plantas: eucariotas autótrofos fotosintéticos pluricelulares con pared celular de celulosa)
  • Animalia (animales: eucariotas heterótrofos pluricelulares sin pared celular)
• 1985 (Margulis y Schwartz): Modifican el Reino Protista, renombrándolo Protoctista para incluir también a las algas pluricelulares que no encajaban bien en Plantae.

5.3 Tendencias Actuales en Clasificación

• El desarrollo de técnicas moleculares ha revolucionado la sistemática. El estudio comparativo de genes y genomas completos (filogenia molecular) proporciona una gran cantidad de datos para inferir relaciones evolutivas.
• 1990 (Woese et al.): Basándose en la comparación de secuencias del ARN ribosómico (ARNr), proponen una nueva categoría taxonómica superior al Reino: el Dominio. Identifican tres grandes linajes evolutivos:
  • Archaea (arqueas: procariotas con características bioquímicas únicas, a menudo extremófilos)
  • Bacteria (bacterias verdaderas: el otro gran grupo de procariotas)
  • Eukarya (eucariotas: todos los organismos con células eucariotas, incluyendo protistas, hongos, plantas y animales)
  Este sistema de Tres Dominios es actualmente el más aceptado a nivel superior.
• 2004 (Cavalier-Smith): Propone un sistema alternativo con Dos Imperios (Prokaryota y Eukaryota) y varios reinos dentro de cada uno, aunque es menos seguido que el de los Tres Dominios.