December 2006
¿Existía un concepto de evolución antes de Charles Darwin?
Dorudon atrox, una ballena ancestral del tardío eoceno de Egipto. Ilustración por Arthur Weasley.
Gingerich: El libro de Keith Thomson titulado Antes de Darwin: Reconciliando a Dios y a la Naturaleza provee una excelente historia del concepto de la evolución antes de que Darwin llegara a la escena. Thomson hace un trabajo maravilloso en delinear cuánto se conocía sobre la evolución andes de la década de 1850. Es una lectura fascinante. Darwin no inventó a la evolución. Darwin desarrolló la explicación corriente y más factible de cómo trabaja la evolución como proceso. La evolución estaba ya bien establecida en las décadas y hasta en el siglo antes de Darwin en el sentido de que la vida cambia a través del tiempo.
¿Qué se puede ver en el registro fósil a escala de la microevolución (es decir, dentro de una misma especie)?
Gingerich: Se ve a la vez como una continuidad y una discontinuidad. Sabemos que algunas especies no cambian mucho en el tiempo; otras muestran cambios, como por ejemplo, se hacen más grandes o más pequeñas, y así sucesivamente. Vemos linajes que aparecen súbitamente en el registro fósil, los cuales no podemos explicar, mientras que en otros casos, como por ejemplo en los primates tempranos, hemos podido trazar a las sucesivas especies a través del tiempo. Por lo tanto, existen muchos patrones diferentes de microevolución.
¿Es este patrón igual o diferente en la escala de la macroevolución (es decir, por encima del nivel de especie)?
Gingerich: La macroevolución y la microevolución son parte de un continuo que se distingue por la escala de tiempo en la cual son estudiadas. En términos generales, la macroevolución es estudiada por los paleontólogos sobre escalas de tiempo de miles a millones de generaciones. La macroevolución es la evolución que ocurre en grandes escalas de tiempo y explora preguntas tales como el origen de grupos mayores de plantas y animales y el desarrollo de innovaciones tales como la reproducción sexual. La microevolución es estudiada en los laboratorios o en el campo sobre desde unas pocas hasta mil generaciones. Sin embargo, el proceso evolutivo en sí no es ni siquiera microevolucionario. El proceso ocurre en una escala de tiempo de generación a generación.
¿Está diciendo que la tasa de evolución es rápida?
Gingerich: La evolución ocurre en escalas de tiempo cortas, de una generación a la otra. Cuando uno estudia evolución, tanto macro como microevolución, sobre muchas generaciones, se ve que es generalmente lenta. Pero cuando uno estudia la evolución sobre la escala de tiempo de los procesos, es decir, una generación a la vez, el cambio que uno puede medir es generalmente rápido. Un ejemplo es la historia del caballo, la cual comienza en la primera parte del Eoceno. Tenemos cientos y cientos de fósiles que trazan su historia temprana. Apareció primero con un tamaño como el de un gato Siamés; luego fue reemplazado por un animal del tamaño de un zorro; luego por uno como un coyote (en pasos incrementales) hasta llegar a alcanzar el tamaño que tiene hoy en día. Estos cambios fueron lentos, pero cuando uno mide la diferencia entre las sucesivas muestras de fósiles, uno se da cuenta de que la evolución fue más rápida en escalas de tiempo cortas. Esto es lo que sucede cuando la morfología se ve constreñida y el tiempo geológico es largo.
La evolución es un proceso mucho más dinámico que lo que la mayoría de la gente cree. Si uno la estudia sobre escalas de tiempo cortas, es muy rápida. Las estructuras nuevas o la adaptación a condiciones nuevas no se llevan millones de años en aparecer. Por ejemplo, es bien conocido que los estudiantes se han hecho más altos durante las últimas generaciones humanas. Hasta yo creo poder ver esto en los estudiantes que yo he enseñado en esta última generación. Los antropólogos han estudiado a la estatura humana y llaman a este aumento sobre el tiempo la tendencia secular en el crecimiento de la físico humano. Esto quiere decir que el registro fósil es más un registro de las condiciones ambientales durante las cuales ocurrieron los cambios que un registro del proceso evolucionario en sí mismo. Esta es la razón por la cual el registro fósil aparece puntuado, es decir, exhibe períodos de evolución intensa y períodos durante los cuales parece que no ocurrió mucho.
¿Cómo se calcula la tasa de evolución?
Gingerich: En términos matemáticos, una tasa de evolución depende no tanto del numerador de la tasa sino del denominador. Una tasa es una proporción con un numerador (en este caso el cambio) y un denominador (tiempo). Si uno estudia un registro fósil largo uno verá tasas bajas porque esto es lo único que uno puede ver es esta escala de tiempo macroevolucionaria. Pero en una escala microevolucionaria, donde el marco de tiempo es más corto, las tasas son sistemáticamente más rápidas. Cuando uno hace experimentos de laboratorio, las tasas son aún más rápidas. Cuando uno grafica a todas estas escalas de tiempo juntas, uno observa una distribución perfectamente continua. Uno puede entonces examinar a la evolución en una escala de tiempo de generación a generación y la evidencia muestra que ésta es rápida. Esto no quiere decir que la evolución no puede ser más lenta, pero el límite superior es muy rápido.
Es importante saber las tasas de evolución porque estas tasas:
- Cuantifican o miden el cambio evolucionario en relación al tiempo, e
- Indican cómo funciona el proceso de la evolución.
Algunos científicos usan una tasa en darwins, que utiliza como unidad estándar a un millón de años. Yo prefiero usar la tasa en unidades haldanes, la cual usa como estándar una generación. Ambas calculan a las tasas en términos de cambio proporcional dividido por el tiempo transcurrido. Desde el punto de vista del proceso, lo que nos interesa en realidad es la tasa de generación a generación o las tasas calculadas en escalas de tiempo de una generación.
Philip Gingerich haciendo trabajo de campo en Egipto con una ballena fósil.
Foto por Jeffery A. Wilson.
Su equipo de trabajo fue el primero en descubrir esqueletos que enlazan a las ballenas con animales terrestres. ¿Indica el registro fósil conocido un cambio rápido de la tierra al mar?
Gingerich: Las ballenas no han sido estudiadas en una escala de tiempo lo suficientemente fina como para poder observar cambios rápidos. Esto será revelado a través de más estudios de campo. Hasta ahora tenemos fósiles que ilustran tres o cuatro pasos que conectan al precursor de las ballenas con los mamíferos de hoy en día.
Los fósiles documentan cambios biológicos a través del tiempo geológico. Por supuesto, el registro fósil se ve apoyado por los estudios moleculares y por otros estudios que muestran que las ballenas comparten un ancestro común con los animales cuadrúpedos y con pezuñas, tales como las vacas y los hipopótamos. Su evolución es particularmente interesante porque los vertebrados tempranos se originaron en el mar y terminaron viviendo en la tierra, y las ballenas entonces regresaron a la vida acuática.
Mis investigaciones se enfocan en los archaeocetes, o ballenas “arcaicas” que fueron las que evolucionaron en la tierra. Encontramos fósiles de ballenas en la época del Eoceno, la cual ocurrió desde hace entre 58,8 a 33,7 millones de años. Estos incluyen:
- Esqueletos completos de Basilosauridae del Eoceno medio a tardío (por ejemplo, Dorudon y Basilusaurus) que fueron los primeros conocidos en retener los brazos y manos, patas y dedos de las patas.
- Esqueletos excepcionalmente completos de Protocetidae del Eoceno medio (por ejemplo, Rodhocetus y Artiocetus) que conectan a las ballenas con los ancestros artiodáctilos.
- Un cráneo parcial de Pakicetidae del comienzo del Eoceno medio (Pakicetus) que, en esa época, era el primer cráneo de la ballena más antigua conocida.
¿Cuáles son algunos de los descubrimientos clave sobre la historia de las ballenas?
Gingerich: El fósil de ballena más antiguo, el Himalayacetus, fue encontrado en la India en los estratos marinos del Eoceno, indicando que tenía una edad aproximada de 53 millones de años. Tiene la mala fortuna de estar representado solamente por una mandíbula inferior con dos dientes en ella. Sí muestra una característica interesante: Aún no exhibe el canal mandibular agrandado que se asocia más tarde con la habilidad de poder escuchar bajo el agua. Esto ocurrió un poco después. Otra característica interesante es que este fósil se encuentra en rocas marinas, lo cual pone en perspectiva a otros fósiles de ballena contemporáneos, como los Pakicetus que vivían en ríos. Todas las ballenas tempranas que conocemos hasta ahora son parcialmente acuáticas. Estoy seguro de que ellas aún subían a la tierra para dar a luz, para descansar y para aparearse, en forma parecida a los modernos leones marinos.
Otros ejemplos de fósiles proveen evidencia adicional. Por ejemplo, esqueletos casi completos de Rodhocetus y Artiocetus de la primera parte del Eoceno medio representan a nadadores propulsados por las patas y poseedores de patas con membrana entre los dedos. Ahora tenemos un esqueleto completo de Rodhocetus, el cual es un descubrimiento importante porque ilustra y nos permite cuantificar la transición de las ballenas desde la tierra al agua. Las proporciones de las patas, del cráneo, del cuello y del tórax de Rodhocetus indican que era un nadador propulsado por las patas. Se llevará varias generaciones subsecuentes evolucionar a nadadores propulsados por la cola. Para el Eoceno medio a tardío, las ballenas antiguas tales como Dorudon, ya estaban nadando como las ballenas de hoy en día, es decir, usando su cola.
Al cierre del Eoceno, o a comienzos de la siguiente época, el Oligoceno (hace 33,7 a 23,8 millones de años) el linaje arcaico de las ballenas se comenzó a dividir en dos grupos que llevaron a las ballenas con dientes y a las ballenas con barbas, y ellas, a su vez, evolucionaron en la maravillosa diversidad de ballenas que vemos hoy en día.
¿Qué hemos aprendido hasta ahora de los fósiles de las ballenas?
Gingerich: Los fósiles de las ballenas nos permiten documentar la historia evolucionaria de las mismas, una historia que estábamos postulando antes solamente en teoría:
- Las ballenas son mamíferos de sangre caliente que evolucionaron para atrás, desde la tierra hacia el mar, lo cual muestra que la evolución puede trabajar en ambas direcciones, es decir, que es oportunista y no determinista.
- La transición no ha sido muy pareja para las ballenas. Existe un estadio intermedio entre los nadadores especializados a nadar con las patas, como el Rodhocetus, y las ballenas modernas: el estadio de los nadadores propulsados por la cola como el Dorudon que aún retiene las extremidades posteriores rudimentarias o vestigiales.
- Las ballenas modernas que hoy son carnívoras evolucionaron a partir de los artiodáctilos antiguos (el orden de los mamíferos que incluye a las vacas, a los venados, a los hipopótamos, etc.) todos los cuales se alimentaban de plantas. El cambiar de vegetariano a carnívoro es un cambio interesante en la estrategia alimenticia.
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