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Selección natural y adaptación

Conceptos básicos

1. Eficacia biológica

La selección natural se produce cuando en una población se da variación de caracteres fenotípicos heredables y diferencias de eficacia biológica (o fitness) en alguna de las variantes de dichos caracteres fenotípicos. La eficacia biológica es la capacidad de dejar un mayor número de descendientes por parte de un individuo en una población. Por tanto, la eficacia biológica es una parte de la selección natural, pero no el todo. No obstante, en la literatura evolutiva persiste cierta confusión entre estos dos términos porque, sobre todo en algunos ámbitos de la ecología evolutiva, se equiparan en la práctica la eficacia biológica y la selección natural. Esto es debido a dos causas. Por un lado, en la mayoría de caracteres fenotípicos que se han estudiado se ha encontrado algún tipo de variación genética que subyace a la variación en el mismo (Caballero 2017). Por otra parte, es muy poco frecuente que un estudio de investigación presente simultáneamente pruebas sobre la herencia del carácter en cuestión y de estimas de eficacia biológica. La razón es que ambos tipos de protocolos metodológicos son laboriosos y los datos experimentales difíciles de obtener. Por ello no es infrecuente que muchos autores estudien exclusivamente la eficacia biológica y que consciente o inconscientemente se refieran a ella como selección natural. Nosotros trataremos siempre de diferenciar eficacia biológica y selección natural en aras de un uso más formal de las definiciones.

2. Adaptación

Una vez aclaradas las diferencias y similitudes entre selección natural y eficacia biológica queda por definir término adaptación. La adaptación es el cambio en el carácter fenotípico que resulta del proceso de selección natural (Freeman and Herron 2004). Muchos de los diseños morfológicos y de color observables en la naturaleza son ejemplos de adaptaciones. Es por ello que los biólogos evolutivos consideramos que la selección natural es la responsable última de explicar los diseños corporales tan asombrosos que muestran algunos organismos, los cuales facilitan la supervivencia de cada organismo en su correspondiente hábitat. La existencia del mecanismo de selección natural y las adaptaciones que produce permite explicar las diferencias entre organismos. De hecho, la explicación del fenómeno de la adaptación fue una de las principales motivaciones de Darwin para postular y defender su mecanismo de selección natural. Quizás la mejor forma de entender la adaptación es describir unos cuantos ejemplos.

Un ejemplo bastante generalizado de adaptación son las formas y colores de camuflaje en muchas especies, tanto de invertebrados como de vertebrados (ver Figura 1). Los colores de camuflaje han evolucionado porque confieren a los portadores alguna ventaja a la hora de sobrevivir y dejar descendientes en la generación siguiente, bien porque les permitan escapar de sus predadores o bien porque les permitan capturar mejor a sus presas, o por ambas razones.

Figura 1. Ejemplo de camaleon (Bradypodion pumilum) camuflado en su entorno natural (con el mismo color que las hojas del árbol en el que vive). De esta forma los camaleones pueden acercarse más a sus presas y eludir a posibles depredadores. Los colores de muchas especies de camaleón pueden cambiar en función de los colores del fondo del hábitat en el que viven, propiedad que ha evolucionado por selección natural. Foto obtenida de Wikipedia. (imagen tomada de Wikimedia).

Otros ejemplos de adaptaciones serían las formas fusiformes en la mayoría de peces y organismos nadadores, el desarrollo de alas en las aves o las corazas protectoras de muchos organismos (moluscos, crustáceos, reptiles, etc). Las adaptaciones no tienen por qué ser exclusivamente caracteres morfológicos o anatómicos, sino que algunas adaptaciones afectan también al comportamiento. Por ejemplo, las especies de hormiga del género Oecophylla (hormigas tejedoras) son capaces de “tejer” un nido usando las hojas de diversos árboles, juntándolas entre sí y “pegándolas” mediante el uso de larvas que aprietan entre sus fauces y que secretan una seda pegajosa, como si de un tubo de pegamento se tratase. Todo este conjunto de comportamientos y caracteres han evolucionado durante millones de años por selección natural hasta producir esta capacidad de anidar entre los árboles.

Figura 2. Hormigas obreras tejedoras (Oecophylla spp) coordinándose entre sí para poder doblar las hojas de un árbol y así poder tejer su nido. Foto obtenida de Wikipedia. (imagen tomada de Wikimedia).

Aunque los biólogos consideran que la mayoría de caracteres específicos de una especie deben (o al menos pueden) ser adaptaciones, lo cierto es que formalmente hace falta encontrar alguna prueba de ello para ser considerada como adaptación. Futuyma (2009) sugiere varios argumentos a favor de una interpretación adaptativa para explicar el origen de cierto carácter:

1. El carácter parece “diseñado” con un propósito. A menudo uno de los efectos de la selección natural es que actúa sobre una serie de caracteres con el fin de mejorar una capacidad del organismo. El resultado final de este proceso puede dar la sensación de una funcionalidad en origen, aunque esta se desarrolla a posteriori mediante la selección.

2. Diferentes organismos han evolucionado caracteres similares ante retos biológicos o ecológicos similares. Esto es así cuando la evolución se ha producido de novo (el carácter no existía en un determinado linaje) en cada linaje, es decir el carácter ha evolucionado independientemente en cada linaje mediante mediante evolución convergente.

3. El carácter parece resultar costoso en su mantenimiento en términos energéticos o de desarrollo. Si mantener cierto carácter para un individuo podría parecer costoso, eso a menudo sugiere que su presencia debe conferirle alguna ventaja respecto a su eficacia biológica de forma que se equilibre con el coste de mantenimiento.

Los 3 puntos anteriores sugieren que un carácter es adaptativo, sin embargo, la prueba definitiva de que un carácter es adaptativo consiste en demostrar el mecanismo de selección en la población en cuestión. A saber: que las variantes observadas en la población tienen alguna base hereditaria y, además, que la variante del carácter que se parece más a la versión observada en la naturaleza presenta una eficacia biológica más alta que las variantes nuevas que se desvíen de dicho óptimo.

3. Características de la selección natural

Finalmente, conviene resaltar algunos aspectos básicos sobre cómo actúa la selección natural:

1. La selección natural actúa preferentemente en los individuos, aunque sus consecuencias se observan inicialmente a nivel poblacional, y desde luego no puede actuar por el “bien” de la especie.

2. La selección natural actúa preferentemente sobre los fenotipos, aunque los efectos evolutivos se trasladan a los cambios en los genes durante generaciones.

3. La selección natural funciona a corto plazo, produciendo adaptaciones a un tiempo y espacio determinados, pero es incapaz de predecir lo que pueda venir en el futuro.

4. La selección natural actúa sobre la variabilidad existente en cada especie en cada momento, aunque a largo plazo sea capaz de producir caracteres nuevos gracias a la capacidad de los organismos de generar variaciones genéticas nuevas mediante mutación, duplicación génica, recombinación, etcétera.

5. La selección natural no garantiza el “diseño” óptimo, pues mejora los caracteres en las especies mediante la selección de las variantes más exitosas que existen en un momento dado, pero no puede garantizar que la solución favorecida sea la mejor posible, ni que que haya otros diseños exitosos posibles y que simplemente no fueron probados.

6. La selección natural no es aleatoria. Sólo es aleatoria (entendida como que no surge para favorecer a priori ningún cambio adaptativo del carácter) la variación genética que se origina mediante mutación, pero no la selección natural, puesto que mediante la selección natural se favorecen aquellas variantes que mejoran la probabilidad de dejar descendientes en la generación siguiente.

7. La selección natural no es progresiva, es decir, no tiene por qué producir un incremento de la complejidad en la evolución de cualquier carácter, sino que según sea el contexto, a veces favorece un aumento de la complejidad y a veces lo contrario (por ejemplo pérdida de caracteres, órganos vestigiales, organismos parásitos, etc).

8. La selección natural no siempre produce cambios, puesto que la forma habitual de trabajar es eliminando las variantes defectuosas que aparecen por mutación.

Para saber más:

Caballero, A. 2017.Genética cuantitativa. Editorial Síntesis, Madrid.

Futuyma, D.J. 2009. Evolution. Second Edition.Sinauer associates, Inc. Massachusetts.

Freeman, S. y J.C. Herron. 2004. Evolutionary analysis. Third Edition. Pearson Education, Inc. London.

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