Ejercicio resuelto de Mutaciones · Biología · 2022

Evolución.

a) Describa brevemente la teoría de la selección natural propuesta por Darwin.

b) Un científico y una científica proponen dos explicaciones diferentes para el cuello largo de las jirafas. El científico, al que llamaremos Smith, sugiere que, en un ambiente donde las plantas mayoritarias son árboles altos, las jirafas se esfuerzan por estirar el cuello. Cada vez se agotan más las hojas más bajas de los árboles y las jirafas estiran el cuello todavía más. Como consecuencia, los descendientes de las jirafas ya nacen con el cuello más largo, pero entonces empiezan a agotarse las hojas de las siguientes alturas, por lo cual las nuevas jirafas con el cuello más largo que sus antecesores lo estiran aún más, y así sucesivamente. La científica, a la que llamaremos Johnson, dice, en cambio, que las jirafas de cuello corto empezaron a vivir en un ambiente dominado por plantas bajas y que, ocasionalmente —fruto de la variabilidad genética y de las mutaciones aleatorias—, surgía de vez en cuando una jirafa con el cuello más largo, pero eran raras. Afirma que un cambio climático ocasionó una alteración en la vegetación, que pasó a estar constituida mayoritariamente por árboles altos. En este nuevo ambiente, las pocas jirafas que tenían el cuello largo se podían alimentar mejor, de manera que, como tenían más energía, se reproducían más y transmitían los genes de «cuello largo» a la progenie. Así, al cabo de unas cuantas generaciones, la mayoría de las jirafas tenían el cuello largo, hasta que acabaron por desaparecer las de cuello corto. Diga cuál de las dos hipótesis —Smith frente a Johnson— se ajusta más a la teoría de la selección natural propuesta por Darwin y explique brevemente por qué.

c) Dado que las jirafas hoy tienen todas una determinada longitud de cuello, diga un tipo de prueba empírica que se podría utilizar para discernir cuál de las dos hipótesis, Smith frente a Johnson, es la correcta.

$\textbf{9. Evolución (2 puntos)}$

$\textbf{a) Describa brevemente la teoría de la selección natural propuesta por Darwin.}$

La selección natural es el mecanismo que Darwin propuso en 1859 para explicar la evolución de las especies, y se apoya en tres hechos observables y una consecuencia.

Los hechos son estos. Primero, dentro de una población los individuos no son idénticos: presentan variabilidad en sus caracteres. Segundo, esa variabilidad es al menos en parte heredable, de modo que los descendientes se parecen a sus progenitores. Y tercero, los seres vivos producen muchos más descendientes de los que el medio puede mantener, lo que genera una lucha por la existencia.

La consecuencia es que no todos los individuos sobreviven y se reproducen por igual. Aquellos cuyas variaciones les dan alguna ventaja en ese ambiente concreto dejan más descendencia, y como el carácter es heredable, su frecuencia aumenta generación tras generación. La población, en conjunto, se va adaptando a su medio, y la acumulación de estos cambios acaba dando lugar a especies nuevas.

Dos puntualizaciones importantes. La selección natural no crea la variación, solo la criba: actúa sobre variantes que ya existían antes y por azar. Y no tiene finalidad ni dirección: lo que es ventajoso lo es solo en un ambiente determinado y deja de serlo si ese ambiente cambia.

$\textbf{b) Diga cuál de las dos hipótesis —Smith frente a Johnson— se ajusta más a la teoría de la selección natural propuesta por Darwin y explique brevemente por qué.}$

La hipótesis que se ajusta a la teoría de Darwin es la de Johnson.

En ella la variación es previa y aleatoria: algunas jirafas nacían con el cuello más largo por variabilidad genética y por mutaciones al azar, antes y con independencia de que el ambiente cambiara. Después el ambiente cambia y actúa de filtro: las de cuello largo se alimentan mejor, tienen más energía, se reproducen más y transmiten esos genes a la descendencia. El resultado es un cambio en las frecuencias de la población a lo largo de las generaciones. Eso es exactamente selección natural.

La hipótesis de Smith, en cambio, es lamarckista. En ella el cambio no es previo ni aleatorio, sino que lo provoca la necesidad: la jirafa estira el cuello porque le hace falta, ese estiramiento la modifica, y esa modificación adquirida durante su vida se transmite a la descendencia. Son las dos ideas centrales de Lamarck, la función crea el órgano y la herencia de los caracteres adquiridos, y las dos son incorrectas: un carácter adquirido por el uso no altera el material genético de las células germinales, y por tanto no se hereda. Weismann lo comprobó experimentalmente cortando la cola a ratones durante veinte generaciones sin que los descendientes nacieran con la cola más corta.

Además, Smith no explica el elemento clave de Darwin, que es la reproducción diferencial: en su relato todas las jirafas cambian a la vez y por igual, y no hay ninguna criba.

$\textbf{c) Dado que las jirafas hoy tienen todas una determinada longitud de cuello, diga un tipo de prueba empírica que se podría utilizar para discernir cuál de las dos hipótesis, Smith frente a Johnson, es la correcta.}$

La prueba decisiva consiste en comprobar si la longitud del cuello es un carácter heredable con base genética o un carácter adquirido durante la vida del individuo, y si el estiramiento se transmite.

Una primera prueba es la experimental, sobre el modelo de Weismann. Se toman dos lotes de animales de una especie manejable en el laboratorio, genéticamente homogéneos. En uno se induce durante toda la vida el uso intensivo del carácter en cuestión, y en el otro no. Después se compara la descendencia de ambos lotes, criada en condiciones idénticas. Si Smith tuviera razón, los descendientes del lote entrenado deberían nacer ya con el carácter más desarrollado; si tiene razón Johnson, las dos descendencias serán indistinguibles.

Una segunda prueba es la genética y molecular, que es la que hoy se emplearía. Se secuencia el genoma de la jirafa y se compara con el del okapi, su pariente vivo de cuello corto, para identificar los genes implicados en el crecimiento de las vértebras cervicales y comprobar que existen variantes alélicas distintas. Se puede ir más allá y estimar la heredabilidad del carácter dentro de una población de jirafas, midiendo la correlación entre la longitud del cuello de los progenitores y la de sus crías criadas en ambientes distintos: si la correlación se mantiene, el carácter es genético.

Una tercera prueba es la del registro fósil, que permite comprobar si la longitud del cuello aumentó de forma gradual y en paralelo al cambio de la vegetación, tal como predice Johnson, y si en los yacimientos antiguos convivían jirafas de cuello corto y de cuello largo, es decir, si existía variabilidad previa.

La respuesta que dan hoy estas pruebas es inequívoca: el carácter tiene base genética y los caracteres adquiridos no se heredan, de modo que la hipótesis correcta es la de Johnson.