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La reproducción sexual: uno de los principales problemas de la evolución

La reproducción sexual es uno de los principales problemas de la evolución puesto que la reproducción asexual sería mucho más eficaz

La reproducción sexual es uno de los principales problemas de la evolución puesto que la reproducción asexual sería mucho más eficaz

Por: Redacción

El origen de los organismos de reproducción sexual de ancestros que se reproducen asexualmente es un profundo misterio que ha desconcertado a muchos biólogos evolutivos. El origen y subsiguiente mantenimiento del sexo y la recombinación es un fenómeno que no se explica fácilmente por la evolución darwiniana. De hecho, hay varias razones importantes y bien conocidas por las cuales el origen de la reproducción sexual presenta un problema serio para las explicaciones evolutivas convencionales. Graham Bell describió el dilema en su libro, La obra maestra de la naturaleza: La evolución de la genética y la sexualidad:

El sexo es el rey de los problemas en la biología evolutiva. Quizás ningún otro fenómeno natural haya despertado tanto interés; ciertamente ninguno ha sembrado tanta confusión. Las ideas de Darwin y Mendel, que han iluminado tantos misterios, hasta ahora no han arrojado más que una luz tenue y vacilante sobre el misterio central de la sexualidad, enfatizando su oscuridad por su propio aislamiento.

¿Cuáles son los problemas?

Hay varias razones por las que el origen del sexo presenta un problema. Para empezar, hay un desperdicio de recursos en la producción de machos. Asumiendo que una hembra que se reproduce sexualmente da a luz a un número igual de descendientes masculinos y femeninos, solo la mitad de la progenie podrá tener más descendencia (en contraste con las especies que se reproducen asexualmente, todos las descendientes de las cuales pueden reproducirse posteriormente ). Por lo tanto, es de esperar que la hembra asexual proliferará, en promedio, al doble de la tasa de la especie sexual. Dada la desventaja que enfrentan las especies que se reproducen sexualmente, uno esperaría que las especies asexuales las superen rápidamente. Además, debe tenerse en cuenta que, a diferencia de las especies asexuales, las hembras de las especies que se reproducen sexualmente perpetúan solo la mitad de su genotipo exitoso. La transición, por lo tanto, de un estado de asexualidad a la reproducción sexual es, en efecto, apostar con el 50% de un genotipo exitoso. Dado que todo el propósito de la selección natural es la preservación de aquellos organismos que transmiten sus genes exitosos, esto se encuentra en el corazón de la lógica evolutiva.

Estos dilemas no son nada nuevos. En su libro ‘Evolución: El triunfo de una idea’, Carl Zimmer reconoce estos problemas:

El sexo no solo es innecesario, sino que debería ser una receta para el desastre evolutivo. Por un lado, es una forma ineficiente de reproducirse… Y el sexo también conlleva otros costos… Por todos los hechos, cualquier grupo de animales que evolucione la reproducción sexual debe ser superado rápidamente por los no sexuales. Y sin embargo, el sexo reina… ¿Por qué el sexo es un éxito, a pesar de todas sus desventajas?

Los problemas se extienden incluso más allá de esto. Por supuesto, existe un enigma adicional relacionado con el hecho de que los gametos (es decir, las células sexuales) experimentan un tipo de división celular fundamentalmente diferente (es decir, meiosis en lugar de mitosis). La meiosis implica la copia de solo la mitad del material cromosómico. De manera similar a la mitosis (que ocurre en las células somáticas), cada cromosoma se duplica para producir dos cromátidas. En contraste con la mitosis, sin embargo, los cromosomas homólogos también están asociados. Por lo tanto, al comienzo de la meiosis, cada “cromosoma” visible posee cuatro cromátidas. En la primera división, estos cromosomas homólogos se separan de manera que cada núcleo hijo tiene exactamente la mitad del número de cromosomas. En esta etapa, cada uno está presente como dos copias (cromátidas). Estas cromátidas están, por lo tanto, separadas en la segunda división, de modo que cada nuevo núcleo solo tiene una única copia. Para que la reproducción sexual funcione, es esencial que el proceso de la meiosis evolucione para reducir a la mitad el número de cromosomas. Y esta habilidad también debe ocurrir solo en los gametos y no en las células somáticas. Esta dificultad se ve acentuada por la multitud de elementos novedosos que se encuentran en la meiosis, por lo que es poco probable que sea explicable en términos de pasos mutacionales únicos.

Y luego está el problema añadido de la complementariedad masculina y femenina, una incidencia aparentemente notable de coevolución.

Soluciones propuestas

El mismo día de la semana pasada, se publicaron dos artículos en los medios científicos populares que ofrecen dos explicaciones diferentes (pero completamente contradictorias) del origen evolutivo de la reproducción sexual.

Uno de estos artículos lleva el titular: “El sexo evolucionó para prevenir infecciones parasitarias, dicen los científicos”. El artículo se abre reconociendo los problemas que mencioné anteriormente:

La reproducción sexual que involucra a dos individuos es mucho menos eficiente que la autofertilización, al menos desde la perspectiva de la evolución. Entonces, ¿por qué las criaturas como los humanos alguna vez comenzaron a tener relaciones sexuales entre sí? Según un nuevo estudio, lo hicimos para combatir los parásitos. Hablamos con los investigadores para descubrir lo que esto dice sobre el sexo.

El artículo continúa explicando

Los biólogos de la Universidad de Indiana encontraron algunas de las pruebas más convincentes hasta el momento de que el motor evolutivo de la reproducción sexual es la necesidad de evitar la muerte por parásitos. La lógica básica es que, si un organismo se reproduce asexualmente, entonces la variación genética de su especie como un todo se detendrá lentamente, y es cada vez más probable que un parásito que puede matar a un miembro de la especie pueda causar estragos en el la población entera. (Para la prueba de eso, solo mira las bananas.) La reproducción sexual, entonces, sirve como una forma de seguir introduciendo variedad genética, un proceso que debe repetirse constantemente para continuar evitando los ataques de los parásitos más recientes y más letales. Esto se conoce como la “Hipótesis de la Reina Roja”, tomando su nombre de una línea en el espejo a través del espejo de Lewis Carroll, en la cual, “hace falta correr todo lo posible para mantenerse en el mismo lugar”.

Y así, se argumenta que las desventajas aparentes del sexo, descritas anteriormente, se compensan con la ventaja que proviene de la inmensa flexibilidad genética que surge de la combinación de genes a través del proceso de recombinación y fertilización. Esto implica que la población está en una mejor posición para permitirle adaptarse más fácilmente a los peligros ambientales, como los parásitos. Esto daría así una ventaja significativa a las especies que se reproducen sexualmente, mientras que las especies asexuales son más susceptibles a la extinción.

Pero aquí está la cuestión: el hecho de esta ventaja obvia NO explica cómo surgió la reproducción sexual en primer lugar. De hecho, una inmensa flexibilidad genética solo beneficia a las generaciones futuras, y no a la población actual. Pero la selección natural, al carecer de previsión, no es capaz de retener los fenómenos biológicos para su potencial utilidad futura. ¡Los problemas que mencioné anteriormente son potentes desventajas a corto plazo que deberían haberse mitigado contra la reproducción sexual que evolucionó en primer lugar! Además, la reproducción sexual es un fenómeno de complejidad suficiente para que sea extremadamente improbable que evolucione por mutación con la frecuencia suficiente para que podamos esperar que se fije en virtud de unos pocos organismos que de alguna manera sobrevivan a estas obvias desventajas.

Además, la eficacia de la hipótesis de la reina roja ha sido cada vez más desafiada en los últimos tiempos. Como se señaló en un artículo de la BBC en 2004, “para que esta teoría funcione, tiene que haber una gran cantidad de parásitos y tienen que tener efectos muy dramáticos”.

Como John Maynard Smith declaró en el capítulo 12 de su libro, La teoría de la evolución:

Por lo tanto, nos llevan a la conclusión de que las primeras etapas en la evolución del proceso sexual tuvieron lugar bajo la influencia de fuerzas selectivas muy diferentes de las que son responsables del mantenimiento y la propagación de los procesos sexuales una vez que se erigieron.

El segundo artículo, publicado en Science Daily, llevaba el título “El sexo no se trata de promover la variación genética, argumentan los investigadores”. Este artículo reconoce el problema con la hipótesis del artículo anterior, e informa:

Heng y su investigador Root Gorelick, Ph.D., profesor asociado de la Universidad de Carleton en Canadá, proponen que aunque la diversidad puede resultar de una combinación de genes, la función principal del sexo no es promover la diversidad. Más bien, se trata de mantener el contexto del genoma, la colección completa de genes de un organismo organizada por la composición y la topología de los cromosomas, lo más inalterable posible, manteniendo así la identidad de una especie. Este sorprendente análisis ha sido publicado como un artículo de portada en un número reciente de la revista Evolution. “Si el sexo fuera simplemente para aumentar la diversidad genética, en primer lugar no habría evolucionado”, dijo Heng. Esto se debe a que la reproducción asexual, en la que solo se necesita un padre para procrear, conduce a tasas más altas de diversidad genética que al sexo.

El artículo sigue preguntando:

De hecho, hace dos mil millones de años en la biosfera de la Tierra, la vida dependía exclusivamente de la reproducción asexual, y cada organismo era capaz de soportar crías sin una competencia costosa para aparearse. Con el modo de reproducción más rápido y eficiente de las especies asexuales -el origen y el mantenimiento del sexo no es exactamente el medio de reproducción más adecuado- intriga a los científicos, que durante décadas han preguntado: ¿Por qué ha evolucionado y sobrevivido el sexo?

¿Y qué solución se nos ofrece esta vez, te estarás preguntando?

Según Heng, la ventaja oculta que tiene el sexo sobre la reproducción asexual es que limita la evolución macroeconómica (evolución a nivel del genoma) para permitir que la identidad de una especie sobreviva. En otras palabras, evita que la “Especie A” se convierta en “Especie B”. Mientras tanto, también permite que la microevolución, la evolución a nivel genético, permita que los miembros de la especie se adapten al medio ambiente.

Está bien. El sexo evolucionó para limitar la evolvibilidad. Aparte del hecho de que esto todavía no proporciona nada del tipo de explicación causal que requerimos (ni tampoco resuelve ninguno de los problemas que describí anteriormente), la tesis de que el sexo evolucionó para prevenir la macroevolución hace que sea aún más improbable. las afirmaciones más importantes de la evolución de que todas las especies existentes son el producto del descenso con modificación como resultado de la variación aleatoria aplicada por selección.

El sexo continúa reinando como el dilema definitivo, la reina de los problemas, en la biología evolutiva. Contabilizar su origen en términos de racionalidad evolutiva está inevitablemente condenado al fracaso. Como David Tyler comentó recientemente, “Una y otra vez, los darwinistas llenan los vacíos de conocimiento con sus modelos teóricos, pero tarde o temprano, la próxima generación de académicos se dará cuenta de que los darwinistas han construido un mundo virtual que no coincide con el mundo real revelado. por la investigación”.


Fuente: https://evolutionnews.org Traducido y editado por Truth Seeker Es

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