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Anagénesis y cladogénesis: definiciones y diferencias

Ciencia / Por Hasty Reader

Tomado y modificado de: https://hastyreader.com/anagenesis-cladogenesis/

'''Presentación.''' 

La adaptación es un proceso clave de la evolución, que son los cambios en la información genética, heredada a través de generaciones sucesivas ded características exitosas para sobrevivir y reproducirse. El proceso evolutivo implica dos mecanismos de especiación conocidos como anagénesis y cladogénesis.

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La anagénesis y la cladogénesis son las dos formas principales en que se produce la especiación. Una implica la transición lenta de una especie a otra. La cladogénesis implica la separación de una especie en dos o más grupos, cada uno de los cuales se convierte en una especie independiente.

¿Qué define la anagénesis?

Durante la anagénesis, una especie acumula lentamente cambios hasta que llega a un punto en el que ya no es la misma especie que era hace miles o millones de años.

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Figura 1. Según Lamarck, la jirafa evolucionó de forma anagenética, alargando gradualmente su cuello.
 
En circunstancias ideales, una especie permanecería inalterada para siempre, pero las condiciones ambientales cambian y la especie se adapta a ellas. Una vez que estos cambios alcanzan un punto de inflexión, la especie A se convierte en la especie B (aunque parezcan muy similares).

La característica que define la anagénesis es la ausencia de ramificación que se observa en la cladogénesis. La especie original no muere, sino que con el tiempo simplemente se disuelve y da lugar a la nueva especie.

El caballo comenzó su evolución a partir de un mamífero pequeño, llamado ''Eohippus'', que significa “caballo del amanecer”. Era un animal pequeño, de entre 30 y 50 centímetros de altura. Tenía la espalda arqueada, el cuello corto, el hocico corto y la cola larga. Sin embargo, una de sus características más distintivas era que sus patas tenían cinco dedos en lugar de una  pezuña como los caballos modernos. Es cierto que las patas delanteras solo tenían cuatro dedos visibles, y uno de ellos era vestigial, que ni siquiera tocaba el suelo. Las patas traseras también tenían dos dedos vestigiales que no tenían mucha utilidad. Los dedos también estaban acolchados, como las patas de un perro.
En resumen, ''Eohippus'' parecía más un perro vegetariano que un caballo.

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Figura 2. A lo largo de decenas de millones de años, una larga cadena de especies de caballos conectó a ''Eohippus'' con el caballo moderno y su nombre latino: ''Equus''.
El mayor y más visible de estos cambios evolutivos es el tamaño general del animal, pero especialmente el de sus pies.

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Figura 3. Evolución del caballo.

En sus inicios, el ''Eohippus'' vivía principalmente en bosques y selvas, y se alimentaba principalmente de hojas. Pero con el tiempo, el hábitat preferido de los équidos (familia evolutiva de los caballos) pasó de los bosques a las llanuras.
 
En los espacios amplios y abiertos de las llanuras se seleccionaron los individuos más altos, y fueron modificándose sus extremidades: los antepasados del caballo perdieron gradualmente la mayor parte de sus dedos y almohadillas y, en su lugar, desarrollaron una sola pezuña.

La evolución del caballo no es un ejemplo perfecto de anagénesis. Son muy pocos y espaciados entre sí y no presentan cambios tan dramáticos (piense en una especie de planta que se convierte en otra especie de planta). Por eso, utilizamos el caballo como un ejemplo imperfecto de anagénesis. Decimos imperfecto porque en algunos puntos, algunas especies antiguas de caballos se ramificaron en múltiples especies. En otras palabras; algunas especies de caballos antiguas evolucionaron a través de la cladogénesis.


'''¿Qué define la cladogénesis?'''

Durante la cladogénesis , una especie se divide en dos o más grupos, cada uno de los cuales evoluciona siguiendo su propio camino, hasta que los grupos son ahora especies diferentes.

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Figura 4. Cladogénesis. Una especie evoluciona formando dos o más especies-

En la cladogénesis, no es obligatorio que las especies progenitoras mueran. A menudo, las especies progenitora e hija terminan viviendo juntas en un mismo ambiente, o en ambientes separados.

En la mayoría de los casos, un obstáculo geográfico es el responsable de crear la división e impedir que los miembros de un grupo se apareen con miembros del otro grupo. El nombre científico de esto es especiación alopátrica.

Por ejemplo; un río ancho aparece en una isla y la parte en dos. Debido a esto, los animales de un lado de la isla no pueden cruzar al otro lado. De esta manera, se corta la comunicación genética entre los dos grupos y se produce el aislamiento reproductivo.

Si el entorno de cada mitad de la isla es suficientemente diferente del otro, las presiones evolutivas obligarán a cada grupo a adaptarse de forma distinta a su entorno. Después de muchas generaciones, los cambios acumulados hacen que sea genéticamente imposible que un grupo se reproduzca con miembros del otro grupo, y para entonces ya se ha producido la especiación.

Un claro ejemplo de ello son varias especies de aves que viven en las Islas Galápagos, conocidas por los biólogos como “pinzones de Darwin”.

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Figura 5. Hace unos millones de años, una única especie logró llegar a una de las islas Galápagos y, posteriormente, colonizó todas las demás.
Sin embargo, las islas no eran idénticas entre sí, por lo que la especie progenitora inicial se dividió en múltiples especies, cada una adaptada al entorno de su isla en particular. Esto es más evidente en sus picos, que se especializaron en torno a determinadas fuentes de alimento.

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Figura 6. Por ejemplo; los pinzones de manglar evolucionaron para comer insectos, por lo que su pico es largo y estrecho, para poder rastrear las cortezas de los árboles y alcanzar a los insectos, a los que resultaría difícil alcanzar de otra manera.

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Figura 7. Un pinzón terrestre grande evolucionó al seleccionarse los de pico más grande, lo que les permitió comer semillas y frutos grandes.
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Pinzón terrestre grande que come frutos y semillas grandes.

La otra forma en que una especie evoluciona a través de la cladogénesis es mediante especiación simpátrica. En este caso, no hay separación geográfica de ningún tipo. Los animales de un grupo viven junto a los del otro grupo.
Sin embargo, lo que separa a ambas especies son las diferencias de comportamiento. Por ejemplo, los científicos especulan que las orcas del Atlántico Norte podrían estar en las fases iniciales de la especiación simpátrica. Una población de orcas prefiere comer pescado, mientras que la otra se alimenta de focas y mamíferos.
Estas preferencias alimentarias influyen en casi todos los demás aspectos de la vida del cazador, modificando sus patrones de caza, sus vocalizaciones y, con el tiempo, sus adaptaciones físicas.


'''¿Qué separa a las especies?'''

En biología, el criterio principal utilizado para separar una especie de otra es si los animales de un determinado grupo pueden reproducirse con animales de otro.
 
Los perros y los gatos no serían muy buenas parejas. Los osos y los lobos tampoco. Sin embargo, los perros y los lobos pueden reproducirse con éxito. Aunque han pasado 15.000 años desde que algunos lobos fueron domesticados como perros, no hubo tiempo suficiente para que se produjera la especiación, por lo que los perros y los lobos grises son la misma especie: ''canis lupus''.
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Figura 8. Perros y gatos no se pueden aparear. Son especies muy diferentes.

Un perro y un lobo pueden concebir un cachorro perfectamente sano, con características compartidas de ambos padres. Sin embargo, un lobo y un oso no pueden concebir un “oso-lobo” o un “oso-lobo”, por lo que se los clasifica como especies diferentes.
 
Sin embargo, en casos muy raros, dos animales de especies diferentes pueden cruzarse, pero la descendencia resultante es estéril y no puede reproducirse más. Este es el caso de las mulas (caballo + burro).
Los animales de estas dos especies pueden reproducirse porque se separaron recientemente de un tronco común y son morfológicamente y genéticamente similares. Sin embargo, son lo suficientemente diferentes genéticamente que ahora, son incapaces de concebir descendientes fértiles.

Fuentes:
Ereshefsky, M. 2001. Filosofía de la clasificación biológica. eLS. .

Futuyma, Douglas J. “Sobre el papel de las especies en la anagénesis”. The American Naturalist 130.3 (1987): 465-473.

Evolución del caballo: http://www.talkorigins.org/faqs/horses/horse_evol.html

MacFadden, Bruce J. “Caballos fósiles desde “Eohippus” (Hyracotherium) hasta Equus: escala, Ley de Cope y evolución del tamaño corporal”. Paleobiology 12.04 (1986): 355-369
 
Strotz, Luke C. y Andrew P. Allen. “Evaluación del papel de la cladogénesis en la macroevolución mediante la integración de evidencia fósil y molecular”. Actas de la Academia Nacional de Ciencias 110.8 (2013): 2904-2909.

Especiación alopátrica: 

http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0/speciationmodes_02
Ricklefs, Robert E. “Cladogénesis y diversificación morfológica en aves paseriformes”. Nature 430.6997 (2004): 338-341

Lamichhaney, Sangeet, et al. “La evolución de los pinzones de Darwin y sus picos revelada por la secuenciación del genoma”. Nature 518.7539 (2015): 371-375
Ernst Mayr y el concepto moderno de especie

Keeton, William T. 1980. Ciencias biológicas. Nueva York: Norton. ISBN 0-393-95021-2, pág. 800.

Barton N.; Bengtsson BO (1986), “La barrera para el intercambio genético entre poblaciones hibridantes”, Heredity, 57 (3): 357–376, doi:10.1038/hdy.1986.135, PMID 3804765

Andersson, K.; Norman, D.; Werdelin, L. (2011). “Carnívoros dientes de sable y la matanza de presas grandes”. PLOS ONE. 6 (10): 1–6

Antón, M. (2013). Dientes de sable (1ª ed.). Bloomington: Prensa de la Universidad de Indiana. ISBN 978-0-253-01042-1. OCLC 857070029

Orr, H. Allen. “La aptitud y su papel en la genética evolutiva”. Nature Reviews Genetics 10.8 (2009): 531-539

Miller, Ken (1999). La polilla moteada: una actualización
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Phillips BL y otros. Nature, 439.803 (2006)

'''Sugerencias de actividades de aprendizaje.'''

1. Lee el artículo y discute el tema en equipo o con tu grupo académico.

2. De manera individual o con tu equipo prepara una exposición ante el grupo.

3. Del presente artículo haz un glosario de términos.

4. Investigar otros ejemplos de anagénesis y cladogénesis, hacer unos dibujos en forma gráfica para presentarlos y explicarlos ante el grupo