Definición de adaptación
Una adaptación, o rasgo adaptativo, es una característica producida por el ADN o por la interacción del epigenoma con el ambiente. Aunque no todas las adaptaciones son totalmente positivas, para que una adaptación persista en una población debe aumentar la aptitud o el éxito reproductivo. Toda la descendencia, tanto si se forma sexualmente como asexualmente, hereda sus rasgos de sus padres. En la reproducción asexual se crean clones mayoritariamente idénticos.
La adaptación surge en las poblaciones asexuales a través de mutaciones en el ADN, de errores en la copia del ADN o de la interacción del ADN con cambios en el entorno. En las poblaciones que se reproducen sexualmente, la adaptación surge a través de mecanismos similares con los efectos añadidos de la recombinación durante la meiosis y una molécula de ADN más compleja. Una adaptación puede volverse vestigial, o no utilizarse, cuando los cambios en la población o el entorno la hacen inútil. Una adaptación también tiene ciertas contrapartidas, como la energía que se necesita para crear una adaptación o el aumento de la depredación que puede causar una adaptación.
Tipos de adaptación
Mutación genética y recombinación
El ácido desoxirribonucleico, o ADN, es la molécula que lleva la información necesaria para crear y mantener la vida. El ADN está formado por una serie de nucleótidos, 4 pequeñas sustancias químicas que se encadenan. La secuencia de estas sustancias químicas puede ser leída por enzimas y orgánulos especializados dentro de las células para producir nuevas proteínas. Estas proteínas tienen diversas funciones y determinan el funcionamiento de la célula dentro de su entorno.
Desde que las primeras proteínas y constituyentes celulares se agregaron para formar la primera célula autorreplicante, la interacción entre el ADN y el entorno ha impulsado la adaptación. Los organismos unicelulares se basan únicamente en la adaptación molecular, ya que su estructura básica prohíbe la naturaleza compleja del desarrollo de nuevas extremidades otras estructuras. En cambio, la adaptación de un procariota procede de mutaciones ventajosas dentro de su ADN que crean nuevas proteínas o alteran los efectos de las proteínas actuales. Las reacciones químicas que permiten estas proteínas permiten a los organismos recoger nutrientes, crecer y dividirse de forma más eficiente. La adaptación persistirá en la población mientras aumente la aptitud y la reproducción.
En los eucariotas y las especies multicelulares, el proceso de mutación también impulsa la adaptación. Como en los procariotas, el ADN está controlado por un sistema de proteínas que interactúa con el entorno, conocido como epigenoma. En los eucariotas, la complejidad de este sistema ha aumentado. Una adaptación puede afectar al organismo a cualquier nivel, desde la creación de una forma diferente de replicar el ADN hasta el desarrollo de orgánulos y estructuras del cuerpo totalmente nuevos. Los estudios han demostrado que las mutaciones suelen ser deletéreas o no adaptan el organismo al entorno. Estas mutaciones no suelen considerarse adaptaciones porque no persisten en la población a niveles elevados. Sin embargo, a medida que el entorno cambia los rasgos mal adaptados pueden convertirse en beneficiosos y persistir como una adaptación a un nuevo escenario.
Cambios en el entorno
Los cambios en el entorno son la segunda categoría principal de adaptación. En muchos casos el epigenoma es tan o más importante que el propio ADN. Los grandes cambios ambientales, como un cambio en la temperatura o la acidez del océano, pueden afectar a un gran número de especies. Al cambiar el entorno, las proteínas de los organismos empiezan a funcionar de forma diferente. Los cambios en el ADN o en la forma en que el epigenoma interactúa con el nuevo entorno pueden dar lugar a una nueva adaptación. Por ejemplo, la vida en la Tierra depende actualmente de un sistema de oxígeno y dióxido de carbono, que sus organismos utilizan para obtener energía y respirar. Los científicos han calculado que este entorno no estaba presente hasta que los organismos fotosintéticos empezaron a crear oxígeno y depositarlo en la atmósfera. Las nuevas sustancias químicas de la atmósfera iniciaron una ola de adaptación que ha conducido al bioma actual que tenemos ahora.
A medida que se diferenciaban más y más especies, sus interacciones entre sí comenzaron a impulsar la adaptación tanto como la simple composición de la atmósfera. A lo largo de los miles de millones de años de vida se desarrollaron y se desmoronaron vastas redes alimentarias. Estos acontecimientos se debieron en parte a la capacidad de los organismos para adaptarse rápidamente a una situación y seguir reproduciéndose. Sin embargo, durante muchos de estos acontecimientos, hasta el 90% de las especies no sobrevivieron al cambio brusco. Aunque la adaptación puede hacer que los organismos sean más competitivos en un entorno, también puede hacerlos menos flexibles para sobrevivir en un entorno cambiante.
Las complejas interacciones entre los animales también han dado lugar a diversas formas de selección que afectan y forman la adaptación entre los organismos implicados. En la selección sexual, por ejemplo, las diferencias y estrategias de adaptación entre géneros no están necesariamente determinadas por el entorno, sino simplemente por las extrañas preferencias de selección de los individuos que intentan reproducirse. Muchas aves presentan machos muy coloreados, seleccionados por las hembras de color apagado. La adaptación del color en los machos es una característica utilizada para atraer a más hembras. La adaptación del color apagado en las hembras, en cambio, es el resultado de una selección más direccional de la relación depredador-presa. Las hembras menos coloridas tienen menos probabilidades de ser detectadas por los depredadores. Aunque estos dos rasgos adaptativos se contradicen, han persistido porque benefician a los machos y a las hembras de diferentes maneras.
Ejemplos de adaptación
Escarabajo rinoceronte
Si alguna vez has visto un escarabajo rinoceronte, probablemente te hayas preguntado para qué utiliza esos enormes cuernos. Abajo se ve un escarabajo rinoceronte macho, con su distintivo arnés.
Como todos los artrópodos, el escarabajo está dividido en segmentos. Estas diferentes secciones son muy sensibles a la adaptación. En el escarabajo rinoceronte, la sección de la cabeza ha desarrollado estas grandes espinas. Los escarabajos machos utilizan estas grandes obtrusiones para luchar entre sí, en competencia por las hembras. Se presume que los escarabajos ancestrales tenían pocos o ningún cuerno. A medida que los escarabajos competían por sus parejas a lo largo de muchas generaciones, se recompensaron las mutaciones que crearon una mejor forma de despegar al oponente. Con el tiempo, surgió esta adaptación de cuernos grandes. Los cuernos con mayor capacidad de derrotar a los oponentes permiten que esos machos se reproduzcan más y que la adaptación persista dentro de la población.
El tracto digestivo en los mamíferos
Si se diseccionaran varios mamíferos, se encontraría algo muy peculiar en el tamaño y la composición de su tracto digestivo. Los carnívoros, como los lobos y los gatos, tienen tractos digestivos muy cortos y simples. De hecho, cuanto más carnívoro es un animal, más corto y sencillo es su tubo digestivo. La carne y los productos animales se digieren fácilmente. La adaptación de un intestino corto permite a estos animales procesar rápidamente la energía de su comida cárnica, antes de que empiece a pudrirse en su intestino.
Los herbívoros, en cambio, tienen un sistema digestivo largo y complejo. Algunos mamíferos, los rumiantes, tienen múltiples estómagos para procesar la energía de los pastos y otras plantas duras. Los herbívoros no rumiantes tienen complejos giros en sus intestinos que aumentan la superficie y la cantidad de tiempo que los alimentos pasan en el tracto digestivo. Esta adaptación permite a los animales procesar toda la energía del material vegetal. Curiosamente, los humanos tienen un intestino enormemente complejo, una adaptación para los herbívoros. Parte de la compleja historia que hay detrás de la dieta, la nutrición y la salud probablemente surge del hecho de que la dieta occidental se centra en la carne, en lugar de los alimentos que nuestro cuerpo se ha adaptado a comer.
Cuestionario
1. Un zorro tiene una camada de 3 cachorros. 1 de los cachorros es comido al azar por un águila. Sólo 1 de los cachorros restantes aprende a alimentarse con éxito, el otro muere de hambre. ¿Cuál de las siguientes puede considerarse una adaptación?
A. El aprendizaje que permitió al superviviente alimentarse por sí mismo
B. Cualquier base genética de la inteligencia del zorro superviviente
C. La suerte de sobrevivir al águila
2. Hay alrededor de 80.000 especies de animales con base de columna vertebral, incluyendo desde peces hasta elefantes. Los insectos, en cambio, representan alrededor de 5.000.000 de especies. ¿Cuál es una explicación de la diferencia en el número de especies?
A. La adaptabilidad del plan corporal de los insectos
B. El mayor cuidado de las crías
C. Distribución global
A. Adaptación
B. Aprendizaje
C. ¿Un poco de ambos?