Adaptaciones biológicas

Evolución. Adaptación al medio. Supervivencia y reproducción. Selección natural. Cambios morfológicos y conductuales

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ADAPTACIONES

EDUCACIÓN AMBIENTAL

INTRODUCCIÓN

 Adaptación (biología), característica que ha desarrollado un organismo mediante selección natural a lo largo de muchas generaciones, para solventar los problemas de supervivencia y reproducción a los que se enfrentaron sus antecesores.

2. QUÉ SON LAS ADAPTACIONES?  
En sentido familiar, las adaptaciones son aquellos aspectos llamativos del mundo de los seres vivos, que como Darwin señaló acertadamente “con razón provocan nuestra admiración”. Los organismos y todas sus partes tienen un sentido de intencionalidad, una complejidad muy organizada, precisión y eficacia, y una ingeniosa utilidad.


Uno de los ejemplos favoritos de Darwin era el pico y la lengua del pájaro carpintero, magníficamente ideados para extraer los insectos enterrados en la corteza de los árboles, y los no menos impresionantes mecanismos del cerebro y de la conducta, que aseguran que la víctima obtenida con tanta dificultad es del agrado del pájaro carpintero. O asombrarnos ante las llamadas de peligro de algunos monos, que son diferentes dependiendo de si el depredador es una pitón, un águila, o un leopardo, con respuestas distintas de los que las reciben, que miran hacia abajo, arriba, o corren hacia los árboles. O contrastar el sutil moteado de un insecto camuflado, con los colores llamativos de especies estrechamente relacionadas que mimetiza la librea de un grupo de animales nocivos. O pensar en la sensatez de la hembra urogallo rechazando pretendientes que tienen cicatrices visibles de parásitos, y de las hembras de ratón que prefieren el olor de los machos sin parásitos. O en la legra del pene de un caballito del diablo, hábilmente concebido para desplazar el esperma rival antes de que el propietario lo deposite. O en las increíbles condiciones ambientales de los montículos de las termitas, que mantienen una temperatura constante a pesar de los días calurosos y noches heladas de la sabana. O en las orquídeas que atraen polinizadores por su increíble parecido a las abejas hembra dejando su polen sobre el dorso de su defraudado visitante.

3. CÓMO SE PRODUCE LA ADAPTACIÓN: SELECCIÓN NATURAL  
Darwin consideró de forma acertada la adaptación como el problema central que tenía que resolver cualquier teoría de la evolución. Y su teoría de la selección natural lo conseguía con creces. Para ésta, la adaptación se produce a través de la selección natural, gradualmente, de forma acumulativa, ajustadas por fuerzas selectivas en ambientes que han cambiado durante millones de años.

3.1. Fenotipos ampliados  Los efectos fenotípicos de los genes no se limitan al cuerpo, cerebro o pensamiento de los organismos que albergan el gen. Estos pueden extenderse más allá del organismo. Pensemos en el comportamiento paralizado de un pájaro que anida o de una araña que teje su tela, de los genes en los cucos manipulando a sus padres embaucados; en los de anfípodos (criaturas del tipo de los camarones), que se vuelven muy llamativos para los depredadores y constituyen el siguiente paso en el ciclo vital de sus parásitos, conducta fatal para ellos pero muy buena para el parásito.

4. CÓMO SE CREA LA CARACTERÍSTICA: SELECCIÓN DARWINIANA  
La selección natural implica cambios aleatorios (errores de copia durante la replicación). Influidos por fuerzas ambientales, éstos prosperan o se pierden en las sucesivas generaciones dependiendo de cómo encajen en el ambiente.

Este proceso de variación, selección y diferenciación aleatorias no está limitado a la selección natural. De hecho, se sabe que es el único proceso mediante el cual la creación surge en ausencia de un creador, y de forma natural sin intervención inteligente. Darwin (y su coodescubridor Wallace) elaboraron un método de lo que hoy se reconoce que es una solución clásica al problema de explicar cualquier resultado que simule un plan deliberado.

4.1. Azar.  Antes del descubrimiento de Darwin, la única solución alternativa a la existencia de un creador todopoderoso era la reivindicación de que las adaptaciones se habían producido al azar. Pero esto es insuficiente para explicar su exquisita organización. Efectivamente, podemos pensar en las adaptaciones como en máquinas muy complejas, como en diseños de extraordinario funcionamiento a los que no es posible haber accedido por azar. Donde la selección natural actúa desde el caldo primitivo a orquídeas y caballitos del diablo a través de millones de pequeños cambios, cada uno no muy diferente del anterior, la evolución fortuita precisará de un salto único desde el caldo primitivo hasta organismos de funcionamiento sofisticado, en un sólo suceso improbable.

El azar juega un papel en la evolución. Este elemento, por ejemplo, existe en las mutaciones. Y, por supuesto, existe la ocurrencia de accidentes. Y de acuerdo con la teoría neutral de la evolución molecular, las reglas del azar provocan un cambio a nivel molecular y genético (aunque sin dar lugar a efectos fenotípicos). Aunque, sin embargo, remotas casualidades puedan modelar los organismos, esto no puede justificar las adaptaciones, o las características creadas de los seres vivos. No todo lo referente a un organismo es producto de la selección natural. Pero sí todo lo referido a la adaptación.

5. CÓMO COMPRENDER LOS PROPÓSITOS: CONSTRUCCIÓN INVERSA  
Sabemos que una adaptación tiene un sentido de utilidad referido a algún propósito. ¿Cómo podemos descubrir cuál es su fin? El truco es considerar la adaptación como si fuera un objeto diseñado. Lo analizamos como si fuera un artefacto y tratamos de encontrar los principios de creación que nos conducen a él. Esta es una herramienta de estudio común a muchas profesiones y se conoce por construcción inversa. Imagine que es un constructor de aviones que desea plagiar otro de una compañía rival. Estudiaría su producto y ante cada característica planificada en apariencia se preguntaría el por qué y trataría de descubrir qué es lo que sus diseñadores tenían en mente.


Ahora consideremos aves que vuelan. El análisis aerodinámico de las alas de los buitres demuestra que su gran área de superficie y sus bordes con muescas están diseñadas para planear. Por el contrario, la estrechez y los bordes lisos de las alas de los albatros son prueba de que su propósito es el vuelo de navegación.

Hasta hace poco, nosotros podíamos construir en sentido contrario sólo el producto final, la adaptación no el lento y acumulado trabajo de millones de años que la había producido. En la actualidad las simulaciones por medio de equipos informáticos pueden mostrarnos la evolución de este trabajo. La determinación de los caminos seguidos es una parte importante para completar el análisis funcional.


La construcción inversa explica el diseño exacto de las alas de los buitres y de los albatros. A la inversa, un marciano que nunca hubiera visto pájaros de la tierra podría deducir de sus alas las distintas condiciones atmosféricas en las que se utilizan, para planear, a favor de las corrientes de aire, y para navegar, con movimiento horizontal de aire, aunque con una velocidad desigual. Esta información exacta queda reflejada en las alas a través de una interacción entre los antecesores de los pájaros y su medio ambiente.

Por lo tanto, la construcción inversa (el análisis de las soluciones adaptativas) y la reconstrucción del medio ambiente (el análisis de problemas adaptativos) son complementarios. Son aspectos interdependientes de la comprensión de las adaptaciones.

6. LAS LIMITACIONES DE LAS EXPLICACIONES ADAPTATIVAS  Existen ciertas limitaciones para considerar a los seres vivos como una acumulación de adaptaciones. Es obvio que no podemos esperar la perfección, ni que todas las características de un organismo sean fruto de adaptaciones.

Después de todo, existen lagunas temporales: los organismos heredan adaptaciones no de su propio entorno sino de aquellos entornos de sus generaciones anteriores, tal vez muy diferentes; algunas frutas que todavía existen están adaptadas para ser dispersadas por animales extinguidos. Todas las adaptaciones son intercambios porque resultan del equilibrio entre demandas que compiten. Por tanto, cuando surge una adaptación, ésta conlleva pérdidas aunque suponga una acumulación de beneficios. Las adaptaciones tienen consecuencias inintencionadas, efectos fenotípicos secundarios. Por último, la herencia puede manifestarse de forma atípica y tal vez no adaptativa fuera del entorno habitual del organismo; las arañas que se alimentan de marihuana, bencedrina, cafeína e hidrato de cloral, tejen telas de araña deformadas.

No existen algoritmos para decidir cuándo una característica es una adaptación. Pero existen algunas reglas muy eficaces a tener en cuenta. No recurrir a las adaptaciones cuando la física es suficiente; cómo explicar mediante adaptación por qué los peces voladores brincan fuera del agua y no caen de espaldas. No invocar a la adaptación cuando el desarrollo sea suficiente; la asimetría de la gran pinza del cangrejo macho requiere una explicación adaptativa, pero no la simetría de la de su pareja. No acogerse a la adaptación cuando una característica es consecuencia de otra adaptación; si una adaptación para la alimentación explica la forma del pico de un pájaro, no expliquemos ésta también como una adaptación para acicalarse.

7. EL NÚCLEO DEL PENSAMIENTO ADAPTACIONISTA  
En el siglo XVIII el filósofo David Hume escribió una hermosa frase referida a las adaptaciones: “Todos los hombres que alguna vez las hayan contemplado quedan prendados de ellas”. En décadas recientes, ha existido una tendencia de impasibilidad e incapacidad de admiración, una corriente antiadaptacionista para restar importancia, tanto a la profundidad como el ingenio de las adaptaciones. Sin embargo, comprender la adaptación es fundamental para la biología, un concepto indispensable. Y cuando se la aprecia, uno es capaz de ser seducido por la teoría de la selección natural de Darwin, la única explicación racional de cómo se han producido las adaptaciones.

8. ADAPTACIONES MORFOLÓGICAS O ESTRUCTURALES:

Camuflaje

Adopción evolutiva por parte de un organismo de un aspecto parecido al medio que le rodea con el fin de pasar desapercibido para los posibles depredadores. El camuflaje o cripsis engloba, por lo general, adaptaciones del tamaño, la forma, el color, los dibujos del cuerpo y el comportamiento, y es relativamente común en los animales, pero menos en los vegetales.

Mimetismo

Semejanza física o de comportamiento que adopta una especie que imita a otra y que beneficia a la primera o, algunas veces, a ambas especies. Por ejemplo, varias especies de polillas y moscas carentes de defensa evitan la depredación por parte de las aves imitando el color de las bandas y el zumbido de ciertas abejas con aguijón. Los animales o plantas más imitados son por lo general especies abundantes, cuyas características nocivas dejan una impresión duradera en los predadores. En vez de evitar ser localizados por los depredadores por medio del camuflaje, las especies que se mimetizan exhiben las mismas señales o conductas llamativas de advertencia que tienen las especies peligrosas a las cuales imitan.

Se encuentran ejemplos de mimetismo entre muchas plantas y animales diferentes, incluyendo orquídeas, insectos, pájaros cantores, tiburones, lagartos y escarabajos venenosos.

Otros ejemplos de adaptaciones Morfológicas

La velocidad, el ocultamiento, cambio de color, la secreción de sustancias, la coloración, la tanatosis, la visión, forma de patas, picos, pelaje, fingir estar muertos para engañar a sus adversarios, el veneno que segregan algunas plantas y que usualmente se encuentran en las hojas, frutos o flores.

8.2 ADAPTACION COMPORTAMENTAL O CONDUCTUAL

Migración animal

Desplazamiento masivo de animales, desde y hacia sus áreas naturales de reproducción, con carácter estacional o periódico. La migración generalmente se produce antes y después de la época de cría. Durante ésta, los animales migratorios son objeto de las variaciones estacionales del medio y experimentan cambios anatómicos y fisiológicos. En sentido estricto, el término migración no es aplicable a los movimientos nómadas de muchos grupos animales que se ven continuamente amenazados por la sobrepoblación, ni a los cambios de hábitat de muchos animales con larvas, durante las diferentes fases de la metamorfosis. Por estas razones, los desplazamientos periódicos masivos del lemming y de la langosta no se consideran auténtica migración.9.2. RUTAS MIGRATORIAS  
Los ejemplos mejor conocidos de migración auténtica son los desplazamientos anuales de la aves, en los que bandadas de pájaros nativos de zonas templadas y árticas buscan a finales de verano y en otoño regiones más cálidas, regresando a sus territorios originales de anidación en primavera. Un ejemplo espectacular es el de la golondrina del Ártico, que cría a temperaturas de ocho grados en el polo norte e inverna en la Antártida.


Estas migraciones estacionales también se producen en algunos mamíferos, especialmente aquellos parcial o

Véase Conducta animal; Relojes biológicos.

Existen grupos de organismos que entablan relaciones sociales, es decir que permanecen juntos: un individuo que cumple el papel de jefe y otros el de súbditos, otros llevan un vida solitaria y solo entablan relaciones cuando es tiempo de apareamiento

9. Adaptación Fisiológica o Funcional

Hibernación

Estado letárgico en el que muchos animales de sangre caliente pasan el invierno, sobre todo en regiones templadas y árticas. Se puede decir que cualquier mamífero que permanece inactivo durante muchas semanas con una temperatura corporal inferior a la normal está en hibernación, si bien los cambios fisiológicos que se producen durante el letargo son muy diferentes según las distintas especies. Un animal muy adaptado que hiberna, como una ardilla de tierra, se retirará a su refugio bajo el suelo en la estación apropiada. En pocas horas reduce su temperatura corporal de forma drástica y entra en letargo, aunque la temperatura exterior pueda sobrepasar el punto de congelación, y emerge con rapidez de la hibernación, en un espacio de tiempo igual de breve, cuando se origina una explosión de energía metabólica que calienta el cuerpo hasta alcanzar un nivel adecuado de actividad. Durante la hibernación la tasa metabólica de la ardilla puede ser un 10% inferior a la normal, su corazón puede latir sólo de diez a veinte veces por minuto, en lugar de 200 a 300, y puede llegar a respirar sólo cuatro veces por minuto, en vez de 100 a 200.

Algunos mamíferos, como los osos pardos y varios roedores, entran en un sueño profundo durante el invierno y sufren un cierto descenso de la tasa metabólica, aunque pueden despertar en los días más calurosos y alimentarse; en ocasiones las hembras pueden dar a luz durante el invierno. Otros animales, entre los que se cuentan algunos pájaros, experimentan un periodo diario de descenso del metabolismo.

Los anfibios y los reptiles son animales de sangre fría(10. organismos poiquilotermos), de modo que cuando las temperaturas del medio descienden entran en un estado de apatía más que de hibernación verdadera, lo que implica un control de la temperatura corporal. Algunos insectos segregan una sustancia química orgánica llamada glicerol que actúa como un tipo de anticongelante y les permite tolerar temperaturas inferiores al punto de congelación. Ningún ave es capaz de sumirse en una hibernación prolongada, aquellos que carecen de aislamiento suficiente para sobrevivir a inviernos fríos y largos emigran hacia climas más cálidos.

11. La estivación, un estado de apatía o letargo similar a la hibernación, está inducida por el calor y la sequedad. Por ejemplo, muchos caracoles estivan en estaciones calurosas y secas en las que el alimento y la humedad son escasos.

12. Homeotermia

Capacidad de ciertos organismos, llamados endotérmicos o “de sangre caliente”, para regular su temperatura corporal y mantenerla en un valor aproximadamente constante. En el ser humano, este valor puede variar uno o dos grados Celsius. A diferencia de los animales poiquilotermos (ectotérmicos o “de sangre fría”), el rendimiento metabólico de los animales homeotermos apenas varía con la temperatura externa. Las aves y los mamíferos son homeotermos.

La regulación de la temperatura corporal tiene lugar por medio de termorreceptores, que a través del sistema nervioso central desencadenan una mayor actividad metabólica y un temblor de los músculos en caso de frío. Además, cuando las temperaturas son bajas puede reducirse la pérdida de calor ahuecando las plumas o erizando los pelos (este es el origen de lo que vulgarmente conocemos como “carne de gallina”).

En las aves, la temperatura de las patas puede bajar hasta 4 ºC mientras que la temperatura basal del organismo es de 41 ºC. Estos mecanismos permiten que los homeotermos puedan colonizar zonas muy frías del planeta.

La transición entre la poiquilotermia y la homeotermia no es abrupta. Por ejemplo, en los peces y los insectos existen ciertos principios de regulación de la temperatura corporal. Al mismo tiempo, algunos homeotermos de tamaño muy reducido —como los colibríes y algunas musarañas pequeñas-presentan características de poiquilotermia, ya que durante la noche reducen mucho su temperatura corporal. Este fenómeno se denomina heterotermia.